ПАРАМЕТРИ НЕВРІВНОВАЖЕНИХ ПОТЕНЦІЙНИХ МОСТОВИХ СХЕМ У ПЕРВИННИХ ВИМІРЮВАЛЬНИХ ПЕРЕТВОРЮВАЧАХ Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

ствующих записей не сгруппированы) предложенный алгоритм дает лучшие или равные результаты в большем количестве случаев при k > 0.

Выводы

Итак, в данной работе предложен модифицированный эвристический алгоритм (1)-(4) для построения близкого к оптимальному дерева поиска. Используется рекурсивная процедура оценки «вглубь» качества выбора корневых узлов очередного уровня. Показано, что данный алгоритм показывает лучшие характеристики по сравнению с алгоритмом идеально сбалансированного дерева и в большинстве случаев при k > 0 имеет лучшие характеристики по сравнению с алгоритмом А.Е.Никитина (на 5^10% для распределений вероятности с характерными кластерами и на 1^3% для тех же, но

«перемешанных» распределений). Алгоритм требует O(N • Vk • log2 N) операций и O(N) ячеек памяти.

Список литературы

1. Вирт, Н. Алгоритмы и структуры данных. — СПб.: Невский диалект, 2001.

2. Губко, М.В., Даниленко, А.И. Применение нижних оценок в алгоритмах поиска оптимальных деревьев / Труды международной конференции CAD/CAM/PDM'2011. — М.: ИПУ РАН, 2011. — С.59-63.

3. Свами, М., Тхуласираман, К. Графы, сети и алгоритмы.- М.: Мир, 1984.— 454 с.

4. Knuth D. A. Optimum Binary Search Trees. — Acta Informática, 1, №1(1971), 14-25.

ПАРАМЕТРИ НЕBPIBНОBАЖЕНИХ ПОТЕНЦ1ЙНИХ МОСTОBИХ СХЕМ У ПЕPBИННИХ

BИМIPЮBАЛЬНИХ ПЕPЕTBОPЮBАЧАХ

Семенець Д.А.,

кандидат технгчних наук, доцент ННПШ У1ПА,

Украша, м. Бахмут Семенець М.Д. асистент ННШШ1 У1ША, Украша, м. Бахмут

PARAMETERS OF NON-EQUILIBRIUM POTENTIAL BRIDGE CHARTS ARE IN PRIMARY

MEASURINGS TRANSFORMERS

Semenets D.,

Ph.D., Associate Professor ESPPI UEPA, Bahmut, Ukraine Semenets M. assistant ESPPI UEPA, Bahmut, Ukraine

Анотащя

У робоп розглянуп основш електричш параметри неврiвноважених мостових схем при використанш !х в первинних колах елекгронних вимiрювальних перетворювачiв. Запропонована спрощена методика ви-значення функци перетворення, входного опору, споживано! потужносп неврiвноважених схем. Розраху-нковi сшвввдношення представленi на базi узагальнених параметрiв з врахуванням типiв симетри схем. Отримаш рiвняння дозволяють аналiзувати схеми вимiрювальних перетворювачiв у вiдповiдностi з зада-ними електричними параметрами.

Abstract

The basic electric parameters of unstable bridge charts are in-process considered at the use them in the primary chains of electronic measurings transformers. Offered simplified method of determination of function of transformation, entrance resistance, watts-in of unstable charts. Calculation correlations are presented on the base of the generalized parameters taking into account the types of symmetry of charts. The got equalizations allow to analyze the charts of measurings transformers in accordance with electric preset a parameter.

Ключов1 слова: мостова неврiвноважена схема, типи симетри, функщя перетворення, потужшстъ мо-стово1 схеми.

Keywords: bridge unstable chart, types of symmetry, function of transformation, power of consumption of bridge chart.

Жодна система автоматичного управлшня не може функцюнувати без шформаци про стан об'екту управлшня та його реакци на керуючi та збурюючи впливи. Використання засобiв контролю й вимiру теплових, оптичних, мехашчних та шших величин в якосп шформацшних пристро!в для ор-ганiзацii зворотних зв'язшв постiйно розширюеться

в мiру створення складних автоматизованих систем на базi електронних вимiрювачiв.

Для формування якiсних параметрiв шформа-цiйних сигналiв вiд параметричних датчикiв широко використовуються мостовi схеми - як врiвно-важенi, так i неврiвноваженi. Вони найбiльш ефек-тивнi для включения резистивних чутливих

елеменпв. Функцюнальшсть та переваги цих схем обумовлюють !х подальше дослвдження та вдоско-налення [3, 4].

