2 Функциональный состав устройств допускового контроля

Рассмотрим возможный состав функциональных элементов устройства допускового контроля (УДК) для ОД с одним параметром S (t).

Пусть S(t)=I_m - амплитуда переменного тока I (t) частотой f, для контроля которой заданы минимальный допустимый уровень I_min и максимальный допустимый уровень I_max.

Если мы используем для создания УДК аналоговую элементную базу РЭА (усилители, операционные усилители, компараторы, пиковые детекторы и т.п.), то для контроля I_m нам необходимы элементы, осуществляющие следующие функции:

1. Преобразователь “ ток- напряжение ”.

2. Преобразователь “ переменное напряжение- постоянное напряжение ”(U~  U_x)

3. Источники двух эталонных напряжений U_0max, U_0min (соответствующих максимальному I_max и минимальному I_min значениям контролируемого тока I (t)).

4. Элементы сравнения эталонных напряжений U_0min, U_0max с напряжением U_x.

5. Элементы индикации или сигнализации.

Преобразователь “ ток- напряжение ” необходим, поскольку элементная база РЭА строится в основном на базе усилителей напряжения, а разработка усилителя переменного тока с приемлемыми характеристиками представляет собой весьма сложную задачу.

Преобразователь “ переменное напряжение - постоянное напряжение ” в данном случае применён для нормализации U_x в пределах динамического диапазона используемых элементов РЭА и для упрощения операции сравнения с эталонной величиной. Если бы требовалось сравнить форму тока I (t) с заданной формой Iо(t) (как это требуется в техническом задании на проект для пилообразного напряжения) то этот преобразователь мог бы отсутствовать, а в качестве эталонных следовало бы использовать сигналы заданной формы U_min (t) и U_max (t), синхронизированные с контролируемым сигналом U_x (t).

Элементы сигнализации или индикации предназначены для воздействия на органы чувств оператора или пользователя УДК.

Таким образом, обобщая конкретный пример, можно предложить следующий состав функциональных элементов для контроля одного параметра ОД (рисунок 4):

На рисунке 4 приняты следующие обозначения:

ОД  объект диагностики;

ППН  преобразователь параметр  напряжение (преобразует параметр S(t) в напряжение U(t));

ПН  преобразователь  нормализатор, преобразующий напряжение U(t) в напряжение U_x (t) заданной формы и динамического диапазона. Этот диапазон определяется используемой элементной базой РЭА и диапазоном питающих напряжений (обычно U_{x max} ≤ ±10 B).

ИЭС  источник одного или нескольких эталонных сигналов Uo_j (t), где j=1, …m.

ЭС  элементы сравнения сигналов U_x(t) и Uoj(t). Выходные сигналы ЭС Uk_j (t), как правило, дискретные Uk_j (t)={0,1}.

ЭИС  элементы индикации и сигнализации. Такими элементами могут быть различного рода световые, цифровые индикаторы или элементы, создающие звуковые эффекты.

Приведённая функциональная схема устройства допускового контроля в процессе проектирования может заменяться и дополняться новыми функциональными элементами по замыслу автора проекта. Например, схема может быть дополнена устройствами выборки и хранения аналоговых сигналов, дискретными запоминающими устройствами для хранения результатов кратковременных сравнений контролируемых и эталонных сигналов, а также другими функциональными элементами.

Результаты сравнения могут обрабатываться в соответствии с некоторой логикой для получения интегрированной оценки. Например, если не требуется указывать по какому (максимальному или минимальному) допуску параметр выходит из нормы, то для получения интегральной оценки используют логический элемент (ЛЭ) “И” или “ИЛИ” (рисунок 5).

Рисунок 5 - Функциональная схема устройства сравнения U_x (t) с U_{0 min} (t) и U_{0 max} (t) для получения интегральной оценки U_k (t).

При контроле нескольких параметров часть функциональных элементов может быть общей, например ЭС и ИЭС. При этом контролирумые сигналы для сравнения с эталонными могут подаваться на ЭС последовательно через коммутатор К1, а результаты сравнения  через коммутатор К2 на ЭИС. При этом коммутаторы управляются общей схемой управления (СУ) рисунок 6.

Рисунок 6 - Функциональная схема УДК для контроля n параметров по одному уровню допуска.

Допусковый контроль параметров ОД можно производить, используя аналогово-цифровую обработку сигналов. Элементу сравнения при этом должен предшествовать преобразователь “напряжение  код” (ПНК), а в качестве элемента ввода данных и сравнения могут быть использованы модули микрококнтроллера.

Источник эталонных сигналов для ЭС при этом может быть опущен, а его значение записано в память МК (рисунок 7).

Рисунок 7 - Вариант функциональной схемы УДК с использованием МК.

При выполнении курсового проекта необходимо разработать функциональную схему допускового контроля для каждого из указанных в задании параметров и провести распределение заданной погрешности контроля (5%) по функциональным узлам УДК. Например, это может выглядеть так: ППН (3%), ПН (2%), ЭСиК (2%). Далее в процессе расчета эти ориентировочные значения могут уточняться и корректироваться в сторону больших или меньших значений при условии, что их среднеквадратическое значение не превысит 5% (=5%)