Введение к работе
.."5
Актуальность темы. Составной частью современных систем управления являются устройства сбора и первичной обработки информации с параметрах контролируемого объекта. Эти устройства во многом определяют качественные показатели системы в целом. Данные о физических и химических свойствах объекта получают или за счет применения датчиков, или при непосредственном воздействии на него электрических сигналов. В обоих случаях используется представлешг датчиков и объектов в виде схемы замещения, параметры которой несут информацию об их характеристиках..Как правило, такая схема представляется в виде линейного пассивного многоэлементного двухполюсника.
Длл определения параметров объектов создано немало приборов, использующих известные методы. Широкое распространение получили устройства первичной обработки информации на основе мостовых цепей ( МЦ ). в состав которых включают контролируемые объекты или параметрические преобразователи. Это связано с тем. что с помощью МЦ непосредственно находят параметры элементов электрических цепей, а, также многие физические неэлектрические величины. На широту диапазона распространения мостовых цепей влияет то. что они позволяют определять и контролировать многочисленные показатели технологических процессов, свойств сырья, готовой продукции и т.д.
Перспективной основой устройств сбора и первичной обработки информации для систем управления являются мостовые цепи с импульсным питанием. Они имеют наряду с такими известными положительными свойствами, как высокая чувствительность, возможность эффективно подавлять помехи, малая пс лребляемая мощность и др , такне раздел' -ное уравновешивание только переменными резисторами. Применение последних в качестве регулируемых элементов оправдано тем. что у них по сравнению с конденсаторами и индуктивными катушками меньше габаритные размеры и вес, больше диапазон изменения основного параметра, проще задать нузнны;'! закон его регулирования. С другой сто-qohe! раздельное урівноііешизание упрощает и ускоряет процесс определения и контроля параметров многоэлементного двухполюсника (МЛ). Среди МЦ с питанием импульсам;? сложной формы до недавнего времени было известно ограниченное число- схем с раздельным уравновешиванием только регулируемыми резисторам*!, которые не охватывают исе возконяыз варианта построения' мостовых цепей для определения двух и трех параметров МД. Поэтому представляется актуальной и перспективной задача продолззння. исслеяоваїпйГ в этой
-..*'
области для создания устройств первичной обработки информации о параметрах любых реальных трехэлементных двухполюсников.
Цель работы заключается в исследовании и дальнейшем развитии способа определения параметров многоэлементных двухполюсников с использованием мостовых цепей, питающихся импульсами с изменением напряжения в течение их длительности по закону степенных функций, а такие в создании устройств сбора и первичной обработки информации для систем управления на основе мостовых цепей.
В соответствии с этим в диссертационной . работе ставятся <;ледууще задачи:
построение математической модели мостовых цепей, питающихся импульсами с изменением напряжения в течение их длительности по закону степенных функций;
разработка мостовых цепей с раздельным уравновешиванием только регулируемыми-резисторами'для определения параметров объектов, представляемых в виде реальных двухполюсников с трехэлементной схемой замещения. содерлащеГ, как однородные, так и разнородные реактивные элементы;
анализ новых мостовых цепей такого типа для нахождения значения сопротивления трех реэистивных датчиков, включаемых в одну ЭД:
і - формирование базы данных по мостовым цепям с трехэлементной схемой замещения объекта и раздельным уравновешиванием только регулируемыми резисторами;
- создание методики нахождения чувствительности по определя
емым и уравновешивавшим параметрам исследуемых мостовых цепей с
питанием импульсамислоеной формы.
Методы исследования, базируются на аппарате математического анализа, методе перемзннкх состояния и' операторном методе (преобразовании Лапласа). Для анализа чувствительности мостовых цепей применялся так&е аппарат высшей алгебры.
Научная новизна. Впервые разработана и исследована группа ЫЦ с импульсным питанием и раздельным уравновешиванием только регулируемыми резисторами для нахокдения параметров объектов с разнородными реактивными элементами в трехэлементной схеме.замещения.
