2.3 Разработка измерительного канала для фотоэлектрического датчика
Разработать измерительный канал с преобразователем перемещения – код для ротационного фотоэлектрического датчика Д, обеспечивающего контроль параметров движения рабочего органа Р0 по координатам положения и скорости (рис.4).
Рисунок 4 – Кинематическая схема
Исходные данные: h = 0,05 мм, Vmax = 8м/мин, Lk = 1500 мм, T0 = 10 мс, Dc = 1000.
При разработке измерительного канала решить следующие задачи:
Определить необходимые коэффициенты передачи датчика для контроля положения Nдп и скорости Nдс.
Построить разрядную сетку преобразователя.
Разработать функциональную схему преобразования последовательности импульсов в код.
Решение
1 Определим необходимое разрешение датчика по углу поворота для заданной цены одной дискреты:
.
2 Определим максимальное значение кода положения при перемещении по координате:
.
3
Определим необходимую разрядность
кода положения
:
.
Информация
о скорости создается путем цифрового
дифференцирования кода положения за
период дискретности
:
,
где
– скорость вращения датчика, об/с.
При
этом минимальное значение
должно быть обеспечено на минимальной
скорости
.
4 Определим требуемое разрешение датчика на один оборот для контроля скорости в заданном диапазоне:
5 Определим количество разрядов для представления кода скорости:
.
6 Выбираем датчик для определения положения и скорости.
Датчик дожжен удовлетворять двум требованиям: обеспечить разрешение 200 дискрет/об. при измерении положения и 7500 дискрет/об. при измерении скорости.
7
Определим необходимую степень кратности
разрешения для датчика скорости
(относительно
):
.
Принимаем
,
так как при таком значении
можно легко построить измерительный
канал на базе одного датчика, положив:
Разрядная сетка при такой организации канала будет иметь вид, как показано на рисунке 5.
Рисунок 5 – Разрядная сетка измерительного канала
8 Функциональная схема преобразователя может быть построена с применением схемы умножения на 4 (рис.6).
Рисунок 6 – Вариант схемы преобразования сигналов датчика
Из
датчика выводятся 4 последовательности
импульсов:
и
– прямые сигналы sin
и cos;
и
– инверсные сигналы sin
и cos.
В схеме формирования производится выделение коротких импульсов от фронтов каждой последовательности. Короткие импульсы суммируются в логической последовательности, определяемой направлением движения, в результате чего образуется две учетверенных по частоте последовательности, поступающих на двоичные реверсивные счетчики. Информация со счетчиков выводится по схеме разрядной сетки в два регистра RG: регистр положения и регистр скорости, из которых считывается микропроцессором.
Таблица А.2 – Исходные данные задания 1
Номер варианта |
