книги из ГПНТБ / Регулирование качества продукции средствами активного контроля

J"lr

Рис. 182. Блок-схема одной декады счетчика на четырех триггерах

ß ' J " „Г..0" 1Г..0"

'У,

0-

входные импульсы

Л Л Л Л Л Л

f і

Рис. 183. Блок-схема (а)

триггерах

398

Блок-схема одной декады десятичного счетчика из четырех триг­ геров приведена на рис. 182. Такой счетчик может сосчитать до Л? = 24 = 16. Для того чтобы считать только десять импульсов, не­ обходимо ввести дополнительную обратную связь, чтобы произво­

счетчике. После поступления восьмого импульса положительный пе­ репад на правом выходе триггера дифференцируется, усиливает­ ся усилителем и переключает триггеры Т2 и Ts в состояние «1». К за­ писанному в счетчике числу «восемь» по цепи обратной связи как бы добавляется число «шесть» (триггеры приходят в такое состоя­ ние, в которое они должны были бы переключиться при поступлении 14-го счетного импульса, если бы отсутствовала обратная связь). Тогда на десятом счетном импульсе с левого выхода триггера Г4 бу­ дет выдан счетный импульс для управления последующими устрой­ ствами. Число импульсов можно определить по показаниям милли­ амперметра, однако непосредственно с выходов триггеров показа­ ния в цифровой форме определить затруднительно.

Этот недостаток отсутствует в счетчике, каждая декада которо­ го выполнена на десяти триггерах (рис. 183). В исходном состоянии триггер Т0 находится в состоянии «1», все остальные — в нулевом состоянии. При поступлении первого импульса триггер Го переходит в нулевое состояние, a 7"і — в состояние «1». После прихода девяти импульсов в состояние «1» будет только триггер Т9, а остальные — в нулевое состояние. При этом с выхода триггера Т9 поступит им­ пульс на следующую декаду.

Г л а в а X I I . П Р И Б О Р Ы И УСТРОЙСТВА Д Л Я О П Р Е Д Е Л Е Н И Я СТАТИСТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК И Д Л Я УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ

В настоящее время все более широкое применение находят сред­ ства автоматизации управления технологическими процессами. По­ вышение требований к качеству и точности продукции, наряду с ав­ томатизацией процессов, вызывает необходимость развития произ­ водительных и эффективных средств контроля за ходом технологи­ ческого процесса.

Использование методов и средств вычислительной техники, а также достижений электроники позволили разработать качествен­ но новые решения при построении систем контроля и управления машиностроительным производством.

В данной главе рассмотрены схемы ряда устройств, предназна­ ченных для определения статистических характеристик технологи-

399

ческих процессов. Теория построения этих устройств и методы рас­ чета их параметров приведены в работах [67, 89, 91, 110].

При построении приборов и устройств, рассматриваемых в дан­ ной главе, в основном использовались решающие элементы, приве­ денные в гл. X I .

§ 52. УСТРОЙСТВА Д Л Я О П Р Е Д Е Л Е Н И Я С Р Е Д Н Е Г О , Д И С П Е Р С И И И М Е Д И А Н Ы С Л У Ч А Й Н О Й П О С Л Е Д О В А Т Е Л Ь Н О С Т И

операционного усилителя У, работающего в режиме интегрирования входной величины; схемы синхронизации с процессом; ключей Кі и Kz\ переключателя П1 и набора конденсаторов Ci — С5 .

Состояние схемы соответствует п-шу такту последовательности.

синхронизации процесса происходит перебрасывание ключа Кі и в

нормальную работу устройства в широком диапазоне измеряемых последовательностей. Среднее значение последовательности фикси­

400

Исходное положение в схеме устанавливается замыканием клю­ ча /С2. При этом устанавливается нулевое напряжение на выходе У. Управление работой коммутирующих элементов осуществляется с помощью схемы синхронизации. Конкретная реализация схемы син­ хронизации для рассматриваемых в данной работе устройств зави­ сит от специфики оборудования и технологического процесса. По­ этому принципиальные электрические схемы системы синхрониза­ ции не приводятся.

состоят из двух одинаковых по структуре частей. Если хп — отрица­

ность проходящих сигналов противоположна: через диод Дв— поло­ жительный импульс, через Д5 — отрицательный. Таким образом, пос­ ле каждого такта последовательности в накопителе происходит ин­ тегрирование входного импульса и выходное напряжение изменяет-

X С

ся на величину, пропорциональную — —— . Соотношение емкое-

Се

тей конденсаторов Cj — С5 и Се выбирается аналогично. Для обес­ печения минимальной погрешности схемы необходимо, чтобы ем­ кость входных конденсаторов верхней и нижней половин схемы была выбрана одинаковой. Аналогичное требование к диодам: падение напряжений на диодах Д\, Дз, Дь верхней половины должно быть равным падению напряжения соответственно на диодах Дг, Дв и ДоНулевые начальные условия в схеме (рис. 184,6) устанавливаются аналогично — замыканием ключа Кі. Данная схема не требует син­ хронизации с процессом.

