CC BY
69
стояние от центра датчика до центра диполя, характеризующий степень неоднородности ЭП, и — Rid. Чем меньше а, тем дальше датчик от диполя. Параметр c — lid, чем меньше с, тем меньше расстояние между точечными зарядами диполя.
На графиках по оси абсцисс - значения угла от 0° до 180°, по оси ординат - значения нормированной нормальной составляющей НЭП ег(0,(/,с)г рассчитанные по формуле (7). График £(0)- график функции E(Q ) = cos(tf}.
Для сравнения представим семейства графиков (рис. 4) распределения нормальной составляющей НЭП на поверхности изолированной проводящей сферы, находящейся в поле точечного заряда, в зависимости от широтного угла 0 при различных значениях параметра а, построенные по выражениям, полученным в [4].
Анализируя полученные графики для полей элект-
рического диполя и точечного источника, можно сделать вывод о том, что большее усиление поля происходит на полюсах сферы, находящейся в электрическом поле диполя, что свидетельствует о большей неоднородности рассматриваемого поля.
Библиографический список
1. Бирюков, С.В. Теория и практика построения электроиндукционных датчиков потенциала и напряженности электрического поля// Омский научный вестник, вып. 11. - Омск: ОмГТУ, 2000. - С.89-93.
2. Бирюков, С.В. Датчик напряженности электрического поля с электродами в форме сферических многоугольников// Омский научный вестник, вып. 18. - Омск: ОмГТУ, 2002. - С.123-127.
3. Методы расчета электростатических полей/Н.Н. Ми-
УДК 536 5 А. В. МИХАЙЛОВ
М. Г. РОДИОНОВ
Омский государственный технический университет
устройство управления термостатом
В статье рассматривается устройство управления термостатом, в основе которого лежит новый способ терморегулирования, основанный на вычислении показателя тепловой инерции датчика в переходном режиме и расчете интервала времени до выключения (включения) нагревателя.
При оперативном контроле температуры, в частности в технике термостатирования, возникает проблема, связанная с продолжением нагрева или остывания термостатируемой среды вследствие инерционности нагревательного элемента. Такое свойство нагревательного элемента приводит к снижению точности термостатирования.
Существующие в настоящее время приборы реализуют достаточно сложную программу управления нагревателем, использующую плавное изменение его мощности в процессе нагрева и снижение ее до нуля перед отключением. При включении нагревателя, наоборот, на короткое время производится подача такого тока, что мощность нагревателя во много раз превосходит требуемую для нагрева.
Такой подход, действительно, позволяет повысить точность термостатирования, однако приводит к повышенному расходу электроэнергии, усложнению программного, а зачастую и аппаратного обеспече-
ния прибора и, кроме того, снижению надежности прибора.
Кроме того, чаще всего в подобных системах не учитывается тот факт, что температура датчика температуры в динамическом режиме ограничивается его термической инерцией, вызванной не мгновенным процессом распространения тепла в датчике и проявляющейся в отставании во времени [1] выходного сигнала термопреобразователя от изменения температуры контролируемой среды. Если показатель тепловой инерции датчика известен, то это отставание легко учесть, однако чаще всего это не так. Следовательно, возникает еще одна составляющая погрешности термостатирования.
Предлагаемое в устройстве управления термостатом решение основано на вычислении показателя тепловой инерции датчика в переходном режиме [2]. На основании вычисленного показателя рассчитывается интервал времени после включения или выключения
Рис. 1. Структурная схема устройства управления термостатом
нагревателя, по истечении которого его надо выключить или включить. При этом структурная схема устройства управления термостатом, приведенная на рис. 1, практически не отличается от классических структур, используемых в подобных приборах.
Работа схемы происходит следующим образом. Датчик температуры включается в цепь обратной связи ПСН. Ток обратной связи ПСН задается напряжением Ш, которое служит, также, и опорным напряжением АЦП. Такой подход позволяет реализовать так называемое логометрическое измерение. Выходное напряжение ПСН, прямо пропорциональное измеряемой температуре, поступает на вход МУ, который приводит диапазон его изменения к диапазону преобразования АЦП. Коэффициент преобразования ПСН определяется видом градуировки датчика (50П или 100П).
