Разработка информационно-измерительной системы удаленного действия для измерения веса - Курсовая работа

В развитии современной измерительной техники наметились общие тенденции, из которых главными являются: переход от единичных приборов к измерительным системам, в том числе к самонастраивающимся и адаптивным системам; развитие измерительных подсистем в робототехнических комплексах и совершенствование систем активного контроля; применение микропроцессоров в измерительных системах и устройствах для переработки измерительной информации, применение числового программного управления процессом измерений, приведшим к созданию информационно-измерительных систем (ИИС). ИИС - совокупность функционально объединенных измерительных, вычислительных и др. вспомогательных технических средств для получения измерительной информации, ее преобразования, обработки в целях представления потребителю в требуемом виде, либо автоматического осуществления функций контроля, диагностики, идентификации. В ИИС объединяются технические средства, начиная от датчиков, АЦП, каналов передачи и кончая устройством выдачи информации, а также вычислительные средства с соответствующим программным обеспечением. Задача, решаемая ИИС, обратная задаче отдельного измерительного устройства: не расчленять параметры объекта измерения с целью выделить и воспринять их по отдельности, а объединить данные обо всех главных параметрах объекта и создать тем самым достаточно полное, совокупное его описание. Создание ИИС связано с решением системных вопросов: метрологическая унификация средств измерений (датчиков, преобразователей, указателей) независимо от вида измеряемых величин; оптимизация распределения погрешностей между различными средствами измерений, входящими в ИИС; наиболее целесообразное размещение указателем перед оператором.Весы вагонные (весы железнодорожные) ВВЭ-СД предназначены для взвешивания в статике (по ГОСТ 29329) и в движении (по ГОСТ 30414) состава в целом, жд вагонов в составе без расцепки, порожних и смешанных составов, цистерн с жидкими грузами любой вязкости. Система коммуникаций между весами и терминалом может быть подключена к сети Ethernet для быстрого обмена информацией и удаленного контроля (контроль в реальном времени, использование результатов взвешивания службами предприятия). Весы могут быть объединены в сеть Ethernet для обмена информацией (взвешивание тары на одних весах, брутто груза на других весах, использование результатов взвешивания службами предприятия, контроль отгрузки в реальном времени). Схемы рабочего подключения электронных ЖД весов для взвешивания в статике и движении ВВЭ-СД представлена на рисунке 4. Весы вагонные железнодорожные ВВЭ-Д предназначены для взвешивания в движении (по ГОСТ 30414) и в статике (по ГОСТ 29329) вагонов в составе без расцепки и состава в целом, груженных твердыми, сыпучими грузами и цистерн с жидкими грузами, вязкость которых не менее чем у топливных мазутов (59 мм?/с), а также порожних и смешанных составов.Для измерения веса используются тензометрические датчики SC 10000 C1 S-образные тензодатчики типа SC были разработаны для измерения силы и массы с высокой точностью при высоких перегрузках и работают по принципу сжатия. Безупречная и надежная конструкция корпуса позволяет выдерживать большие горизонтальные и вертикальные нагрузки и тяжелые условия эксплуатации. Корпус имеет степень защиты IP68, выполнен из специальной стали и покрыт антикоррозийной краской, область тензорезистров закрыта приваренной крышкой из нержавеющей стали. Для передачи сигналов от датчиков используется частотное разделение каналов, что ускоряет процесс сбора информации с датчиков.Тензометрические датчики включены в мостовую схему с термокомпенсацией (рисунок 9), так как изменение сопротивления подводящих проводов с изменением температуры может внести существенную погрешность. Сигналы, пропорциональные измеряемым величинам, с тензодатчиков Д1-Д6 усиливаются и поступают на вход частотных модуляторов (модуляторов поднесущих) МП1-МП6. Напряжение генераторов промодулированное по частоте подается на суммирующее устройство, с которого результирующее напряжение поступает на амплитудно-импульсный модулятор (модулятор несущей), на который подается и сигнал от генератора несущей ГН. В модуляторе осуществляется вторичная модуляция, после чего сигнал может быть передан в ОВЛС. На приемной стороне колебания поступают на демодулятор несущей ДН, где выделяется ЧМ сигнал, который бал получен на выходе сумматора.Частотный детектор состоит из двух каскадов: фазовращающего трансформатора (включает в себя катушки индуктивности L1-L3 и конденсаторы С1 и С2) и детектора отношений. Благодаря тому, что параллельно С3 и С4 включен конденсатор большой емкости С6, сумма напряжений на резисторах R1 и R2 остается практически неизменной при изменениях амплитуды напряжения на входе каскада и равна напряжению на конденсаторе С6.Определим Rвх д детектора. В схеме используем диод КД103А со следующими характеристиками: i0=0,05МА, ?=5В-1, Uпр=1В, Іпр=50МА.[4] Определим параметры фазовращающего трансформатора. Из ряда предпочтительных чисел выбираем зн

