Информационно – измерительная система удалённого действия для контроля светового излучения

    Выбираем  резистор типа МЛТ-0,5.

    9) Находим величину сопротивлений R1 и R2. Сопротивления делителей R1 и R2 обеспечивают устойчивость рабочих точек транзисторов по базовым цепям. Поэтому токи делителей должны быть больше токов баз в А раз, причем А в большинстве случаев можно принять равным А=3 – 5.

    Принимаем А=5. Тогда

                                             мА                           (4.12)

                                              мА                           (4.13)

    Величину  сопротивлений R1 находим по формуле:

                      Ом              (4.14)

    Принимаем номинальное R1=10 кОм.

    Мощность, рассеиваемая на резисторах R1, равна:

      Вт.

    Выбираем  резисторы типа УЛМ-0,12.

    Находим R2:

                              Ом                   (4.15)

    Принимаем R2=12 кОм

    Мощность, рассеиваемая на резисторах R2, равна:

      Вт.

      и выбираем резисторы типа УЛМ-0,12.

10) Находим входное сопротивление каскада R’_вх без учета влияния сопротивлений R1 и R2:                                                                                     (4.16)

    11) Определяем сопротивления R_д делителей между базами транзисторов:

                                     кОм                             (4.17)

    12) Находим результирующее входное сопротивление R_вх. Сопротивления R^’_вх и R_д включены параллельно . Поэтому

                                  Ом                          (4.18)

    Составляем  схему рассчитанного каскада [4]. 

      

    Рисунок 4.2 – Схема транзисторного усилителя 
 

    5 Определение метрологических  характеристик измерительного канала 

    Под метрологическим обеспечением ИИС  понимается комплекс мер, направленных на достижение и поддержание в этих системах требуемой точности измерений.

    Наиболее  важной и ответственной частью метрологического обеспечения является определение  комплекса метрологических характеристик, который позволяет оценить точность системы и провести ее поверку. Метрологические характеристики ИИС в значительной степени определяются параметрами измерительных каналов (составом измеряемых физических величин, динамическим диапазоном измерений, погрешностью измерений и т.п.) и источников стимулирующих воздействий.

    Метод установления и определения метрологических  характеристик измерительных каналов  систем выбирают с учетом особенностей построения систем. Метрологические характеристики устанавливают посредством их нормирования либо оценки расчетным или экспериментальным методами [5].

    Метрологические характеристики измерительного канала разработанной информационно измерительной  системы целесообразно оценивать  расчетным путем. При этом необходимо контролировать метрологические характеристики всех измерительных компонентов данной схемы: датчики видимого светового излучения LUX LITE, устройств ADAM-5000, блока усиления и линии связи. Рассчитать погрешность измерительного канала очень сложно, и поэтому на практике пользуются грубыми методами, сущность которых сводится к следующему. Если отдельные измерительные компоненты ИИС охарактеризованы пределом допускаемого значения суммарной погрешности измерений, то предел полной погрешности ИИС находят суммированием пределов суммарных погрешностей компонентов. Полную систематическую погрешность ИИС находят суммированием систематических погрешностей ее компонентов.

 

    Рисунок 6 - Схема измерительного канала 

    − Основная погрешность датчика видимого светового излучения LUX LITE составляет 0,14%. Для того, чтобы перейти от этого значения к с.к.о., необходимо знать закон распределения погрешности. Будем считать закон распределения погрешности равномерным. Тогда с.к.о.:

                                                   

                           .            (5.1)

    − Погрешность от наводки посторонних напряжений можно не учитывать, т.к. используемый кабель экранирован.

    − Основная погрешность модуля АДАМ – 5017 нормирована и равна 0,1%. Будем считать закон распределения погрешности равномерным. Тогда с.к.о.:

                                                    

.                                   (5.2)

    − Погрешность, вызванная колебаниями напряжения питания составляет ±15% и имеет треугольный закон распределения, а значит с.к.о.:

                                                    

                                     (5.3)

    − Погрешность коэффициента усилителя  распределена по треугольному закону. Ее максимальное значение составляет γ_m= 0,03%∙15=0,45%, а с.к.о.:

                                                     

                                           (5.4)