В начале цикла термостатирования включается нагреватель. Напряжение с выхода МУ преобразуется АЦП по сигналу «пуск» от МК. Выходной 16-разрядный двоичный код АЦП, пропорциональный напряжению с ПСН поступает на адресные входы ПЗУ схемы ФПК. В результате на выходах данных этих ПЗУ появляется двоичный 16-разрядный код измеряемой температуры.
По сигналу «готов» с выхода АЦП выходной код ФПК NT1 переписывается в ячейки памяти МК. После считывания кода NT1 МК запускает внутрен-
ний таймер и начинает отсчет времени Д! Затем МК вновь запускает АЦП и по окончании преобразования запоминает содержимое таймера NTMR, а также считывает код NT2 в другие ячейки памяти. Затем таймер вновь отсчитывает интервал Дt = NTMRI по истечении которого производится запуск АЦП и считывание кода NT3. Далее таким же образом определяется значение NT4.
Затем программа переходит к вычислениям, которые сводятся к решению следующих уравнений.
Код показателя тепловой инерции (ПТИ) датчика температуры находится по формуле:
код скорости изменения температуры N5, находится используя формулу:
М. =
&Т1 -{ХТ2 -ЛГп) ехр{-^ /лд_
Л^ф-ехр^МО]
код 1-го, измеренного через интервал Дt после начала измерения, значения температуры среды по формуле:
-ЛГ, ■ Nil - N. ■ ^ ■ [1 - /ЛО-
N1 =
l-exV{-Nil/N¡)
код текущего значения температуры среды, используя формулу:
Здесь:
Nдt — код интервала времени между измерениями (константа, записанная в память МК);
— N74 — коды температуры ДТ, полученные в процессе измерения;
N — код ПТИ датчика температуры;
N — код температуры среды, полученный для момента времени Дt после начала измерения;
N — код текущего значения температуры среды.
Затем программа вычисляет интервал времени после включения или отключения нагревателя, через который его надо выключить или включить:
Т = А- Nfr. = (NT
Щ tN„,
УДК 004.9
ния, то по истечении времени, равному значению определенного в программе для данного термостата показателя тепловой инерции, вновь выполняются указанные выше измерения и вычисления. После этого вновь включается (или выключается) нагреватель и либо производится отсчет нового вычисленного времени до выключения (или включения) нагревателя, либо программа переходит на начало цикла измерения и регулирования температуры.
Библиографический список
1. Ярышев Н.А. Теоретические основы измерения нестационарной температуры. - Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд - ние, 1990. —256 с.
2. Михайлов А.В., Рожков Н.Ф., Чередов А.И. Метод повышения точности измерения линейно изменяющихся температур. - Омск: ОмГТУ, Деп. в ВИНИТИ 23.12.03, №2247-В2003. - 11 с.
где NТЕРМ — код термостатируемой температуры.
Этот интервал сопоставляется с текущим временем, прошедшим после включения или отключения нагревателя. Как только указанный интервал будет завершен, произойдет выключение или включение нагревателя.
Если при выключении или включении нагревателя температура среды отличается от требуемого значе-
МИХАЙЛОВ Александр Владимирович, кандидат технических наук, доцент кафедры «Информационно-измерительная техника» ОмГТУ. РОДИОНОВ Максим Георгиевич, кандидат экономических наук, доцент кафедры «Информационно-измерительная техника».
Дата поступления статьи в редакцию: 12.10.2007 г. © Михайлов А.В., Родионов М.Г.
М. Г. РОДИОНОВ А. В. МИХАЙЛОВ
Омский государственный технический университет
виртуальная модель системы передачи информации
Рассмотренная в статье виртуальная модель системы передачи информации может быть использована для проведения исследований и лабораторных работ для более глубокого изучения и понимания материалов в области информационно-измерительной техники, в частности в области информационно-измерительных систем.
Виртуальная модель содержит в себе элементы, входящие в различные области знания — это микропроцессорная техника и электроника, программирование, операционная система, различные ветви математики и многое другое.
Для создания лабораторного комплекса по передаче данных (виртуальная модель) могут быть использована различные среды. Основной задачей
данной модели являлась возможность ознакомиться с методами и способами передачи информации на различные расстояния для более глубокого изучения и понимания студентами основ преобразования и передачи данных как одной из областей применения информационно-измерительных систем.
Структурно данная модель может состоять из следующих основных блоков:
