Содержание к диссертации
Введение
1 Анализ методов аттестации сварочных источников питания 9
1.1 Методы аттестации сварочного оборудования 9
1.2 Технологические требования к сварочным источникам питания... 15
1.3 Методы исследования технологических свойств сварочных источников питания 23
1.4 Цели и задачи работы.32
2 Анализ физических процессов, протекающих в сварочном контуре 33
2.1 Особенности моделирования процессов в сварочном контуре 34
2.2 Идентификация характеристик источников питания 49
2.3. Измерение параметров процесса сварки 57
2.4. Алгоритм обработки измерений при аттестации источников питания . 60
Выводы по главе 2 75
3 Разработка количественных методов оценки сварочных источников питания 76
3.1 Марковские модели процесса переноса электродного металла при сварке плавлением 77
3.2 Экспериментальные исследования сварочно-тсхнологических свойств источников питания 88
Выводы по главе 3 105
4 Информационно-измерительная система аттестации сварочных источников питания 107
4.1 Общая структура автоматизированной системы аттестации сварочных источников питания 110
4.2 Устройство и принцип работы измерительного преобразователя тока(напряжения) сварки 113
4.3. Структура базы данных автоматизированной системы аттестации сварочных источников питания 126
4.4. Интерфейс пользователя автоматизированной системы 128
4.5 Автоматизированная система для аттестации сварочных источников питания 138
Выводы по главе 4 139
Основные выводы и результаты работы 141
Список литературы 143
Приложение 156
- Методы исследования технологических свойств сварочных источников питания
- Алгоритм обработки измерений при аттестации источников питания
- Экспериментальные исследования сварочно-тсхнологических свойств источников питания
- Устройство и принцип работы измерительного преобразователя тока(напряжения) сварки
Введение к работе
Современное энергетическое машиностроение характеризуется исключительно высокими требованиями к качеству изготавливаемых конструкций.
На сегодняшний день известно [1], что большое количество дефектов в энергетическом машиностроении, при проведении сварочных работ, закладывается на этапе подготовки сварочного производства. При подготовке технологического процесса и его реализации наибольшая ответственность предполагается в момент принятия решения о степени пригодности сварочного оборудования, в частности источников питания, иначе проведении аттестации. Именно аттестация сварочных источников питания как основных элементов сварочного оборудования, позволяет осуществлять управление качеством сварных соединений на этапе подготовки производства.
Одной из главных целей технологической подготовки производства является стабильность и предсказуемость сварочного процесса [2,3]. Однако процесс сварки остается в высокой степени непредсказуемым, т.е. подверженным случайным воздействиям: квалификации оператора-сварщика, изменению свойств сварочного оборудования и сварочных материалов и т.п. В частности, устойчивость процесса сварки во многом зависит от характеристик сварочного источника питания как технических, так и сварочно-технологических, т.к. именно источник питания является основным элементом сварочного контура, обеспечивая при этом регулирование технологического процесса.
Поэтому, одним из перспективных направлений работ повышения качества сварных соединений на этапе подготовки производства является совершенствование методов аттестации сварочных источников питания.
В настоящее время в сварочном производстве осуществляется нормативное управление качеством сварных соединений. Множество нормативных документов [4,5,12] жестко регламентируют все этапы подготовки, производства и контроля сварных соединений.
Аттестация сварочных источников питания включает в себя два основных этапа:
- оценка технического состояния и условий эксплуатации
источников питания;
- оценка сварочно-технологических свойств источников питания.
Оценка технического состояния осуществляется на основе
объективных данных, полученных при измерении характеристик источников питания и их формальной интерпретации. Т.е. проводятся измерения тока и напряжения источников питания при разных значениях сопротивления нагрузки, измеряются параметры питающей сети, температура силовых элементов сварочного источника питания и др. Такой способ оценки технического состояния источников питания можно считать объективным, т.к. он основан на реальных значениях измеренных параметров.
Оценка сварочно-технологических свойств источников питания осуществляется на основе субъективных данных о протекании процесса, полученных по мнению экспертов. К таким показателям относятся: начальное зажигание дуги, стабильность процесса сварки, разбрызгивание металла, качество формирования шва, эластичность дуги.
Кроме того, информация, с которой имеют дело сварщики, имеет разнородный характер, а ее оперативное использование затруднено из-за сложности и трудоемкости в обработке экспериментальных данных.
Проведенные исследования показывают, что, несмотря на все меры, принимаемые при контроле и аттестации, в реальном производстве сохраняется высокий уровень нестабильности квалификации операторов-
сварщиков, характеристик уже аттестованных электродов и сварочных источников питания. Это объясняется трудностями получения объективных характеристик: практически все существующие методы контроля либо дороги и неэффективны (например, методы разрушающего контроля), либо принципиально содержат элемент необъективности -экспертные оценки. Важно отмстить, что какой бы метод ни использовался на этапе классификации (принятие решения экспертом-технологом или автоматическая классификация с помощью распознавания образов, вывода в нечеткой логике, нейронных сетей), объективность ее результата зависит, прежде всего, от объективности и информативности набора идентификационных характеристик, полученных на предыдущих этапах.
Особенностью процесса сварки плавлением является возможность оперативно измерять только мгновенные значения тока сварки и напряжения сварочной дуги. В работах многих ученых было показано, что именно в этих сигналах присутствует информация обо всех процессах, протекающих в сварочном контуре. Следовательно, эту информацию можно использовать и для оценки сварочно-технологических свойств источников питания.
С учетом вышеизложенного, в настоящее время особую актуальность приобретает решение проблемы разработки таких информационно-измерительнных систем, которые бы позволили с учетом совершенствования методов аттестации источников питания на этапе подготовки производства, производить оценку их сварочно-технологических свойств за счет автоматизации процессов измерения и обработки параметров процесса сварки, понижая при этом материальные и временные затраты на проведение аттестации.
Для достижения поставленной цели необходимо:
1. Построить модель процесса переноса электродного металла при сварке плавлением, параметры которой смогут позволить получать
количественную оценку сварочно-технологических свойств источников питания.
Разработать методы и алгоритмы для анализа параметров модели и на их основе сформулировать технические требования к информационно-измерительной системе.
Разработать информационно-измерительную систему для проведения аттестации сварочных источников питания в производственных условиях.
Научная новизна работы заключается в следующем:
Впервые получена модель переноса электродного металла при сварке плавлением в виде дискретного Марковского процесса с непрерывным временем для количественной оценки сварочно-технологических свойств аттестуемого оборудования, основанная на графе состояний этого процесса.
Разработанная новая методика аттестации сварочных источников питания позволяет использовать количественные параметры модели, чувствительные к оценке сварочно-технологических свойств источников питания. Это позволяет исключить на этапе подготовки производства субъективные экспертные оценки при принятии решения об их степени пригодности,
3- Создана информационно-измерительная система для аттестации сварочных источников питания, содержащая нестандартные аппаратные и программные средства, учитывающие физические условия и технологические особенности сварочного процесса и позволяющая существенно повысить достоверность результатов аттестации.
На защиту выносятся следующие основные положения работы: 1. Теоретические положения о взаимодействии физических процессов в сварочном контуре, обеспечивающих информационную
основу построения автоматизированных систем контроля и управления качеством сварных соединений.
2. Метод измерений и обработки параметров процесса переноса электродного металла при сварке плавлением, а также построение модели этого процесса, позволяющей получать количественную оценку сварочно-технологических свойств источников питания.
Ъ. Информационно-измерительная система для аттестации сварочных источников питания, которая содержит измерительный тракт сигналов, позволяющих идентифицировать состояние сварочного процесса и оценивать сварочно-технологические свойства этого типа оборудования в производственных условиях.
Автоматизированная информационно-измерительная система создана и прошла опытно-промышленное испытание в производственных условиях ОАО ,ТЭМК Атоммаш" и ЗАО "Энергостройсервис". Проведенные исследования показали, что система позволяет обеспечить повышение качества сварных соединений при производстве корпусных изделий АЭС за счет автоматизации контроля и аттестации сварочных источников питания на этапе подготовки производства. Это может позволить значительно (более чем в 20 раз) сократить время на подготовку производства в части аттестации сварочных источников питания, снизить трудоёмкость выполнения аттестационных работ и повысить их эффективность, а также высвободить людские и материальные ресурсы на проведение регламентных испытаний сварных соединений в заводских лабораториях.
Методы исследования технологических свойств сварочных источников питания
Приведем краткую характеристику промышленных исследований в сварочном производстве. Данные, получаемые при исследовании компонент сварочного производства, в частности сварочных источников питания, проходят предварительную обработку. На основе идентификации и априорных знаний выявляются факторы, определяющие неоднородность характеристик. К ним можно отнести отклонения динамических и статических свойств сварочных источников питания, химических свойств свариваемого металла и сварочных материалов и т.д. Принятие решений о компенсации выявленных факторов неоднородности в сварочном производстве является наиболее сложной задачей. Компоненты сварочного производства не имеют четко очерченных границ, характеризующих их нормальное состояние. Имеющаяся о них информация, как правило, содержит плохо сопоставимые параметры. Поэтому необходимо именно использование такой информационно-измерительной системы, которая должна содержать аппарат обработки разнородной информации, и универсальную методику принятия решений.
К настоящему времени при исследовании сварочных процессов накоплено огромное количество экспериментальных данных [1,6,8,11,38,39,61,62], Использование средств вычислительной техники многократно увеличивает возможности по получению и накоплению данных. Основной объем информации, используемой для оценки компонент технологического процесса, получается в результате анализа сигналов тока сварки /св и напряжения на дуге /д. Другие параметры, характеризующие процесс, как правило, имеют второстепенное значение и не требуют серьезной обработки.
Определенный опыт в разработке автоматизированных систем накоплен в сварочном производстве. Начиная с 1981 года, в сварке применяются системы сбора и обработки информации на различной аппаратной основе: микро-ЭВМ СМ-1800 [62], "Электроника-60" [88] "Электроника ДЗ-28" [%9], комплекс технических средств ЛИУС [88] и микропроцессоров [73,74,75] и др. Результатами этих работ являются; накопление и статистическая обработка данных о параметрах процесса сварки [10], выявление выхода параметра за пределы допуска и прогнозирование состояния исследуемого объекта [88], построение математических моделей процесса сварки, управление по жестким программам, управление по простейшим моделям [9],
Одним из существенных преимуществ этих средств измерения и обработки является то, что они, как правило, стандартны, общим для них является архитектура. Они достаточно просто конфигурируются под конкретную задачу, К нестандартным средствам в таких системах могут быть отнесены первичные (реже), вторичные измерительные преобразователи и специализированное программное обеспечение. К наиболее успешным разработкам следует отнести информационно-измерительные системы АНП-1 и АНП-2 [23], разработчиками которых являются ИЭС им. Патона и институт ядерных исследований АН УССР. Эти системы предназначены для исследований сварочно-технологических свойств сварочных материалов. Система, разработанная W.Lucas [33], содержит в качестве базового компьютера микроЭВМ PDP-11/03. Аналогичные характеристики имеют компьютерные системы фирмы "Мансо Судж-СА" [34], Основными недостатками данных систем является громоздкость и дороговизна.
Исследование статических и динамических характеристик сварочных источников питания требует создания устройств, имитирующих условия реального процесса. При этом исключительно важным является синхронизация процесса измерения и формирования стимулирующих воздействий. Традиционно источники питания испытываются при нагрузке на балластное сопротивление. Запись переходных процессов ведется шлейфовим осциллографом. Однако наличие значительного уровня сетевых пульсаций и электромагнитных помех, повышает трудоемкость таких измерений при недостаточной точности. Поэтому для исследования сварочно-технологических свойств источников питания необходимо разработать специальные методы измерения и алгоритмы процедур обработки сигналов.
В начале 80-х годов Министерством энергетического машиностроения была заказана в Германии информационно измерительная система DAREC, с помощью которой можно производить измерения и регистрацию следующих сигналов о параметрах практически всех способов сварки плавлением; сварочного тока» напряжения, скорости сварки, температуры предварительного и сопутствующего подогрева. Система подключалась к сварочной установке и с ее помощью осуществлялся контроль выше перечисленных параметров. Каждый из измеряемых параметров ограничивался цифровыми уставками. При выходе сигнала за установленные пределы включался звуковой сигнал, осуществлялась запись информации в оперативную память встроенного компьютера. В случае необходимости сигнал подавался на самопишущее устройство. Такая конфигурация дает возможность визуально следить за параметрами сварки, а при выходе параметра за пределы - анализировать сложившуюся ситуацию. При наличии определенных достоинств (развитый интерфейс пользователя, т.е. возможность подключения большого количества входных сигналов о параметрах процесса сварки; гальваническая развязка входов системы, т.е. способность свободного подключения датчиков к силовым цепям объекта; развитый внутрисистемный интерфейс, позволяющий свободно конфигурировать систему для решения конкретных задач измерения; применение программы "лупы времени", позволяющей получить запись текущих значений входных сигналов) она имеет недостатки (отсутствие средств борьбы с высоким уровнем электромагнитных помех, характерных для сварочного производства; применение аналоговых коммутаторов приводящих к фазовому сдвигу информации и тем самым к искажению результатов измерения; представление результатов измерения в виде записи на самописце, затрудняющих расшифровку и не дающих достаточной точности; несмотря на наличие процессора в измерительном тракте, не предусмотрена обработка сигналов с целью выявления количественных и иных характеристик процесса сварки, сварочно технологических свойств оборудования и материалов; конструктивное исполнение (габариты, масса) и условия эксплуатации ограничивают применение этой системы непосредственно в цеховых условиях сварочного производства), В связи с этим, проблема оценки показателей качества сварного соединения по текущим значениям контролируемых параметров на основе модели процесса, остается нерешенной.
Алгоритм обработки измерений при аттестации источников питания
Основу (ядро) измерительной процедуры при измерении сигналов о параметрах процесса сварки (1СВ и [7Д) составляет аналого-цифровое преобразование, представленное в уравнении (2.8) оператором К. Это объясняется тем, что основные сигналы о процессе (/ся и 11л) являются аналоговыми и для ввода их в ИИС необходимо провести аналого-цифровое преобразование. При этом возникает ряд погрешностей, которые необходимо учитывать при обработке и анализе результатов измерения.
В [40,52,90] показано, что при аналого-цифровом преобразовании возникают две основные погрешности - это погрешность дискретизации (иначе цена младшего разряда) и погрешность квантования, зависящая от времени преобразования, которая ограничена быстродействием АЦП и частотой опроса. Поэтому, при измерениях сигналов о процессе сварки, необходимо, исходя из требований гипотезы об измерении и частотного спектра измеряемых сигналов, произвести выбор АЦП. Цена младшего разряда должна быть меньше предельной точности, определенной требованиями эксперимента, а быстродействие и частота опроса должны превышать верхние частоты в спектре сигнала.