Зачастую требуется определить среднее значение для последова­ тельности, объем которой превышает максимально допустимый для данной схемы. В этом случае целесообразно использовать многораз­ рядную аналоговую схему для вычисления среднего, т. е. осущест­ вить последовательное соединение двух или более схем, аналогич­ ных рис. 184, а или рис. 184,6. При заполнении первого разряда вы­ численное среднее значение передается во второй и запоминается

Рис. 184. Аналоговые схемы устройства для определения среднего значения дискретной последовательности фик­ сированной длительности:

а — релейная; б — бесконтактная

там. После этого напряжение в первом разряде сбрасывается и осу­ ществляется определение среднего следующей партии и т. д.

При последовательном соединении схем для вычисления средне­ го их вычислительные возможности резко возрастают.

Рассмотренные схемы обладают тем недостатком, что автомати­ ческое определение среднего значения в них осуществляется только для заранее фиксированных выборок и лишь в конце их следования.

Gm схемы

-0 ,,

Рис. 185. Схема аналогового устройства для определения среднего значения на каждом такте дискретной последовательности

определять среднее значение на каждом такте дискретной последо­ вательности [60]. Среднее значение тп измеряемой величины на n такте последовательности вычисляется из выражения

Таким образом, для вычисления среднего значения последова­ тельности в текущем п-ом такте необходимо проводить суммирова­ ние с соответствующими весовыми коэффициентами величины, ха­ рактеризующей последний такт последовательности с величиной, отражающей всю предысторию. В состав устройства входят две ана-

логовые запоминающие ячейки АЗЯі и АЗЯг, ключи Л'і и Кг и пере­ менные сопротивления R i и R 2 , величина которых устанавливается на каждом такте последовательности с помощью схемы синхрониза­ ции. На вход устройства поступает напряжение хп, пропорциональ­ ное измеряемой величине. Состояние блок-схемы (рис. 185, а) соот­ ветствует моменту окончания вычисления среднего значения т„ в п-ом такте исследуемой последовательности. Одновременно с по­

на противоположные). Ключ Кі замыкается в данном устройстве на время, необходимое для запоминания входного напряжения. После

в АЗЯгОдновременно с помощью системы синхронизации происхо­ дит установление значений сопротивлений R\ и Rz, соответствующих

ѵследующему (п + 1)-му такту. Коммутацию этих сопротивлений можно выполнять, например, с помощью шагового искателя (рис. 185,6). Импульс на шаговый искатель подается от системы синхро­ низации одновременно с замыканием ключа Кг- При снятии этого

импульса контакты /74 и П2 шагового искателя переводятся на сле­ дующую ламель. Схема подготовлена для вычисления среднего на следующем такте.

Определение скользящего среднего. Скользящее среднее диск­ ретной последовательности при фиксированном объеме выборки можно определять в соответствии с рекуррентной формулой

Схема устройства, реализующего выражение (519), представле­ на на рис. 186. Схема состоит из интегратора, выполненного на ре­ шающем усилителе У, двух аналоговых запоминающих ячеек — АЗЯі и АЗЯг, группы конденсаторов равной емкости Ci — Ck+i и коммутирующих элементов, управляемых от схемы синхронизации.

Коммутация конденсаторов Ci — Ck+i осуществляется в соответ­ ствии со схемой с помощью шагового искателя. По первой дорожке через контакт ПІ поступает информация о текущем такте последо­ вательности и происходит запоминание входной величины хп (п = 1, 2, . . . ). По второй дорожке через контакт Я 2 происходит счи­ тывание запомненных напряжений. Контакты ПІ и П2 сдвинуты от-

404

носительно друг друга на единицу. Поэтому в n-ом такте с контак­

поминается в нем. Как видно из схемы, на вход АЗЯі через контакт

Рис. 186. Схема устройства для определения скользящего среднего фиксированной выборки

405

выражение (520). На вход устройства на каждом такте процесса по­

Пример принципиальной электрической схемы квадратора на диодах приведен в § 50. Схемы вычисления модуля функции приве­ дены в работе [82]. Для блока вычисления среднего целесообразно использовать одну из схем, приведенных на рис. 184.

Схема син­ хронизации

Рис. 187. Блок-схема устройства для вычисления дисперсии случай ной последовательности

Определение медианы. Выше отмечалось, что случайные состав­ ляющие технологических процессов хорошо аппроксимируются с по­ мощью нормального закона распределения. Для нормального зако­ на распределения медиана случайной величины Мех совпадает с ее

мов управления технологическим процессом рассматривают распре­ деление случайной величины относительно некоторого фиксирован­ ного уровня, например относительно контрольной границы, располо­ женной в поле допуска. При совпадении медианы с данным уровнем подается управляющий (подналадочный) импульс. Рассмотрим устройства, позволяющие определять накопленную и скользящую медиану.

Определение накопленной медианы. После очередной подналад­ ки в партии раздельно подсчитывают число деталей, размеры кото­ рых не достигли контрольной границы L , и число деталей, перешед­ ших ее; когда эти числа становятся равными нулю (или заранее за­ данному числу), формируются подналадочные импульсы. Накоплен-

406

н\ю медиану можно вычислить с помощью обычного аналогового накопителя (см. рис. 184).

На вход схемы поступает величина у п -

На выходе накопителя образуется накопленная медиана

л=1

Вработе [106] рассмотрено комбинированное устройство для оп­ ределения гистограмм и медианы статистического распределения.

Инд.

I Пуск

7V„

В часть устройства, служащую для определения медианы статисти­

4 0 7