logo
Измерительные системы и датчики / Курс лекциий ИСУД - часть 3

Многоточечные ис с резистивными датчиками

Если распределенная в пространстве величина воспринимается множеством датчиков, размещенных в определенных заранее точ­ках, то в ИС возможно применить аналого-цифровые устройства с параллельной, параллельно-последовательной или мультиплицированной структурами. Такие ИС во многих случаях представляют объединение датчиков с аналоговыми измерительны­ми цепями, системными аналого-цифровыми устройствами и устройствами выдачи информации; увеличивается количество ИС, включающих средства микропроцессорной техники.

Поскольку структуры и алгоритмы многоточечных ИС довольно однотипны, ограничимся рассмотрением выпускавшихся промышлен­ностью ИС параллельно-последовательного действия типа К-732 или К-742.

Рис. 12.1. Структурная схема ИВК К-732/6

Измерительная система К-732 предназначалась для изме­рения с помощью тензорезисторов местных деформаций, возникающих в исследуемой конструкции при приложении внешних нагру­зок (рис. 12.1). Структура системных аналого-цифровых устройств — автоматических цифровых мостов — параллельно-последовательная (многоточечная).

В целях уменьшения влияния поперечных помех мостовая цепь питалась двуполярными импульсами, а результат измерения фор­мировался в блоке УВИ как среднее арифметическое результатов, полученных при разных полярностях.

Цикл, включающий 2540 измерений, длился 1,3 с. Групповой цифровой коммутатор Ф-7019 имел циклический (непрерывный и однократный) режим работы. Выдавались следующие сигналы: от­счет zi (11 разрядов), значение Р нагрузки или цикла (9 разря­дов), номер опрашиваемого канала п (7 разрядов) и номер N моста (5 разрядов).

Регистрация информации в К-732 производилась через устройст­во управления Ф-7020 на одно из устройств: электронный фоторегистратор с экрана ЭЛТ типа Н-708 (до 500 строк/с), ПЛ-150 и ЭУМ-23. На цифровой индикатор информация выдавалась только по выбранному адресу.

В ИВК К-742 (рис. 12.2), предназначенном для автоматизации сбора и обработки результатов измерений в процессе испытаний элементов и конструкций на статическую прочность и выносли­вость, предусматривались коммутация и преобразование прира­щений сопротивлений тензорезисторов (50, 100, 120, 200 Ом), тер­морезисторов (10, 46, 53 Ом) типов ТСП и ТСМ в унифицирован­ное напряжение 0…1 В, коммутация и унификация сигналов тер­мопар (ХА, ХК, ВР5/20, ПРЗ0/6), коммутация датчиков трещин и унифицированных напряжений. Длина соединительных проводов — до 150 м.

Рис. 12.2. Структурная схема ИВК К-742

ИВК К-742 выполнял около 2500 измерений в секунду. Шкала АЦП содержала 13 разрядов +1 знак, наиболее «чувствительный» диапазон ±32 мВ. Устройство коммутации К-742 содержало семь коммутаторов по 128 точек (896 точек измерения). Коммутация выполнялась с помощью МОП-микросхемы (шесть коммутацион­ных элементов). Можно было подключить нескольких измеритель­ных модулей К-742 к СМ-4 непосредственно. В ИВК входили также микро-ЭВМ «Электроника-60» с ОЗУ 28 К 16-разрядных слов, на­копитель на гибких магнитных дисках ГМД-70 емкостью 512 Кбайт, широкое термопечатающее устройство ТПУШ (160 символов/с), алфавитно-цифровой дисплей РИН-609; все эти устройства объединялись в универсальную терминальную станцию АРЗНИ.

Разработано было программное обеспечение метрологической аттес­тации контроля и диагностики ИВК, типовых операций сбора и обработки информации.

Итак, К-742 являлся по сути ИВК с АЦЧ, выполненной по параллельно-последовательному принципу действия и содержащей бесконтактные коммутаторы напряжения, преобразователь на­пряжения в код и универсальную терминальную станцию АРЗНИ. Аналого-цифровые части К-732 или К-742 целиком подключались к интерфейсу «Общая шина» СМ-4.

Современным аналогом ИВК К-742 является стенд проверки жгутов электропроводов и монтажных модулей, разработанный с целью повышения производительности и замены ручного труда Уральским Государственным Техническим Университетом – УПИ.

Стенд проверки жгутов состоит из следующих основных частей:

В стенд проверки жгутов может быть установлено до 40 шт. коммутационных модулей, каждый из которых имеет возможность коммутировать до 32-х контактов. Информационный обмен между модулями осуществляется по последовательному интерфейсу CAN. За счет использования высокоскоростного последовательного интерфейса для связи с модулями коммутации время проверки жгута определяется типом и методикой проверки, а также количеством цепей в жгуте.

Возможности стенда проверки жгутов:

  1. Измерение сопротивления цепи. Измерение производится путем последовательного подключения всех пар контактов жгута, имеющих электрическую связь в соответствии с таблицей соединений, к цифровому мультиметру. В случае, если сопротивление цепи превышает заданную величину, производится измерение фактического значения величины сопротивления. Диапазон измеряемых сопротивлений цепи от 1 Ом до 255 Ом.

  2. Измерение сопротивления изоляции цепи. Измерение производится путем последовательного подключения всех возможных комбинаций пар контактов жгута, не имеющих электрической связи в соответствии с таблицей соединений, к цифровому мультиметру. В случае если сопротивление изоляции меньше заданной величины, производится измерение фактического значения величины сопротивления. Диапазон измеряемых сопротивлений изоляции от 0,2 МОм до 25,5 МОм.

  3. Выполняет проверку изоляции на прочность. Проверка производится путем последовательного подключения всех возможных комбинаций пар контактов жгута, не имеющих электрической связи в соответствии с таблицей соединений, к источнику испытательного напряжения 600 В на время не менее 1 сек. Возникновение электрического пробоя регистрируется при возникновении тока утечки 120 мА – 10% и более.

  4. При необходимости результаты всех измерений и проверок записываются в файл протокола проверки.

Возможна проверка жгутов с любым количеством соединений между контактами. Возможна проверка жгутов содержащих резистивные элементы и диоды. Универсальность системы достигается использованием устройства согласования с объектом, специализированного кабель–переходника между устройством контроля (жгут или кросс–система) и стойкой.

Конструктивно, для обеспечения надежной работы в промышленных условиях, стенд представляет собой металлический монтажный шкаф, в котором размещены устройство коммутации с задней стороны и устройство измерения с лицевой стороны. Стенд проверки реализован в двух вариантах. В качестве устройств измерения используются модульные приборы формата PXI-4071, PXI-8461/2 и управляющий контроллер PXI-8101 с операционной системой MS Windows XP. В стенде используются модули коммутации собственной разработки, на основе герконовых реле.