Прямые измерения определяются как измерения, выполняемые при воздействии на вход измерительного устройства самой измеряемой величины, Для прямых измерений уравнение (2.8) приобретает вид [41]:
При этом оператор R —R , т.е. преобразования, выполняемые в числовой форме, являются обратными по отношению к преобразованиям, выполняемым в аналоговой форме. Кроме того, не всегда преобразования входного сигнала носят характер целесообразных. Часто он подвергается воздействию нежелательных факторов. Возможно также нежелательное искажение характеристик блоков измерительной цепи. В таких случаях обратное преобразование имеет целью компенсацию подобных искажений. Учитывая вышесказанное и уравнение (2.9), прямая измерительная процедура записывается: где Акд - характеризует разрядную сетку выбранного АЦП; ДдЛ - характеризует точность числовых преобразований.
Рассмотрим процедуру измерения тока (напряжения) сварки. Структура измерительной цепи приведена на рисунке 2Л4, где Д -первичный преобразователь (шунт или делитель напряжения), преобразующий ток сварки в электрический сигнал ЭДС; ИП нормирующий измерительный преобразователь спектра и уровня сигнала; АЦП - аналого-цифровой преобразователь; П - процессор где &(/св) - градуировочная характеристика датчика, устанавливающая связь выходного сигнала и с током /Сй. Если в качестве датчика выбран шунт с градуировочной характеристикой 75мВ= 1000Л, то и(/св)-75/1000 [м/АВ]; /(м) - преобразование, обратное градуировочной характеристике /(и)=1000/75 [А/мВ]; а - коэффициент передачи измерительного преобразователя ИП в заданной полосе частот а = 10; Дка - характеризует точность представления характеристики аналоговых преобразований "а" в процессоре. Дка ограничена предельной десятичной разрядностью представления числа в процессоре; Дки - представляет собой цену младшего разряда выбранного АЦП и определяется где /7=10 -количество двоичных разрядов выходного кода АЦП.
Пусть текущее значение измеряемого параметра /С1=500 А, тогда целая часть выражения Это значит, что точность цифрового представления измеряемого параметра ограничена ценой младшего разряда АЦП и в примере равна Лг Если, например, г (t. )=500 А , а і (t )= 500.1 А, то значение Е[-] не изменится, т.к. изменение параметра
Если шина данных процессора имеет количество двоичных разрядов пг = 8 отличное от количества разрядов выходного кода АЦП щ = 10, то
Отсюда следует, что цена младшего разряда АЦП Аки меньше цепы младшего разряда процессора А ки и погрешность квантования АЦП поглощается погрешностью образованной разрядностью шины данных процессора. Целая часть Е[-] выражения Д / - характеризует точность вычисления результата измерения ісв в процессоре и, как было отмечено выше, эта точность ограничена количеством десятичных разрядов после запятой в представлении чисел выбранного процессора. Окончательный результат измерения в примере можно представить как а) при учете цифровой погрешности квантования ЛЦП и процессора, принимается погрешность элемента, имеющего меньшую разрядную сетку; б) погрешность при числовом преобразовании результата измерения ограничена вычислительными возможностями процессора и, как правило, пренебрежимо мала. Полученный результат позволяет проследить функциональные этапы измерительных преобразований и оценить вносимые погрешности на каждом шаге преобразования, В основе описания погрешностей результатов измерения лежит определение [43,44,45,46]; "Если истинное значение измеряемой величины в момент tj равно X, а результат измерения л , то погрешность равна
Экспериментальные исследования сварочно-тсхнологических свойств источников питания
Неоднократно уже было отмечено, что особенностью сварки плавлением является возможность измерения мгновенных значений тока сварки и напряжения на дуге.
Эти измеряемые сигналы несут информацию о переносе электродного металла. С этой целью рассмотрим фрагмент осциллограммы сигналов тока и напряжения (рисунок 3.4,) Известно [23,24], что при коротком замыкании длительностью менее 3 мс, происходит лишь касание ванны каплей без ее отрыва. При мел ко капельном переносе минимальное время короткого замыкания без отрыва капли уменьшается до 1 мс. Поэтому при исследованиях массопереноса следует отфильтровать капли с малыми временами Т.