kV |
UVн |
x1 |
x2 |
x3 |
x4 |
x5 |
x6 |
x7 |
x8 |
x9 |
1 |
0,5 |
7,5 |
3,01 |
3,02 |
2,78 |
3,26 |
3,00 |
2,99 |
2,84 |
3,07 |
2,88 |
2 |
1,5 |
7,5 |
4,01 |
4,02 |
3,84 |
4,00 |
4,30 |
4,07 |
3,88 |
3,83 |
4,05 |
3 |
0,5 |
15,0 |
7,93 |
8,25 |
8,30 |
8,16 |
8,45 |
8,16 |
8,10 |
8,14 |
7,97 |
4 |
0,5 |
15,0 |
8,97 |
8,94 |
9,07 |
9,03 |
8,79 |
8,93 |
9,06 |
9,00 |
8,97 |
5 |
1,0 |
7,5 |
6,20 |
6,72 |
6,44 |
6,35 |
6,30 |
6,38 |
6,19 |
6,08 |
6,30 |
6 |
2,5 |
15,0 |
7,54 |
7,39 |
7,50 |
7,48 |
7,58 |
7,44 |
7,43 |
7,48 |
7,68 |
7 |
1,5 |
7,5 |
7,01 |
6,97 |
6,91 |
6,84 |
7,12 |
7,36 |
7,15 |
7,07 |
6,86 |
8 |
1,0 |
7,5 |
5,54 |
5,45 |
5,78 |
5,67 |
5,99 |
5,78 |
5,75 |
5,73 |
5,73 |
9 |
0,5 |
15,0 |
9,40 |
9,41 |
9,40 |
9,38 |
9,41 |
9,29 |
9,39 |
9,42 |
9,40 |
10 |
2,5 |
15,0 |
9,24 |
9,26 |
9,28 |
9,42 |
9,04 |
9,26 |
9,21 |
9,20 |
9,24 |
11 |
1,0 |
7,5 |
7,39 |
7,33 |
7,23 |
7,46 |
7,64 |
7,26 |
7,12 |
7,31 |
7,14 |
12 |
0,5 |
7,5 |
3,57 |
3,38 |
3,07 |
3,51 |
3,52 |
3,51 |
3,50 |
3,52 |
3,49 |
13 |
1,5 |
7,5 |
5,07 |
4,88 |
5,01 |
5,02 |
4,87 |
5,00 |
4,86 |
5,41 |
5,13 |
14 |
0,5 |
15,0 |
9,41 |
9,25 |
9,54 |
9,73 |
9,53 |
9,48 |
9,27 |
9,51 |
9,40 |
15 |
1,5 |
15,0 |
8,75 |
8,48 |
8,55 |
8,61 |
8,57 |
8,54 |
8,43 |
8,27 |
8,50 |
16 |
1,0 |
7,5 |
5,15 |
5,49 |
5,22 |
5,17 |
5,30 |
5,32 |
5,28 |
5,16 |
5,29 |
17 |
0,5 |
7,5 |
3,32 |
3,13 |
3,26 |
3,27 |
3,46 |
3,03 |
3,25 |
3,26 |
3,27 |
18 |
1,0 |
7,5 |
4,70 |
4,57 |
4,38 |
4,51 |
4,52 |
4,28 |
4,51 |
4,50 |
4,56 |
19 |
2,5 |
7,5 |
3,88 |
4,10 |
3,90 |
3,59 |
3,81 |
3,63 |
3,76 |
3,75 |
3,80 |
20 |
1,0 |
7,5 |
5,57 |
5,38 |
5,72 |
5,51 |
5,52 |
5,50 |
5,48 |
5,50 |
5,56 |
21 |
0,5 |
7,5 |
4,82 |
4,63 |
4,76 |
4,77 |
4,52 |
4,75 |
4,69 |
4,78 |
4,75 |
22 |
0,5 |
15,0 |
6,79 |
6,49 |
6,80 |
6,41 |
6,81 |
6,75 |
6,72 |
6,75 |
6,67 |
23 |
1,5 |
15,0 |
9,09 |
8,98 |
9,07 |
9,93 |
8,97 |
9,02 |
8,98 |
8,96 |
8,57 |
24 |
1,0 |
15,0 |
9,09 |
8,98 |
9,07 |
9,03 |
8,97 |
9,02 |
8,98 |
8,96 |
8,57 |
25 |
1,0 |
7,5 |
8,02 |
8,01 |
7,83 |
8,03 |
7,94 |
8,07 |
7,95 |
7,89 |
8,01 |
26 |
0,5 |
7,5 |
6,06 |
5,88 |
6,01 |
5,94 |
6,15 |
6,10 |
5,97 |
6,35 |
5,97 |
27 |
0,5 |
7,5 |
6,51 |
6,38 |
6,57 |
6,70 |
6,54 |
6,46 |
6,50 |
6,40 |
6,50 |
28 |
1,0 |
7,5 |
3,01 |
2,78 |
3,03 |
2,99 |
3,00 |
3,07 |
3,26 |
3,05 |
3,01 |
Таблица А.3 – Исходные данные задания 2
Ном. вар. |
x,y |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
№ вар. |
x,y |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
1 |
x |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
15 |
x |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
y |
4,1 |
8,1 |
12,0 |
15,2 |
20,1 |
y |
0,10 |
0,32 |
0,64 |
0,97 |
1,29 |
1,60 |
