CC BY
12
ЛИТЕРАТУРА
1. Андреев П. Г. Комплексное исследование блока РЭС на примере светоакустической приставки / П.Г. Андреев, И.Ю. Наумова, М.В. Ширшов// Надежность и качество: Труды международного симпозиума. Том 2 / Под ред. Н.К. Юркова. - Пенза: Изд-во Пенз. гос. ун-та, 2010. С. 137-142.
2. Курносов В.Е. Построение систем автоматического проектирования конструкций / В.Е. Курносов, О.А. Агейкин, О.В. Балабин // Международный студенческий научный вестник. - Пенза: Изд-во Общество с ограниченной ответственностью "Информационно-технический отдел Академии Естествознания", 2015. № 3-1. С. 40-41.
3. Андреева Т.В. Информационное обеспечение проектирования узлов на печатных платах на основе дискретно-непрерывного моделирования / Т.В. Андреева, В.Е. Курносов // Алгоритмы, методы и системы обработки данных. - Муром: Изд-во: Муромский институт (филиал) ГОУ ВПО "Владимирский государственный университет им. Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых", 2003. № 8. С. 130-137.
4. Андреев П.Г. Аналого-цифровые преобразователи в учебном процессе / П.Г., Андреев, И.Ю. Наумова // Надежность и качество: Труды международного симпозиума. 2007. Т. 1. С. 67-69.
5. Инструментальная оснастка станков с ЧПУ. Под общ. ред. А.Р.Маслова., М.: Изд-во: Машиностро-ение2 006г. 544с.
УДК 621.3.095
Емельянов А.С. , Козин Р.Р. , Андреев П.Г.
ФГБОУ ВО «Пензенский государственный университет», Пенза, Россия
АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ РАБОЧЕЕ МЕСТО КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ ПЕРЕМЕННЫХ РЕЗИСТОРОВ
В статье рассмотрены технические вопросы создания автоматизированного рабочего места контроля параметров переменных резисторов типа СП5-21, предназначенные для работы в цепях постоянного и переменного токов частотой до 400 Гц. Приведена структурная схема измерительного блока. Даны основные математические выражения обработки измерительной информации измерительным блоком.
Ключевые слова:
Автоматизированное рабочее место, резистор, измерение, линейность.
Современное развитие компьютерной техники позволяет качественно и достаточно быстро проектировать электронные средства (ЭС) различного назначения [1]. Информационное обеспечение проектирования изделий составляет основу их конкурентоспособности [2, 3]. Причем комплексное, системное исследование ЭС на этапе проектирования позволяет учесть множество факторов влияющих на их конструкцию, с целью снижения себестоимости изделия [4]. Кроме того, отмечается широкое внедрение интеллектуальных систем [5] на этапах проектирования, производства и эксплуатации ЭС. Перечисленные факторы приводят к необходимости создания автоматизированных рабочих мест контроля параметров различных электро - радиоэлементов, компонентов ЭС.
В настоящее время широко используются переменные резисторы типа СП5-21А(Б), предназначенные для работы в цепях постоянного и переменного токов частотой до 4 00 Гц. Измерение данных резисторов занимает большое время и требует большое количество радиоизмерительных приборов.
Кроме этого, рабочему необходимо вести протокол поверки - заносить установленные и измеренные значения, производить расчет погрешностей, сравнивать погрешности с допустимыми значениями.
Измеряемые параметры переменных резисторов:
1) Полное сопротивление;
2) Величина рабочего угла;
3) Отклонение функциональной зависимости.
Для того, чтобы измерить параметры переменных
резисторов, рабочему необходимо подключить проектируемый измерительный прибор и поворачивать регулятор сопротивления каждые 11 градусов, замеряя параметры резистора. У данного способа есть несколько минусов, а именно: неточность измерения, продолжительное время измерения. Поэтому будет целесообразно спроектировать дополнительно к измерительному прибору контактно -зажимной блок, который будет подключаться к измерительному прибору. Контактно - зажимной блок будет представлять из себя небольшой шаговый двигатель, который будет поворачивать резистор типа СП5-21А(Б) на 11 градусов, и зажим который будет держать резистор. Данный способ позволит повысить точность измерения и увеличить быстродействие установки.
Используя персональный компьютер и специальное программное обеспечение, а также разрабатываемый электронный блок, можно автоматизировать измерение переменных проволочных резисторов типа
СП5-21А(Б) и создать автоматизированное рабочее место для контроля параметров переменных резисторов.
В основу работы установки положено измерение в цифровой форме электрических параметров (в том числе функциональной характеристики) переменных резисторов с последующей математической обработкой результатов, что позволяет автоматизировать измерение полного сопротивления, значение рабочего угла и значения отклонения от линейной зависимости.
Значение измерительного тока определяется величиной выходного напряжения и сопротивлением выбранного 2-го датчика тока:
I = Ц-
изм , (1)
Яд,
где ио - выходное напряжение ИОН; Яд - сопротивление 2-го датчика тока из набора НДТ.
Работа измерительной части установки поясняется схемой электрической структурной, представленной на рисунке 1.
Значение измеряемого тока выбирается исходя из допускаемой мощности, рассеиваемой на контролируемом резисторе при протекании Тизм:
4зм X R < 0,1 X РДОП
(2)
где Яд - полное значение сопротивления резистора; Рдоп - допускаемое значение рассеиваемой мощности на контролируемом резисторе.