В работах [60,61,62] установлено, что не каждое отделение капли жидкого металла происходит с коротким замыканием, но, тем не менее, в любом случае происходит характерное падение напряжения на дуге и рост сварочного тока. Для идентификации массопереноса было введено понятие порогового напряжения Uu, Величину порогового напряжения при сварке с короткими замыканиями можно определить по графику плотности распределения напряжения на дуге. Экспериментально установлено, что Un соответствует 7...12 В,
В течение времени между короткими замыканиями происходит плавление электрода теплом, отводимым от дуги. Согласно исследованиям, проведенными [60], длина расплавленной части электрода равна: где к =2р9 следовательно, увеличение массы жидкого металла капли можно рассчитать по формулегде р - плотность жидкого металла; d - диаметр электрода. Масса жидкого металла капли непосредственно перед коротким замыканием будет равна: где то - масса жидкого металла, оставшегося на торце электрода после отделения предыдущей капли.
Масса же капли подчиняется эмпирической зависимости, которая была приведена ранее (2,3). Установлено, что масса капли помимо теплофизинеских свойств металла и диаметра электрода, определяется длительностью времени между короткими замыканиями.
Для экспериментальной проверки зависимостей (3.19) и (3.20) был проведен ряд опытов [62]. На основании данных о капельном переносе в процессе сварки плавящимся электродом на разных режимах с помощью формулы (3.20) определяли длину расплавленной части электрода за произвольный промежуток времени: где п - количество периодов каплеобразования электродного металла;?} период образованиями капли. Для проведения опытов были использованы электроды для ручной дуговой сварки УОНИ - 13/55 и ЭА-395/9 диаметром 4 и 5 мм. Температура прокалки электродов 623 К. Наплавку производили на пластины толщиной 20 мм. Напряжение дуги составляло 22 - 36 В. Использовались источники питания ВДУ-504. Для исключения субъективного влияния сварщика на процесс переноса электродного металла эксперименты проводили на установке с автоматической подачей электрода в зону сварки. Длину расплавленной части электрода регистрировали по меткам на штоке. По осциллограммам (рисунок 3.5) для каждого электрода определяли последовательность длительностей промежутков каплеобразования 7}(/-1,2,3...п). Зная длину расплавленной части электрода, которая во всех опытах составляла 50 мм, по формуле (3,22) определяли коэффициент для каждого электрода одной партии, а затем полученные значения использовали для расчета длины его расплавленной части. Результаты расчетов (таблица ЗЛ) полностью подтверждают зависимость мгновенной скорости плавления электрода от периода каплео образования. Таким образом, учитывая, что в результате обработки данных можно измерять величины 7} появляется возможность количественной оценки размеров капли и стабильности каплеобразования. Зависимость между пиками тока в момент короткого замыкания /к, и разбрызгиванием металла установлена многими исследователями [24,62,69]. Резкое увеличение тока при коротком замыкании приводит к перегреву перемычки, соединяющей торец электрода со сварочной ванной, ее разрыву и выбросу части жидкого металла в сторону от сварочной ванны. Кроме того, сварочный ток во многом определяет силовое воздействие дуги на гидродинамические процессы в сварочной ванне. В соответствии с анализом, проведенным в первом параграфе второй главы, от стабильности гидродинамических процессов в сварочной ванне во многом зависит формирование сварного шва.
Устройство и принцип работы измерительного преобразователя тока(напряжения) сварки
Одной из сложных проблем, возникающих при создании автоматизированных систем управления сварочным производством, является высокий уровень индустриальных помех, оказывающих существенное влияние на достоверность измерительной информации. Применяемые в технике связи методы борьбы с помехами ограниченно используются при измерении сигналов о процессе сварки. Это вызвано отсутствием статистических и спектральных характеристик электромагнитных помех для каждого конкретного вида производства, а также различием в самих сигналах и требованиях к каналам передачи данных. В [73] проведен анализ характера и уровня помех в линиях связи для реальных условий сварочного производства и разработаны рекомендации по повышению помехозащищенности. Особенностью предметной области (то есть процесса сварки плавлением) является то, что надежное и оперативное измерение возможно только для мгновенных значений тока и напряжения сварки. Остальные параметры могут быть получены только при исследовании готового шва и подвержены необъективности, т.к. содержат элементы экспертных оценок. Это приводит к необходимости максимально полного использования имеющейся информации, т. е, к потребности в алгоритмах выделения информативных идентификационных характеристик из массивов значений измеренных параметров.
Измерительный преобразователь тока (напряжения) сварки предназначен для согласования по уровню и частоте сигналов тока (напряжения) сварки и их аналого-цифрового преобразования. Важной функцией является также аппаратная обработка сигналов с целью подавления помех и транспортировка с минимальными потерями полезной составляющей к системе обработки информации. Измерительный преобразователь тока функционально можно разделить на три основные части: - первичный измерительный преобразователь ПИП (шунт); - вторичный измерительный преобразователь ВИП (согласующий усилитель СУ, полосовой фильтр ПФ, фильтр нижних частот ФНЧ, блок гальванической развязки БГР, и преобразователь напряжение-ток ПНТ); - блок аналого-цифрового преобразования АЦП. Па рисунке 4.3 представлена функциональная схема измерительного преобразователя тока сварки. Падение напряжения Um на сопротивлении шунта Л„, при протекании через него тока 1 подается на вход СУ- СУ предназначен для согласования уровня входного сигнала Um с входными соглашениями АЦП Нормированный по уровню сигнал с выхода СУ поступает на вход ПФ, предназначенного для подавления сетевой составляющей помехи. Для нормализации спектра входного сигнала с целью ослабления помех в измерительный тракт ВИП включен ФНЧ, Блок гальванической развязки позволяет решить ряд важных проблем, связанных с подавлением помех, действующих в линиях связи, повышением надежности измерительного преобразователя и транспортировки информации. Так как измерительный преобразователь территориально удален от АЦП, который размещен в процессорном блоке, в состав измерительного преобразователя введен ПНТ.
Преобразование нормализованного сигнала напряжения / ш в токовый сигнал / св позволяет в значительной степени освободиться от действия помех в линии связи. Выходное напряжение выбирается в соответствии с требованиями к величине входного сигнала АЦП. С помощью переменного резистора Лз выставляется точное значение необходимого коэффициента передачи СУ. СУ собран на операционном усилителе (ОУ) типа 140УД8А. Установка "О" осуществляется с помощью стандартных корректирующих цепей данного ОУ. Схема полосового фильтра ПФ на рисунке 4,5 представляет собой режекторный или заграждающий фильтр» собранный по схеме активного фильтра Баттерворта на ОУ типа 140УД8А (А2) с крутизной АЧХ-60 дБ/декада (рисунок 4,5). Резонансная частота выбрана равной 50 Гц, что дает ослабление сетевых пульсаций примерно в 1000 раз. Расчет режекторного фильтра выполняют в пять этапов. Обычно задается требуемая полоса пропускания (5=ед-щ, где а , , - верхняя и нижняя частоты на уровне - 3 дБ) или добротность (=йуВ), а также резонансная частота р=2т$р. При этом расчет производится следующим образом: Фильтр нижних частот, показанный на рис, 4.6, построен на ОУ типа 140УД8А (Аь А4), выполнен на каскадно соединенных фильтрах нижних частот с наклоном АЧХ -40 и -20 дБ/декада, что дает суммарный наклон, равный -60 дБ/декада. Общий коэффициент усиления с обратной связью К&с равен произведению коэффициентов усиления первого (Аз) и второго (Л4) фильтров: Для фильтра Баттерворта амплитуда Кол на частоте о) р должна быть равна 0.707, чтобы гарантировать в полосе пропускания плоскую частотную характеристику (рисунок 4.6).