||
2 |
x |
0 |
1,5 |
3 |
4,5 |
6 |
16 |
x |
0 |
2 |
4 |
6 |
8 |
10 |
y |
3,8 |
7,3 |
11,2 |
14,7 |
18,4 |
y |
2,1 |
3,5 |
6,2 |
9,4 |
12,5 |
15,0 |
||
3 |
x |
0 |
10 |
20 |
30 |
40 |
17 |
x |
0 |
5 |
10 |
15 |
20 |
25 |
y |
3,5 |
7,0 |
10,4 |
14,1 |
16,2 |
y |
0,14 |
0,28 |
0,44 |
1,17 |
1,42 |
1,56 |
||
4 |
x |
0 |
0,1 |
0,2 |
0,3 |
0,4 |
18 |
x |
0 |
0,2 |
0,4 |
0,6 |
0,8 |
1,0 |
y |
5,8 |
7,9 |
11,7 |
15,8 |
19,5 |
y |
2,8 |
5,7 |
8,5 |
11,5 |
14,3 |
17,0 |
||
5 |
x |
0 |
0,3 |
0,6 |
0,9 |
1,2 |
19 |
x |
0 |
0,5 |
1,0 |
1,5 |
2,0 |
2,5 |
y |
3,6 |
7,2 |
10,8 |
14,6 |
18,3 |
y |
3,0 |
6,1 |
9,2 |
12,3 |
15,4 |
18,0 |
||
6 |
x |
0 |
4 |
8 |
12 |
16 |
20 |
x |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
y |
3,1 |
6,5 |
12,7 |
16,4 |
18,5 |
y |
0,3 |
0,9 |
1,4 |
1,8 |
2,3 |
2,7 |
||
7 |
x |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
21 |
x |
0 |
2 |
4 |
6 |
8 |
10 |
y |
0,4 |
0,7 |
1,2 |
1,5 |
1,9 |
y |
4,2 |
7,3 |
12,1 |
15,4 |
19,2 |
23,0 |
||
8 |
x |
0 |
2 |
4 |
6 |
8 |
22 |
x |
0 |
3 |
6 |
9 |
12 |
15 |
y |
2,8 |
4,6 |
9,2 |
11,5 |
15,3 |
y |
8 |
9,2 |
10,3 |
11,0 |
12,5 |
14,1 |
||
9 |
x |
0 |
3 |
6 |
9 |
12 |
23 |
x |
0 |
0,1 |
0,2 |
0,3 |
0,4 |
0,5 |
y |
3,5 |
6,8 |
10,4 |
13,7 |
17,2 |
y |
2,9 |
5,8 |
8,7 |
11,4 |
13,5 |
15,2 |
||
10 |
x |
0 |
4 |
8 |
12 |
16 |
24 |
x |
0 |
0,2 |
0,4 |
0,6 |
0,8 |
1,0 |
y |
1,9 |
3,7 |
5,6 |
7,5 |
9,4 |
y |
0,28 |
0,57 |
0,85 |
1,13 |
1,42 |
1,67 |
||
11 |
x |
0 |
0,2 |
0,4 |
0,6 |
0,8 |
25 |
x |
0 |
0,5 |
1,0 |
1,5 |
2,0 |
2,5 |
y |
3,3 |
6,5 |
9,8 |
13,2 |
16,4 |
y |
2,5 |
4,3 |
7,1 |
8,4 |
14,0 |
16,2 |
||
12 |
x |
0 |
0,5 |
1,0 |
1,5 |
2,0 |
26 |
x |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
y |
0,3 |
0,6 |
1,0 |
1,3 |
1,7 |
y |
3,6 |
7,2 |
10,8 |
14,6 |
18,3 |
21,0 |
||
13 |
x |
0 |
10 |
20 |
30 |
40 |
27 |
x |
0 |
2 |
4 |
6 |
8 |
10 |
y |
1,6 |
3,2 |
4,8 |
6,3 |
7,9 |
y |
3,5 |
6,8 |
10,4 |
13,7 |
17,2 |
19,5 |
||
14 |
x |
0 |
5 |
10 |
15 |
20 |
28 |
x |
0 |
0,1 |
0,2 |
0,3 |
0,4 |
0,5 |
y |
5,1 |
8,3 |
11,4 |
14,5 |
17,6 |
y |
0,3 |
0,6 |
1,0 |
1,3 |
1,8 |
2,1 |
Таблица А.4 – Исходные данные задания 3
Вариант |
h, мм |
Umax, м/мин |
Lк, мм |
T0, мс |
Вариант |
h |
Umax |
Lк |
T0 |
1 |
0,005 |
8 |
2000 |
2 |
16 |
0,05 |
3,5 |
2500 |
2 |
2 |
0,002 |
6 |
500 |
3,3 |
17 |
0,002 |
4 |
650 |
3,3 |
3 |
0,005 |
5 |
700 |
4 |
18 |
0,005 |
4,5 |
1000 |
4 |
4 |
0,01 |
3 |
1000 |
5 |
19 |
0,01 |
5,0 |
1300 |
5 |
5 |
0,02 |
10 |
1500 |
6,6 |
20 |
0,02 |
6 |
1500 |
6,6 |
6 |
0,05 |
7 |
1500 |
2 |
21 |
0,05 |
6,5 |
1800 |
2 |
7 |
0,002 |
5 |
600 |
3,3 |
22 |
0,002 |
8 |
400 |
3,3 |
8 |
0,005 |
6 |
800 |
4 |
23 |
0,005 |
10 |
800 |
4 |
9 |
0,01 |
8 |
1200 |
5 |
24 |
0,01 |
8 |
1450 |