Существенно дополнены новыми.исследованиями.мостовые цепи для определения параметров двухполюсников 'с однородными реактивными элементами, а такге для нахоздекия значения сопротивления двух или трехрезистивнкх.датчиков в составе одной Щ.' При этом сохранено раздельное уравновешивание только регулируемыми резисторами наряду
6"
с другими -известными положительными свойствами. Питание всех таких мостовых цепей осуществляется импульсами с изменением напряжения в течение их длительности по закону степенных функций.
Выявлено новое свойство математических выражений определенной структуры на основе корней уравнений, позволяющее определять их только через свободный член и коэффициенты уравнений.
Практическая ценность диссертационной работы заключается в том. что сформирована база данных по всем мостовым цепям, раздельно уравновешиваемым только регулируемыми резистсрами. с двух и трехэлементной схемами замещения объектов. Эта база данных поззоляет по эквивалентной схеме объекта определять структуру мостовой цепи. алгоритм ее уравновешивания и формулы для нахождения значения искомых параметров. Общее число МЦ. вошедших в эту базу данных, составляет свыше ста вариантов.
Кроме того,, создана методика определения чувствительное -ги МЦ. питающихся импульсами сложной формы, использующая выявленное свойство выражений определенной структуры на основе корней уравнений.
Разработаны схемотехнические решения мостовых цепей рассматри- . ваемого типа и специализированное устройство первичной обработки информации на основе МЦ с импульсным питанием.
На защиту выносятся следующие положения:
математическая модель мостовых цепей, питающихся импульсами с изменением напряжения в течение их длительности по закону степенных функций;
схемотехнические решения мостовых цепей такого типа с раздельны;.! уравновешиванием только регулируемыми резисторами для оп-ред ления как параметров реальных двухполюсников с трехэлементно.. схемой замещения. ~ак и для нахождения значення сопротивления двух и трех резистионнх датчиков, включенных в одну МЦ;
методшь: определения чувствительности данныг кастовых цепей;
специализированное устройство первичной обработки информации на основе МЦ с импульсным питанием.
апробация работы, Результаты работы докладывались и обсуааз-лись на I и- И международных конференциях "Актуальные .проблем;-, электронного приборостроения * ШоБоспбирс"..' 1S92 и 1994 гг.). конференции с нейдународкыч участием "Радиотехнические системы '(навигации, связи)., средства измерений и новие информационные технологии" (Краснслрск. 1992 г.).' I и II мездународнь"'. конференциях "Оп-іико-здактрошше прибора и устройства з системах распознавания образов, обработки изображения и сшзолыгс?/шформашсГ (Курск, 1S93-
и 1995 гг.), Юбилейной конференции ученых Курского политехнического института (Курск, 1994 г.), международной конференции "Информатика и проблемы телекоммуникаций" (Новосибирск, 1995г.). 7 Всероссийской конференции "Датчики и преобразователи информации систем измерения, контроля и управления" (Крым. 1995 г.).
Работа выполнена в рамках единого заказ-наряда Госкомвуза Российской Федерации ( ГР 0192.0012282 ) по теме "Разработка и исследование устройств.контроля, измерения и автоматизации с комплексом положительных свойств на основе мостовых цепей, питающихся импульсами сложной Формы".
Внедрение работы. Результаты диссертационной работы нашли при-йенекие в созданном устройстве для контроля уровня сыпучих веществ, внедренном в АООТ "Курскхимволокно", внедрены в учебный процесс и используются при выполнении' госбюджетных НИР в Курском государственном техническом университете. Разработан, изготовлен и внедрен лабораторный стенд для определения параметров трехэлементных двухполюсников.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 14 работ и получено авторок.г свидетельство на изобретение.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, заключения и прилокений, изложена на 120 страницах основного текста, содержит 36 рисунков, . 17 таблиц, а такие библиографический список из 115 наименований.
