Алгоритм обработки изменения комплексного сопротивления многопозиционного датчика положения | Статья в журнале «Молодой ученый»

Авторы: ,

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №27 (131) декабрь 2016 г.

Дата публикации: 08.12.2016

Статья просмотрена: 12 раз

Библиографическое описание:

Шаманов Р. С., Лахно А. В. Алгоритм обработки изменения комплексного сопротивления многопозиционного датчика положения // Молодой ученый. — 2016. — №27. — С. 177-180. — URL https://moluch.ru/archive/131/36410/ (дата обращения: 22.06.2018).



При проектировании микропроцессорных систем управления силовым агрегатом возникает задача контроля положения исполнительного механизма переключения передач, положение рейки топливного насоса высокого давления (ТНВД), акселератора и др.

Для решения этой задачи разработан многопозиционный индуктивный первичный измерительный преобразователь (ПИП) положения — для определения величины и направления перемещения рейки ТНВД и акселератора [1–3].

Для данного ПИП разработан вторичный измерительный преобразователь (ВИП), структурная схема которого изображена на рис. 1.

ВИП работает следующим образом. Импульсы напряжения (прямоугольной или синусоидальной формы) подаются с генератора импульсов через усилитель импульсов на ПИП. При перемещении индуктора изменяются индуктивные составляющие комплексных сопротивлений чувствительных элементов ПИП, а следовательно, и падение напряжения на делителях напряжений (точки 2 и 3), при этом падение напряжения на делителе R1R2 (точка 1) остаётся неизменным и является опорным для компараторов. На рис. 2 представлены диаграммы напряжений в точках 1, 2, 3 на выходах делителей.

Рис. 1. Структурная схема вторичного измерительного преобразователя многопозиционного датчика положения: К — компаратор; У — усилитель импульсов генератора; ГИ — генератор импульсов; Ст — стабилизатор напряжения

Рис. 2. Диаграммы напряжений

Когда на выходе делителя уровень напряжения выше опорного, на выходе компаратора логическая единица, когда ниже — ноль; т. е. на выходах компараторов мы имеем огибающую напряжений с выходов делителей 1 и 2 (рис. 3). При этом количество импульсов, снимаемых с одного из выходов датчика, пропорционально перемещению, а частота — скорости [1].

Рис. 3. Результат работы программы

Сигналы данных, показаны на диаграмме напряжений с выходов многопозиционного датчика положения;

Положение стержня — на графике, определяющем зависимость положения индуктора в зависимости от времени (начальное положение считается нулевым);

Скорость на графике, определяющем зависимость скорости индуктора в зависимости от времени.

Данная схема отличается простотой, надёжностью и дешевизной, и практически не требует настройки.

Рассмотренный выше многопозиционный датчик был реализован в «железе» и подключен к ПЭВМ через LPT–порт. Для исследования и обработки результатов изменения комплексного сопротивления многопозиционного датчика положения разработана программа, работающая под WindowsXP\8.1\10, алгоритм работы которой приведена на рис. 4.

Программа работает следующим образом. При запуске чтения данных с порта (рис. 4 точка 1) создаётся три потока: поток чтения, поток кэширования и поток записи. В потоке кэширования выделяется буфер размером 1Мб, куда заносятся данные из потока чтения. Пока значения порта не меняются, в буфер ничего не заносится, как только показания изменились, определяется время изменения значений порта (рис. 4 GetTick). В ОС WinX имеется счётчик времени, но он определяет время с точностью до 0,001с, что недостаточно для корректной обработки сигналов датчика.

Рис. 4. Алгоритм работы программы

Эта проблема была решена следующим образом. В ядре процессора имеется счётчик «тиков» (один импульс тактового генератора процессора), мы можем считать начальное количество тиков и количество тиков в данный момент времени, тогда изменение времени будет рассчитываться по формуле

,(1)

где n1 — число тиков в начальный момент времени; n2 — количество тиков в данный момент времени; Т — период одного тика.

При старте программы измеряется количество тиков за 5 с и рассчитывается по формуле

.(2)

Число тиков кодируется 64 битами, информация с датчика кодируется двумя битами, поэтому в целях экономии места и ресурса системы последние 2 бита числа тиков заменяются значениями с выхода датчика и уже это значение заносится в буфер, при этом погрешность определения времени составляет 4 нс (при тактовой частоте процессора 1 ГГц). При заполнении буфера считанная информация записывается на жёсткий диск. Этот процесс повторяется, пока идет чтение. При остановке чтения (рис. 4 точка 2) разрушаются потоки чтения, кэширования и записи, открывается созданный файл, идёт анализ значений и построение графиков.

