АНАЛОГОВОЕ ИЗМЕРЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ И УГЛА

18.1. Цель работы.

18.1.1. Изучить методы измерения аналоговых сигналов при помощи операционных усилителей.

18.2. Основные теоретические сведения.

Основной функцией датчика является преобразование входной величины любой физической природы в величину на выходе, более удобную для контроля, регулирования или управления.

Непосредственно использовать входной сигнал датчика для воздействия на последующие элементы автоматической системы не всегда возможно.

Преобразование выходной величины датчика в удобный для последующего использования и измерения вид осуществляется в измерительных схемах. Входной величиной измерительной схемы являются переменное сопротивление или напряжение.

Из большого разнообразия измерительных схем наиболее широко используются мостовые, дифференциальные и компенсационные.

Мостовые схемы применяют преимущественно совместно с датчиками, работа которых основана на изменении сопротивления.

Дифференциальные схемы применяют при необходимости сравнения двух величин или когда необходимо исключить синфазную составляющую в измеренном сигнале.

Компенсационные схемы используются при измерении малых Э.Д.С.

С развитием интегральной схемотехники все большее распространение получают измерительные схемы на основе ОУ. Этому соответствуют такие его качественные характеристики как: возможность обеспечения постоянного коэффициента усиления, большой коэффициент подавления синфазного сигнала, малые смещения и дрейфы входных и выходных сигналов, малые выходные сопротивления и большое (10⁶ – 10⁸) выходное сопротивление.

Большинство физико-технических величин являются по своим свойствам аналоговыми величинами. Они определяются и представляются в форме, пригодной для соответствующей обработки сигнала с помощью аналоговых измерительных устройств.

18.3. План работы.

18.3.1. Разработайте и соберите схему для аналогового измерения температуры на основе терморезистора и инвертирующего операционного усилителя (рис. 18.1).

18.3.2. Определите различные значения потенциала, поступающего от датчика угла ДУ.

18.3.3. Сравните носители информации и информационные параметры, а также вид сигналов, поступающих от измерительных устройств. Отобразите результаты проделанной работы в соответствующей таблице.

Рис. 18.1.

19. Лабораторная работа N19

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДВОИЧНЫХ СОСТОЯНИЙ

19.1. Цель работы.

19.1.1. Ознакомиться с методами автоматизации учета количества деталей.

19.2.1. Основные теоретические сведения.

Для комплексной автоматизации технологических процессов большое значение имеет определение двоичных состояний объекта автоматизации (наличие или отсутствие деталей, подсчет их количества и т.д.). При этом электрический сигнал подается объектом измерения. Простейшими измерительными датчиками в данном случае являются механические контакты. Для уменьшения восприимчивости контактов к различным помехам в средствах автоматизации часто используют бесконтактные измерительные датчики.

В качестве таких датчиков используются фоторезисторы, фотодиоды, фототранзисторы и фототиристоры. Их работа основана на использовании внутреннего фотоэффекта в полупроводниковых материалах.

Электрические сигналы, получаемые с фотодатчиков, подсчитываются счетчиками импульсов, если необходимо подсчитать количество деталей, включать либо выключать какое-либо устройство и т.д. В любом случае состояние объекта оценивается двумя логическими высказываниями " Да", «Нет» или «О», «1».

Основным узлом счетчика является триггер (рис. 19.1.).

Рис. 19.1.

19.3. План работы.

19.3.1. Информация о наличии детали на предусмотренном месте должна подаваться в устройство управления подачей сигнала «1» (рис.5.1.). (Подачу детали имитировать поворотом диска с прорезями на валу двигателя).

19.3.2. Начертить путь прохождения сигнала при решении задания.

19.3.3. Собрать схему и проверить ее.

19.3.4. Определить вид сигнала на выходе измерительного устройства.

19.3.5. При одновременном превышении определенных значений освещенности и температуры должен включаться двигатель – разработать и испытать схему.

20. Лабораторная работа N20

АНАЛОГОВОЕ ИЗМЕРЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ И ПРЕОБРАЗОВАНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

ИЗМЕРЕНИЯ В ЦИФРОВОЙ СИГНАЛ

20.1. Цель работы.

20.1.1. Изучить методы преобразования аналогового сигнала в

цифровой сигнал.

20.2. Основные теоретические сведения.

Дискретизация и кодирование непрерывных сигналов. Под дискретизацией понимается преобразование непрерывных сигналов в дискретные. При этом используется дискретизация по времени и по уровню. Дискретизация по времени выполняется путем взятия отсчетов функции U(t) в определенные дискретные моменты времени tк. В результате непрерывная функция U(t) заменяется совокупностью мгновенных значений

Uк = U(tк).

Обычно моменты отсчетов выбираются на оси времени равномерно, т.е.

tк = КDt.

Дискретизация по времени лежит в основе всех видов импульсной модуляции.

Дискретизация значений функции (уровня) носит название квантования. Операция квантования сводится к тому, что вместо данного мгновенного значения сообщений U(t) передаются ближайшие значения по установленной шкале дискретных уровней (рис. 20.1.).

Дискретные значения по шкале уровней выбираются равномерно:

Uк = КDU.

При квантовании вносится погрешность, т.к. истинные значения функции U заменяются округленными значениями Uк.

Погрешность e = U - Uк является случайной величиной и проявляется на выходе как дополнительный шум, наложенный на передаваемый сигнал. Дискретизация одновременно по уровню и по времени позволяет непрерывное сообщение преобразовать в дискретное, которое затем может быть закодировано и передано методами дискретной техники.

Рис. 20.1.

Достоинствами передачи сигналов путем дискретизации их являются возможность применения кодирования для повышения помехоустойчивости, удобства обработки сигналов и сопряжения устройств связи с цифровыми ЭВМ.

20.3. План работы.

20.3.1. Определить температуру с помощью аналогового датчика температуры (рис. 18.1.). Произведите преобразование выходного сигнала датчика в цифровой сигнал, соединив выход схемы (рис.18.1.) с входом АЦП (рис. 7.5.).

20.3.2. Представьте в виде таблицы взаимосвязь показаний

элемента индикации, кодированного двоичным кодом выходного сигнала АЦП и значения температуры t°С.

21. Лабораторная работа N21

⇐ Предыдущая 1 2 3 4 56