Если характеристика x=F1((), связывающая выходной сигнал х датчика D с изменяемым параметром (, нелинейна, то кроме линейной операции вида y=y0+kF1(() УИП должен выполнять дополнительную нелинейную операцию такую, чтобы сигнал у выхода УИП линейно зависел от измеряемого параметра. Эта операция называется линеаризацией.
Обозначим передаточную функцию линеаризующего УИП через y=F2(x). Выберем функцию F2(x) , которая по отношению к F1(()обратна или отличается от нее с определенной степенью точности. Поясним это на рис.7
EMBED Word.Picture.6 ﾵ ﾧ
Рис.7. Передаточная функция линеаризующего УИП
Согласно рисунку датчик D с характеристикой F1 совместно с УИП ,имеющим характеристику F2 , осуществляют преобразование диапазонов изменения соответствующих величин:
F1 F2
( 0 ; (1 ( ( ( x1 ; x2 ( ( ( 0 ; y1 ( .
Если при этом входной параметр а будет изменяться не от 0 до (1, а от (к до (i, то для получения прежнего выходного диапазона УИП (от 0 до у1) его характеристика должна быть модифицирована следующим образом:
EMBED Equation.2 ﾵ ﾧ
На практике наиболее часто линеаризация достигается заменой реальной характеристики ломаной кривой, состоящей из нескольких прямых участков. Такая линеаризация называется кусочно-линейной апроксимацией характеристики и выполняется обычно с помощью цепочки последовательно соединенных резисторов, шунтированных стабилитронами или диодами (рис.8).
EMBED Word.Picture.6 ﾵ ﾧ
Рис.8 Схема апроксимирующего преобразователя где АП-апроксимирующий преобразователь.
Напряжение обратной связи задается многодневной цепочкой. С ростом Uвых увеличивается ток через делитель и падение напряжения на каждом из резисторов. При достижении напряжения на каком-либо из резисторов равного напряжению стабилизации стабилитрона, этот стабилитрон начинает шунтировать соответствующий резистор.
Если предположить, что R2>R3>R4, то рост тока Iэ ,обусловленный ростом входного напряжения Uвх, вызовет поочередный пробой стабилитронов в порядке D1,D2,D3.. Т.о., характеристика Uвых=F(Uвх) будет иметь 4 участка (рис.9).
EMBED Word.Picture.6 ﾵ ﾧ
Рис.9. Характеристика Uвых=F(Uвх)
Выбор числа участков апроксимации и размеров каждого из них осуществляют исходя из заданной погрешности апроксимации.
Принцип действия унифицированных устройств переменного тока определяется видом модуляции, используемой в датчиках. На переменном токе унифицированными являются сигналы амплитудно-модулированного переменного напряжения следующего уровня: -1.0(0(1.0; 0(2B. Частоты сигналов соответствуют 50 или 400 Гц. По ГОСТ 14853-76 разрешается применение в ИУС частотно-модулированных сигналов 2(4, 4(8 Гц при амплитудах 60(160; 160(600mB; 0.6(2.4; 2.4(12.0B. В ИУС сигналы переменного напряжения применяются значительно реже.
Для преобразования переменного амплитудно-модулированного напряжения датчиков давления, перепада давления, расхода, уровняв унифицированный сигнал постоянного тока 0(5мА применяется УИП типа НП-ПЗ.
Структурная схема этого УИП приведена на рис. 10.
EMBED Word.Picture.6 ﾵ ﾧ
Рис.10. Структурная схема УИП типа НП-ПЗ.
где Д- датчик,
ДМ - демодулятор,
МУ - магнитный усилитель,
У-электрический усилитель,
ОС - обратная связь.
Переменное напряжение с выхода датчика Д демодулятором ДМ преобразуется в пропорциональное напряжение постоянного тока, далее оно проходит через магнитный МУ и электрический У усилитель постоянного тока, охваченные отрицательной обратной связью ОС.
Независимо от вида выходного сигнала датчика различают индивидуальные, групповые и многоканальные УИП. Индивидуальные УИП используются для унификации сигналов при ограниченном времени измерения. Однако применение в каждом измерительном канале ИУС своего ИУП не эффективно, поэтому применяют групповые УИП, обслуживающие определенную группу датчиков, выходные сигналы которых представляют собой однородные физические величины. Они располагаются в ИУС после коммутатора и управляются совместно синхронно блоком управления. При этом подключении очередного датчика характеристики группового УИП перестраиваются в соответствии с параметрами выходного сигнала конкретного датчика. Важной характеристикой группового УИП является скорость перестройки его характеристик, так как она определяет быстродействие ИУС в целом.
В многоканальных ИУС датчики группируются по типу выходных сигналов и подключаются к соответствующему групповому УИП.
К УИП предъявляются те же требования, что и к любому измерительному прибору: обеспечение высокой точности, помехоустойчивости, метрологической и эксплуатационной надежности.
В настоящее время развитие МП техники позволяет использовать УИП с изменяемыми характеристиками. При использовании МП поправочные коэффициенты передаточных характеристик всех контролируемых датчиков можно занести в память МП блока управляющего ИУС. По мере необходимости всякий раз осуществляют коррекцию результата прямого измерения, не снижая при этом общее быстродействие ИУС. Такое проектирование является очень эффективным и почти всегда приемлемо, поскольку в ИУС требуется цифровая обработка аналоговых сигналов с использованием алгоритмов различной сложности.
2. Аналоговые мультиплексоры
В настоящее время прослеживается тенденция к созданию ИУС с большим
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.