Для забезпечення високо! точносп вимiрю-вання використовуються врiвноваженi мости зi схемами автокомпенсацп. Це забезпечуе високу точ-нiсть, але потребуе значного часу вимiрювань. Менш вiдповiдальнi (масовi) технiчнi вимiрювання з допустимою погршнютю приблизно вiд 0,1 до 1,0% вимагають вже якихось простiших пристро!в з вихiдним сигналом, який змiнюеться в заданих межах у ввдповщносп з функцiею перетворення. Вимоги спрощення процесу вимiрювання i збшь-шення його швидкостi привели до розповсюдження деяких спецiальних видiв мостових установок, до яких належать, зокрема, неврiвноваженi мости.

Потреба в таких приладах вельми велика i все бiльш зростае, бо саме на вимiрюваннях подiбного типу будуються бiльшiсть сучасних вимiрювань не-електричних величин електричними методами.

Актуальним завданням е розробка ушфжова-них схем перетворювачiв, в яких можливе викори-стання рiзноманiтних датчиков фiзичних величин. Такий пiдхiд розширюе функцюнальш можливостi вимiрювальних перетворювачiв, робить !х багато-функцiональними.

Принцип до неврiвноважених мостових схем заснований на тому, що при виходi урiвноваженого моста iз стану рiвноваги шляхом змши опору одного з його плечей у вказiвнiй дiагоналi з'являеться сигнал, який функцюнально пов'язаний з приростом опору плеча, що змшилося. Зокрема, при невеликий величиш вказаного приросту i при постшнш величинi напруги, що живить мют, вих1дний сигнал можна вважати пропорцiйним цьому приросту.

Для розробки вимiрювальних схем слад знати характер функци перетворення фiзично! величини у напругу, яка формуеться у вказiвнiй дiагоналi мостового кола; чутливють мостово! схеми; в деяких випадках сл1д враховувати споживану мостом по-тужнiсть та вихiдний опiр схеми. Бшьшють лтгера-турних джерел [1, 2] розглядають цi параметри з врахуванням струму у вказiвнiй дiагоналi. Але в су-

часних вимiрювальних пристроях цей струм мож-ливо не враховувати, тому що до вказiвно! дiагоналi пiдключають вимiрювальний перетворювач або АЦП, яш характеризуються вельми великим вхвд-ним опором.

Аналiз лiнiйностi потенцшних мостових вимь рювальних схем сввдчить про те, що при непарному числ1 датчиков схеми нелiнiйнi, а при парному (два або чотири датчики) можуть бути лiнiйнi при вико-наннi ряду умов. Ц умови зводяться до насту пного: мостовi схеми повиннi бути симетричними, почат-ковi (початковi) опори датчиков повинш бути одна-ковi, а !х прирости рiвними i попарно рiзнознач-ними [1, 3].

Але слад зазначити, що в сучасних масових (промислових та побутових) системах управлшня температурою, освiтленням та iн. використовують за звичаем один датчик. Крiм того, реал1защя мостово! схеми можлива в iнтегральному виконаннi, що обумовлюе деякi особливi умови до розрахунку вимiрювального кола, пов'язанi в першу чергу з об-меженням габарипв та споживано! потужностi схеми.

В робот запропонований узагальнений пвдхвд до визначення функци перетворення, екшвалент-ного опору та споживано! потужносп одинарних чотирьохплiчних мостiв постiйного струму, що до-зволяе спростити та автоматизувати синтез вимiрю-вальних схем з врахуванням вимог до основних еле-ктричних параметрiв.

Вiдомо, що схеми одинарних врiвноважених мостiв бувають чотирьох типiв [3] в залежносп вiд спiввiдношення опорiв в плечах мосту (рис. 1а) -

асиметричш схеми

R Ф R Ф R ф R

2

3

4

плiчна схема

R — R2 — r3 — r4 — R;

першо! симетри

R1 — R2;

R3 — R4 ;

piBHO-

схеми

схеми

друго1 симетри

R—R;

R — R. В подаль-

шому для розрахунк1в пропонуеться використання базового опору К та масштабних коефдоенпв к, так, як показано на рисунку 1б та 1в.