При измерении полного сопротивления Ях1 измерительный ток Тизм с выхода источника ИТ протекает через ключ К1 и неподвижные контакты контролируемого резистора Кк±. Падение напряжения от протекания Тизм через Кк1 воспринимается дифференциальным усилителем ДУ и подаётся на вход АЦП:
и„.
= К X ^зм X Кду ,
(3)
вхАЦП "*• *п '' изм '' *"ду ,
где Кду - коэффициент усиления дифференциального усилителя ДУ.
Далее, АЦП преобразует напряжение ивх ацп в код, по значению которого рассчитывается значение измеренного сопротивления. Далее, оценивается относительное отклонение полученного сопротивления от номинала:
SR =
•100%
где Кн,
номинальное значение сопротивления.
Индикатор
ИТ
} Rx1
ДТ
K1
АЦП I
Контролер
Рисунок 1 - Структурная схема измерительного блока
При измерении коэффициента деления, контролируется падение напряжения между подвижным и одним из неподвижных контактов контролируемого резистора. Падение напряжение от протекания измерительного тока Тизм через установленное сопротивление контролируемого резистора воспринимается дифференциальным усилителем ДУ и подаётся на вход АЦП:
При этом фактическое значение нелинейности резистора вычисляется на основании выражения:
I • I
? _
лин
2
Uвх АЦП ~ RaX 1 изм Х Кду /
где нение
5К:
максимальное положительное откло-
(5)
где На - установленное значение сопротивления между неподвижным и подвижным контактами (в зависимости от углового положения выходного вала резистора) при заданном значении угла поворота а.
Коэффициент деления, в свою очередь, определяется отношением кода АЦП полученного при измерении сопротивления между подвижным и неподвижным контактами N{Rа), к коду АЦП поученного при измерении полного сопротивления N{Rxl) (между неподвижными контактами):
Контроль линейности сопротивления осуществляется на основании анализа отклонения между номинальным и реальным коэффициентом деления при заданном угловом положении согласно выражению:
от линейной характеристики определяемое
(Ш (а))> 0 - max ;
максимальное
отрицательное отклонение от минимальной харак-
теристики определяемое как
(5К (а))< 0 -
•тт
5K(а,) = K(а,)-Kn(а,) ,
(7)
где
значения угла, при которых
ai = — '330°
п
осуществляется оценка линейности функции преоб-
разования (при этом ряемой точки, где п
K (а, ) =
а
330
I Е 1| - номер прове-
количество проверяемых то- номинальный коэффициент
деления.
При контроле рабочего угла, контролируется фактический диапазон перемещения подвижного контакта в пределах рабочей характеристики резистора. Для этого разработан специальный алгоритм поиска начала и конца рабочей характеристики. За начало характеристики, при последовательном изменении угла в сторону его увеличения принимается некоторый угол ан.
За конечное значение характеристики, при последовательном изменении угла в сторону его увеличения от 326° принимается значение ак имеющее максимальное сопротивление. За рабочий угол в принимается разность:
Р = ак - ан ■ (9)
Установка в базовой комплектации состоит из: блока измерительного и контактно-зажимного блока совмещенного с блоком задания углового перемещения.
Блок измерительный предназначен для сбора и обработки измерительной информации, коммутации измерительных цепей, а также управления контактно-зажимным блоком.
Разработка автоматизированного рабочего места (АРМ) является актуальной задачей современного общества. АРМ позволяют освободить рабочего от монотонного труда, оформления отчетной документации и значительно повысить производительность и качество работы.
ЛИТЕРАТУРА
1. Андреев П.Г. Аналого-цифровые преобразователи в учебном процессе / П.Г., Андреев, И.Ю. Наумова // Надежность и качество: Труды международного симпозиума. 2007. Т. 1. С. 67-69.
2. Курносов В.Е. Построение систем автоматического проектирования конструкций / В.Е. Курносов, О.А. Агейкин, О.В. Балабин // Международный студенческий научный вестник. - Пенза: Изд-во Общество с ограниченной ответственностью "Информационно-технический отдел Академии Естествознания", 2015. № 3-1. С. 40-41.
3. Андреева Т.В. Информационное обеспечение проектирования узлов на печатных платах на основе дискретно-непрерывного моделирования / Т.В. Андреева, В.Е. Курносов // Алгоритмы, методы и системы обработки данных. - Муром: Изд-во: Муромский институт (филиал) ГОУ ВПО "Владимирский государственный университет им. Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых", 2003. № 8. С. 130-137.
4. Андреев П. Г. Комплексное исследование блока РЭС на примере светоакустической приставки / П.Г. Андреев, И.Ю. Наумова, М.В. Ширшов// Надежность и качество: Труды международного симпозиума. Том 2 / Под ред. Н.К. Юркова. - Пенза: Изд-во Пенз. гос. ун-та, 2010. С. 137-142.
5. Андреев П.Г. Формирование образовательного компонента интеллектуальной обучающей системы / П.Г. Андреев, Н.К. Юрков, А.Н. Якимов // Университетское образование (МКУ0-2013): сб. ст. XVII Междунар. науч.-метод, конф., посвящ. 70-летию образования университета (г. Пенза, 11-12 апреля 2013 г.) / под ред. В.И. Волчихина, Р.М. Печерской. - Вып. 17. - Пенза: Изд-во ПГУ, 2013. - С. 6061.
