2.2. Принцип действия схемы
Система КЛА-1 состоит из измерительного блока, блока сопряжения и микроЭВМ (рис. 3.1).
Рис. 3.1. Структурная схема ИИС
Принцип действия ИИС основан на регистрации изменения емкости С измерительного конденсатора при перемещении между его пластинами материала. При изменении ЛП материала будет меняться диэлектрическая проницаемость и соответственно емкость датчика.
Однако емкость датчика существенно зависит также от влажности М текстильного материала, которая может быть различной [С = f(M)]. С целью исключения влияния влажности, измерения ведутся на двух частотах синусоидального сигнала f: 1,76 и 13,56 МГц, формируемых ВЧ-генератором (выходы G и G1).
Коммутация сигнала осуществляется с частотой f = 1,25 кГц при помощи сигнала, поступающего с блока синхронизации ФБУ. В измерительном блоке предусмотрено шесть первичных преобразователей ПП, представляющих собой конденсаторы с воздушным зазором, соединенные попарно. Каждая пара ПП состоит из одной излучающей двух приемных пластин. Емкость ПП около 1 пФ, но объем разный, что обеспечивает измерение ЛП материала различной толщины. Выбор ПП производится в зависимости от ЛП:
№ рабочего ПП |
Линейная плотность Т, текс |
1 2 3 4 5 6 |
8400…40000 2100…10000 520. . 2500 130…640 32…160 8…40 |
С приемных пластин ПП сигналы поступают на вход унифицирующего преобразователя УП, содержащего коммутатор К2, усилитель и детектор. Для повышения точности измерения, исключения влияния помех (нестабильности частоты и т. д.) и коррекции мультипликативной погрешности при каждом измерении оцениваются рабочий и эталонный сигналы. Образцовый сигнал поступает с эталонного ПП, в качестве которого используется тот ПП каждой пары ПП, через который не проходит материал. Например, при выборе рабочего преобразователя ПП (положение переключателя S1 «1») эталонным будет являться ПП-2. Коммутатор К2 с частотой 625 Гц осуществляет последовательное подключение к усилителю УП сигналов f1 и f2 с приемных пластин рабочего и эталонного ПП. При введении продукта изменяется емкость рабочего ПП и, следовательно, амплитуда выходного сигнала. После детектора аналоговый сигнал поступает в АЦП, который преобразует его в 12 разрядный цифровой код. АЦП работает циклически, по четыре преобразователя в каждом цикле. В каждом цикле поочередно снимается четыре сигнала (Upf1, Upf2, Upf3, Upf4) с каждого из работающих в данный момент ПП (рабочего и эталонного) на каждой из частот f1 и f2. Измерительная информация с выхода АЦП (12 разрядов) совместно со служебной информацией о номере преобразования (4-разрядный позиционный код) подается в виде параллельного кода на микроЭВМ для дальнейшей обработки.
АЦП основан на временно-импульсном методе преобразования непрерывного сигнала в цифровой код. Для уменьшения влияния помех применяется двукратное интегрирование.
В качестве датчика скорости (угла поворота ведущего валика) используется фотопреобразователь, состоящий из свето- и фотодиода, расположенных по разные стороны от прорезей обтюратора, механически связанного с ведущим валиком.
Принцип работы ФБУ показан на временной диаграмме (рис. 3.2).
Рис. 3.2. Временная диаграмма
АЦП может работать в двух режимах: непрерывном и ждущем, что задается переключателем «шаг квантования». В ждущем режиме начало цикла задается импульсным сигналом ТА, который формируется синхронно по мере прохождения через рабочий ПП длин отрезков, равных по длине заданному шагу квантования. Импульсы ТА формируются путем деления импульсов с датчика скорости, а коэффициент деления задается переключателем «шаг квантования». Минимальному шагу квантования 2мм соответствует сигнал ТБ. Оба сигнала прерывания подаются на вход микроЭВМ.