Файл: Электрические измерения. Общий курс учебник.pdf

52.Цифровые измерительные приборы считывания

ЦИП для измерения перемещений. ЦИП считывания применяются, главным образом, для измерения перемещений. В качестве примера рассмотрим прибор с кодирующим диском для измерения углового перемещения ах (рис. 306).

Для образования двоичного кода служат кодирующий диск КД, лампа Л, фотоэлементы ФЭ1—ФЭЗ и переходное устройство ПХУ. Диск, показанный на рис. 306, а, служит для образования трех­ разрядного двоичного кода. Поэтому на диске имеются три группы концентрически расположенных отверстий. Каждая группа, находя­ щаяся на одинаковом расстоянии от центра, соответствует опреде­ ленному разряду. По одну сторону диска (рис. 306, б) расположена

Луч света от лампы через отверстия в диске достигает фотоэле­ ментов. При повороте диска от 0 до 45° световой поток не попадает на фотоэлементы, пррі повороте диска от 45 до 90° освещается первый фотоэлемент ФЭ1, при повороте от 90 до 135° освещается второй фото­ элемент ФЭ2, при повороте от 135 до 180° освещаются первый и второй фотоэлементы и т. д. Таким образом, в зависимости от угла поворота диска будет освещен тот или иной фотоэлемент или их сочетания.

Фототоки фотоэлементов направляются в переходное устройство ПХУ, которое выдает соответствующие двоичные коды. При повороте диска от 0 до 45° будет выдаваться код 000, при повороте от 45 до 90° — код 001, при повороте от 90 до 135° — код 010 и т. д.

Для увеличения точности преобразования берется диск на боль­ шее число разрядов. Известны кодирующие 19-разрядные диски.

Кроме фотоэлектрического «съема», применяется механический «съем» (с помощью контактов), а также электромагнитный и емкост­ ный «съем». В двух последних случаях используется соответственно индуктивная и емкостная связь диска и чувствительных элементов.

396

Правильно изготовленный прибор обладает только погрешностью дискретности, зависящей от числа разрядов кодирующего устройства. Однако при определенных условиях возможно возникновение по­ грешности считывания. В рассматриваемом приборе эта погрешность может возникнуть, если линия расположения фотоэлементов совпа­ дает с линией раздела диска на секторы, каждый из которых соответ­ ствует определенному коду. Например,* при совпадении линии распо­ ложения фотоэлементов с линией, отделяющей секторы 011 и 100, вследствие неточности расположения фотоэлементов могут быть обра­ зованы любые коды от ООО до 111, т. е. погрешность считывания может быть очень велика.

Для уменьшения этой погрешности применяют ряд мер и в том числе используют так называемые циклические коды. Примером цик­ лического кода является код Грея (табл. 17).

Как видно из таблицы, при изменении значения измеряемой ве­ личины на единицу младшего разряда в двоичном коде могут изме­ няться символы во всех разрядах. В коде Грея при изменении значе­ ния преобразуемой величины на одну единицу младшего разряда всегда изменяется символ только одного разряда. Поэтому погреш­ ность считывания при использовании кода Грея не может превышать одной единицы младшего разряда.

53. Характеристики современных цифровых

измерительных приборов и аналого-цифровых преобразователей

Достигнутый уровень характеристик ЦИП и АЦП. В табл. 18 приведены данные, характеризующие мировой уровень по некоторым характеристикам ЦИП и АЦП. Следует иметь в виду, что в отдель­ ных моделях обычно только один параметр (редко два) соответствует предедьному.

Достоинства ЦИП.

1.Объективность и удобство отсчета и регистрации результатов измерения.

2.Может быть получена высокая точность измерения при полной автоматизации процесса измерения.

3. Может быть получено высокое быстродействие.

4. Возможность сочетания ЦИП с вычислительными и различными автоматическими устройствами.

397

5. Возможность дистанционной передачи результатов измерения в виде кода без потерь точности.

Недостатки ЦИП — сравнительная сложность, сравнительно малая надежность и высокая стоимость. Однако применение новых элементов микроэлектроники позволит повысить надежность и сни­ зить стоимость ЦИП.

Области применения ЦИП и АЦП. В настоящее время ЦИП используются при измерениях многих электрических и неэлектри­ ческих величин. Однако есть области техники, где измерения произ­ водятся преимущественно с помощью ЦИП. К таковым относятся области, где надо производить точные измерения частоты, временных интервалов, счет импульсов. Очень широко стали применяться цифро­ вые вольтметры для автоматического измерения постоянного напряже­ ния с высокой точностью.

Наряду с применением ЦИП для точных измерений в лаборатор­ ных условиях в настоящее время начали широко использовать щи­ товые ЦИП.

В связи с повышением уровня автоматизации производственных процессов и широким применением вычислительных машин область применения АЦП для преобразования различных величин в код по­ стоянно расширяется.

Таким образом, имеется явная тенденция все более широкого применения ЦИП и АЦП.

398

Глава десятая

ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ

54. Общие сведения

Назначение. Развитие научных исследований в разнообразных направлениях — исследование космоса, океана, исследования, свя­ занные с изучением вещества, и многие другие; рост выпуска промыш­ ленной продукции и связанная с этим необходимость автоматизации технологических процессов н контроля качества продукции; центра­ лизованное управление крупными энергетическими системами, сис­ темами газоснабжения и другими — привело к необходимости изме­ рять или контролировать десятки, сотни, а иногда и тысячи физиче­ ских величин, характеризующих тот или иной процесс. Такие мас­

(ЭВМ), которые обрабатывают измерительную информацию, выдавае­ мую ИИС, по заданному алгоритму. Сигналы от ИИС или ЭВМ могут быть использованы для целей автоматического управления тем или иным процессом. Разнообразие требований, предъявляемых к ИИС, и условий их работы привели к необходимости иметь различные ИИС по назначению и характеристикам 1 .

Основной принцип построения ИИС заключается в формирова­ нии ИИС в соответствии с заданными техническими условиями из типовых, а в некоторых случаях и из специальных блоков. Типовые блоки и их характеристики устанавливаются стандартами Государ­ ственной системы приборов (ГСП). Примером может служить Агрегатный комплекс средств электроизмерительной техники (АСЭТ).

На рис. 307 в качестве примера показана структурная схема изме­ рительной системы с временным разделением измерительных каналов, иллюстрирующая идею выполнения ИИС этого типа. Измеряемые

399