Содержание информационный измерительный напряжение метрологический

Введение

1. Обзор методов решения аналогичных задач

2. Выбор, обоснование и предварительный расчет структурной схемы. Диаграмма уровней

3. Описание принципа работы структурной схемы

4. Описание схемы электрической частотного детектора

5. Электрический расчет частотного детектора

6. Определение метрологических характеристик измерительного канала и определение его класса точности

Заключение

Список литературы

Развитие производства, эксплуатация различных объектов невозможно без измерения большого числа физических величин (ФВ). Измерительные приборы разнообразны по своему назначению и характеризуется такими параметрами как чувствительность, точность и т.п. Однако большая часть из них позволяет одновременно измерять какую-либо одну величину. Причем, эта ФВ имеет установившееся значение, а внешние условия не изменяются. На практике, в производстве или в научных исследованиях приходится иметь дело с огромным потоком информации, т.e. получать сведения о большом количестве ФВ, которые в свою очередь, могут быстро меняться.

В развитии современной измерительной техники наметились общие тенденции, из которых главными являются: переход от единичных приборов к измерительным системам, в том числе к самонастраивающимся и адаптивным системам; развитие измерительных подсистем в робототехнических комплексах и совершенствование систем активного контроля; применение микропроцессоров в измерительных системах и устройствах для переработки измерительной информации, применение числового программного управления процессом измерений, приведшим к созданию информационно-измерительных систем (ИИС).

ИИС - совокупность функционально объединенных измерительных, вычислительных и др. вспомогательных технических средств для получения измерительной информации, ее преобразования, обработки в целях представления потребителю в требуемом виде, либо автоматического осуществления функций контроля, диагностики, идентификации.

В ИИС объединяются технические средства, начиная от датчиков, АЦП, каналов передачи и кончая устройством выдачи информации, а также вычислительные средства с соответствующим программным обеспечением. Последние необходимы как для управления работой собственной системы, так и для решения в ИИС измерительных и вычислительных задач, а также управление конкретным экспериментом.

Задача, решаемая ИИС, обратная задаче отдельного измерительного устройства: не расчленять параметры объекта измерения с целью выделить и воспринять их по отдельности, а объединить данные обо всех главных параметрах объекта и создать тем самым достаточно полное, совокупное его описание. Таким образом, отличительными особенностями ИИС являются: одновременное измерение многих параметров объекта (т.е. многоканальность) и передача измерительной информации в единый цент; представление полученных данных, в том числе их унификация, в виде наиболее удобном для последующей обработки получателем.

Создание ИИС связано с решением системных вопросов: метрологическая унификация средств измерений (датчиков, преобразователей, указателей) независимо от вида измеряемых величин; оптимизация распределения погрешностей между различными средствами измерений, входящими в ИИС; наиболее целесообразное размещение указателем перед оператором. Структурная схема любой ИИС показана на рисунке 1.

Рисунок 1 - Обобщенная структурная схема ИИС

Где 1,2,...N - устройство сбора и измерения информации. Этими устройствами являются датчики, воспринимающие различные ФВ и преобразующие их в электрические сигналы; измерительные устройства, выполняющие собственно-измерительные операции: сравнение с мерой, квантование, кодирование.

Устройство обработки информации предназначено для выполнения математической обработки измерительной информации по заданному алгоритму. Сюда же может входить устройство запоминания для хранения информации.

Устройство отображения информации - для предоставления полученной информации оператору, которое может состоять из декодирующих, регистрирующих и показывающих устройств.

Устройство управления - для организации взаимодействия всех остальных устройств.

В реальных ИИС некоторые устройства могут отсутствовать. Например: устройство обработки или хранения информации. Но устройство сбора, измерения и представления информации характерны любой ИИС.

Кроме основных, в системах имеются вспомогательные устройства, обеспечивающие нормальное функционирование остальных. ИИС могут быть выполнены в виде самостоятельных устройств или входить в структуру более сложных систем.

В настоящее время широко используются интегральные датчики, МП и т.п., что коренным образом меняет принцип построения ИИС. ЭВМ обрабатывает результаты измерений по разработанной программе и выдает требуемые данные на экран дисплея или выводит на печать в удобной форме.[5]

Структурная схема ИИС для удаленного сбора данных представлена на рисунке 2.

Рисунок 2 - Структурная схема ИИС для удаленного сбора данных

ИИС удаленного действия включает: устройство сбора данных (УСД), измерительное устройство (ИУ), устройство отображения (УО), устройство управления (УУ), оператор (О), датчики (Д1…Дn), коммутатор (К), устройство преобразования информации (УПИ), накопитель (Н) и линию связи (ЛС).

В таких ИИС количество измерительных каналов N может быть 32, 64, 128, 256 и т. д.[6]