5 |
10 |
0,02 |
10 |
1400 |
6,6 |
25 |
0,02 |
7 |
1700 |
6,6 |
11 |
0,05 |
4 |
2200 |
2 |
26 |
0,05 |
6 |
1600 |
2 |
12 |
0,002 |
7 |
550 |
3,3 |
27 |
0,002 |
5 |
350 |
3,3 |
13 |
0,005 |
4,5 |
90 |
4 |
28 |
0,005 |
4 |
750 |
4 |
14 |
0,01 |
6,5 |
1250 |
5 |
29 |
0,01 |
3 |
110 |
5 |
15 |
0,02 |
7,5 |
1400 |
6,6 |
30 |
0,02 |
2 |
2000 |
6,6 |
Таблица А.5 – Исходные данные задания 4
Вариант |
Диапазон измерений, °С |
Приведенная погрешность, δt, % |
Вариант |
Диапазон измерений, °С |
Приведенная погрешность, δt, % |
1 |
50…300 |
0,1 |
16 |
-20…+150 |
0,2 |
2 |
100…500 |
0,2 |
17 |
-50…+300 |
0,15 |
3 |
-100…+200 |
0,3 |
18 |
-100…+100 |
0,12 |
4 |
-50…+120 |
0,25 |
19 |
0…200 |
0,3 |
5 |
-100…+500 |
0,35 |
20 |
-20…+80 |
0,25 |
6 |
10…100 |
0,2 |
21 |
-80…+100 |
0,3 |
7 |
0…600 |
0,4 |
22 |
-50…+500 |
0,2 |
8 |
100…800 |
0,7 |
23 |
0…400 |
0,8 |
9 |
20…100 |
0,3 |
24 |
-10…+60 |
0,6 |
10 |
0…100 |
0,25 |
25 |
100…1000 |
0,5 |
11 |
-50…+50 |
0,4 |
26 |
0…50 |
0,2 |
12 |
-50…+200 |
0,6 |
27 |
0…800 |
0,35 |
13 |
100…800 |
0,5 |
28 |
-100…+700 |
0,4 |
14 |
20…60 |
0,15 |
29 |
-50…+120 |
0,3 |
15 |
0…80 |
0,12 |
30 |
-20…+50 |
0,15 |
Таблица А.6 – Значения интеграла Лапласа и функции z
Φ(z) |
z |
Φ(z) |
z |
Φ(z) |
z |
0,01 |
0,025 |
0,16 |
0,41 |
0,31 |
0,88 |
0,02 |
0,05 |
0,17 |
0,44 |
0,32 |
0,92 |
0,03 |
0,075 |
0,18 |
0,47 |
0,33 |
0,95 |
0,04 |
0,10 |
0,19 |
0,50 |
0,34 |
0,99 |
0,05 |
0,13 |
0,20 |
0,52 |
0,35 |
1,04 |
0,06 |
0,15 |
0,21 |
0,55 |
0,36 |
1,08 |
0,07 |
0,18 |
0,22 |
0,58 |
0,37 |
1,13 |
0,08 |
0,20 |
0,23 |
0,61 |
0,38 |
1,8 |
0,09 |
0,23 |
0,24 |
0,64 |
0,39 |
1,23 |
0,10 |
0,25 |
0,25 |
0,67 |
0,40 |
1,28 |
0,11 |
0,28 |
0,26 |
0,71 |
0,41 |
1,34 |
0,12 |
0,31 |
0,27 |
0,74 |
0,42 |
41 |
0,13 |
0,33 |
0,28 |
0,77 |
0,43 |
1,48 |
0,14 |
0,36 |
0,29 |
0,81 |
0,44 |
1,55 |
0,15 |
0,39 |
0,30 |
0,84 |
0,45 |
1,64 |
Таблица А.7 – Значения t-критерия
Количество наблюдений, N |
tγ |
Кол. степеней свободы, m-n |
tγ |
||
P = 0,95 |
P = 0,99 |
P = 0,95 |
P = 0,99 |
||
4 |
3,18 |
5,8 |
2 |
12,7 |
63,7 |
5 |
2,78 |
4,6 |
3 |
4,3 |
9,9 |
6 |
2,57 |
4,0 |
4 |
3,18 |
5,84 |
7 |
2,45 |
3,7 |
5 |
2,78 |
4,60 |
8 |
2,37 |
3,5 |
6 |
2,57 |
4,03 |
9 |
2,30 |
3,4 |
7 |
2,45 |
3,70 |
Методические указания
к выполнению контрольных работ по дисциплине
“ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ И ПРИБОРЫ”
(для студентов специальности
“Автоматизированное управление технологическими процессами”
заочной формы обучения)
Составитель Сердюк Александр Александрович
Редактор Дудченко Елена Александровна
Подп.
в печ. Формат 60
84/16.
Ризограф. печать. Усл.-печ. л. Уч.-изд. л.
Тираж экз. Заказ №
Д
ДМА.
84313, г. Краматорск, ул. Шкадинова, 72