    − погрешность датчика видимого светового излучения LUX LITE в его паспорте составляет 0,05%. Закон распределения погрешности будем считать нормальным. Тогда с.к.о. составляет:

                                                                                                (5.5)

    Таким образом, при известных значениях  погрешностей вносимых каждым компонентом разработанного канала можно рассчитать суммарную погрешность всего канала в целом: 

 

      Состояние метрологического обеспечения ИИС  анализируют для установления соответствия разрабатываемых систем требованиям нормативных документов [3]. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    Заключение 

    Представленные  в обзоре средства контроля светового излучения являются неотъемлемой частью многих систем автоматизации производства, поэтому от их метрологических параметров, функциональных возможностей и эксплуатационной надёжности в значительной степени зависят качество и эффективность этих систем.

    В промышленности лидерами среди устройств  контроля уровня являются датчики ИК - излучения из-за своей низкой стоимости, простоты и достаточной надёжности, а также датчики на основе фотодиодов, отличающиеся более широкими функциональными возможностями. Однако приведённые описания других методов содержат свои достоинства и недостатки, позволяющие использовать их в устройствах контроля предельного уровня для различных применений [7].

    Разработанная ИИС удаленного действия для контроля светового излучения полностью соответствует исходным данным, представленным в задании.

    Можно выделить круг задач, связанных с совершенствованием основных метрологических характеристик ИИС в рамках выполняемых ими функций. К этому относится дальнейшее повышение точности, быстродействия, чувствительности, надежности ИИС.

    Прогнозируя развитие ИИС, следует обратить внимание в первую очередь на возможность  расширения выполняемых ими функции и связанное с этим обстоятельством изменение функциональных устройств и структур ИИС. Также дальнейшее развитие должны получить системы выполняющие измерение и контроль при отсутствии сведений или при приближенном знании о виде исследуемых величин и характере взаимосвязей между ними. Анализ информативности и измерение наиболее информативных величин, адаптация к динамическому, частотному диапазону исследуемых величин обуславливает получение их более точной количественной оценки и необходимых метрологических характеристик.

    Важным  фактором при проектировании современных  ИИС на сегодняшний момент является использование системного оборудования (стандартных интерфейсов, компьютеров). Однако необходимо иметь ввиду, что изменение характеристик и возможностей системного оборудования может привести к существенному изменению структурных и алгоритмических принципов построения систем.

    В процессе проектирования должны быть обязательно предусмотрены разработки соответствующих программ. В основу построения программ должны быть положены содержательные логические схемы алгоритмов функционирования данной системы. По сути, эти алгоритмы будут являться входным языком для последующего программирования.

    Выполнение  всех выше перечисленных функций  и задач – будущее направление  развития информационно измерительных систем. 
 

    Список  литературы 

1. Цапенко М.Н. Измерительные информационные системы. Учеб. пособие. – М.: Энергоатомиздат, 1985.
2. http://www.chipinfo.ru/dsheets/transistors/KT5.html
3. Новицкий П.В., Зограф И.А. Оценка погрешности результатов измерения. – Л.: Энергоатомиздат, 1985.
4. Г.Виглеб Датчики. Устройство и применение. – Издательство Москва «Мир».
5. Замятин В. Помощь радиолюбителю. Журнал – М. Выпуск 6, 1998.
6. Гершунский Б.С. Расчет основных электронных и полупроводниковых схем в примерах. Учеб. пособие. – Издательство Киевского университета, 1968.
7. МРБ 002-2002. Метрологические характеристики измерительных систем. Госстандарт, Минск, 2002.
8. http://books-meteor.dp.ua/prom.html
9. Поляков В. ЧМ детектор с ФАПЧ приемимка прямого   преобразования.-Радио, 1978, N 11, с. 41-43.
10. Захаров А. УКВ ЧМ приемники с ФАПЧ.- Радио, 1985, N 12, с. 28-30.
11. Захаров А. "Кольцевой" стереодекодер в УК8 ЧМ приемниках.- Радио, 1987, N 10, с. 57.
12. Справочник радиолюбителя- конструктора.- М.: Радио и связь, 1983, с. 71.
13. Справочнмк радиолюбителя-конструктора.- М.: Радио и связь, 1983, с. 62 (рис. 2. 71).
14. Маслаев В. Зарядное устройство.- Радио, 1989, N 8, с.62.