а) б) в)

Рисунок 1 - Принциповi схеми одинарних мостiв зразними типами симетри: а) - загальний асиметрич-ний випадок; б) схема першог симетри; в) схема друго'1 симетрИ

Вважаемо, що вимiрювальний параметричний датчик ввiмкнено тшьки в одне - перше плече мосту, прирют опору при виконанш вимiру дорiвнюе

А

R

, при його вiдсутностi А^ — 0 мiст вpiвнова-

жено, тобто Uq — 0. Мiст отримуе живлення ввд стабшзованого джерела живлення з напругою Е,

внутршнш отр якого в межах штатного режиму

Явн ^ 0.

На шдстаы вщомого рiвияния для напруги в вказiвнiй дiагоналi [1]:

Я Я — Я0Я„

(1)

Uo = E

v^ v4 V^ V3

( R + R )( R + R )

можливо отримати узагальнене рiвняння при 3MÎHÎ onopiB у кожному плечi

U = E AR1R4 + д 2 R3 + д R3R2 + ДR 4R1 (2)

0 A + дй B + дй 2C + дйз D + дй4 F' де A = rr + rr + r r + r r ; b = c = r +r; d = F = r+ r.

За умов наявносп Д^ Ф 0 у першому плечi

piвняння функцiï перетворення для piвноплiчноï схеми мае вигляд:

U0 = E--. (3)

0 2 ( 2 R + ДЙ) ()

Для схеми першо! симетpiï:

Д,

U0 = E-

2 (2 Я + ДЙ)'

Для схеми другоi' симетрii:

к Дс

U0 = E

Дй(1 + к ) + R (1 + к )2

U0 = E

дй(1+к )+R (1+к )

Re =

(1+к )■

Для схеми друго! симетрii

Я (1 + к )

Re =

2

piвняння еквiвалентного опору для асиметpичноï схеми:

R 2к7 (1 + к )2 + RДЯ> к ( к +1) R = -Ц-U--. (10)

e r(1+к+к+к )+Дд

Потужнiсть, споживана мостовою схемою в pежимi небалансу визначаеться наступними piв-няннями.

В загальному випадку для асиметрично! схеми:

' 2 ^ 1 1 -*- U —•— к inn . . . .

2 1 к1к2 / 1 ДR .

P

Е2 ((1 + к + к + кк ) + Дд)

Як2 (1 + к,)(Я(1 + к1) + Д я) Для рiвноплiчного мосту

_ Е2 ( 4Я + Дя )

P

1 MC

2 R ( 2 R + ДЛ)'

Для схеми першо! симетри

Е 2'

Р

РМ 1С

(4)

Е2 ( 2 Я (1 + к ) + Дд) " 2кЯ ( 2 Я + Д^) '

Для схеми друго! симетрii

Е2 ( 2 Я (1 + к ) + Дл)

P =

1 M 2C

R (1 + к )( R (1 + к ) + Дл)

. (11)

(12)

(13)

.(14)

. (5)

Для асиметрично! схеми (при позначенш

Я = кЯ, Я = к2Я, Я = к3Я = кхк2Я):

к1Д Я

-. (6)

Еквiвалентний опip мосту у режиму вpiвнова-ження для асиметрично! схеми:

= Rk1 (1+к, )2

re =Ti—;—;—. (7)

( к + к + к +1) Для схеми першо! симетри:

2kR

(8)

(9)

За умов наявносп ДR Ф 0 у першому плечi

Таким чином, отримаш рiвияния дозволяють синтезувати та аиалiзувати мостовi вимiрювальнi схеми в неврiвноваженому режимi з врахуванням унiфiкованих базових параметрiв - опору, коефщь енпв симетрii та прирощення опору у вимiрюваль-ному плечi у абсолютному представленш, що зру-чно при визначенш функцiональних можливостей вимiрювально!' схеми з врахуванням змiнювания реально!' фiзичноi величини. Результати роботи мо-жуть бути корисними при розробцi ушфжованих схем перетворювачiв, мостових схем в штеграль-ному виконаинi.

Список лггератури

1. Карандеев К.Б. Специальные методы электрических измерений. / К.Б. Карандеев: М. - Л.: Госэнергоиздат, 1963. - 344 с.

2. Клаассен К. Основы измерений. Датчики и электронные приборы: Учебное пособие / К. Клаассен - 3-е изд. - Долгопрудный: Издательский дом «Интеллект», 2008 - 352 с.

3. Миронов Э.Г. Метрология и технические измерения: учебное пособие / Э.Г. Миронов, Н.П. Бессонов. - М.:КНОРУС, 2015. - 422 с.

4. Фрайден Дж. Современные датчики. Справочник / Дж. Фрайден - Москва: Техносфера, 2005. - 592 с.