Данный алгоритм разработан для исследования многопозиционного датчика положения, поэтому опрос порта идёт с максимальной скоростью, т. е. насколько позволяет система. В конкретном же случае требуется гораздо меньшая скорость. Так, скорость перемещения рейки ТНВД ≈ 2 м/с, если взять с двойным запасом, т. е. 4 м/с. Следовательно, при длине магнитопроводящего и немагнитопроводящего участков индуктора по 2 мм, с учётом того, что необходим опрос, в два раза быстрее частоты смены участков индуктора (из-за сдвига фаз между чувствительными элементами), требуемая частота опроса датчика, равна:

, кГц(3)

где υ — скорость перемещения индуктора, м/с; l — длина магнитопроводящего (немагнитопроводящего) участка индуктора, мм.

В программе имеется возможность задавать размер буфера, параметров порта, название файла данных, перенос файла, открытие файла, а также масштабирование графиков и вывод их на печать.

Литература:

  1. Патент на полезную модель 97191 Российская Федерация. Индуктивный (трансформаторный) первичный измерительный преобразователь положения / Шаронов Г. И., Шаманов Р. С., Минина Т. И., Шибаков В. Г., Жарин Д. Е. — 2010108986/22; заявл. 12.03.2010; опубл. 27.08.2010. Бюл. № 24.
  2. Патент на полезную модель 96949 Российская Федерация. Индуктивный (трансформаторный) первичный измерительный преобразователь положения / Шаронов Г. И., Шаманов Р. С., Шаманова Н. И., Шибаков В. Г., Жарин Д. Е. — 2010109022/12; заявл. 12.03.2010; опубл. 20.08.2010. Бюл. № 23.
  3. Патент на полезную модель 96423 Российская Федерация. Индуктивный (трансформаторный) первичный измерительный преобразователь положения / Шаронов Г. И., Шаманов Р. С., Чураков П. П., Шибаков В. Г., Жарин Д. Е. — 2010109003/28; заявл. 12.03.2010; опубл. 27.07.2010. Бюл. № 21.
Основные термины (генерируются автоматически): многопозиционный датчик положения, число тиков, поток чтения, диаграмма напряжений, генератор импульсов, выход делителей, выход датчика, вторичный измерительный преобразователь, структурная схема, LPT.


Похожие статьи

Аналого-цифровой преобразователь как базовый элемент...

Поэтому для того, чтобы на вход АЦП можно было подавать напряжение в интервале от 0 до 5 В (а именно такими и будут напряжения на выходах датчиков), применен делитель напряжения из двух резисторов R1 и R2 (сопротивление каждого из которых равно 100±1 кОм) [8].

Структуры цифровых вторичных преобразователей...

Рисунок 1 – Структурная схема вторичного преобразователя.

Измерительный канал вторичного преобразователя выполняет аналоговую обработку измерительных сигналов датчика – фильтрацию и усиление.

Разработка параллельного преобразователя | Статья в журнале...

Рис. 2. Временные диаграммы тока в фазе.

Другими словами, увеличивается скважность импульсов тока. На рис. 3 представлена структурная схема ветрогенератора с параллельным преобразователем.

Передающее устройство цифровой телеизмерительной системы

Рис. 2. Структурная схема передающего устройства цифровой ТИС: ИК — измерительный коммутатор; АЦП — Аналого-цифровой преобразователь; ППК — Преобразователь параллельного кода в последовательный; X1-X8 — Датчики.

Импедансметр-приставка к осциллографу | Статья в журнале...

Рис. 2. Схема блока генератора.

Выход усилителя мощности соединяется с остальной частью схемы через нормально разомкнутое реле К1.

Сопряжение между данной схемой и осциллографом осуществляется через делитель на 51Ом (исходя из документации на...

Разработка системы измерения сопротивления | Статья в журнале...

Рис. 1. Структурная схема «Омметра». — масштабный усилитель постоянного тока.

X/Y — преобразователь кода для 7-сегментного индикатора К155ПП5.

Блок 7. Двоичное число на выходе АЦП, пропорциональное измеряемому сопротивлению, умножается на десять, таким...

Цифровые импульсные преобразователя напряжения под...

3. Аналого-цифровой преобразователь, генератор аналоговых сигналов.

Рис. 1. Блок-схема цифрового преобразователя напряжения.

Это значит, что на выходе АЦП можно получить только ограниченное число различных кодовых значений (256 для 8-разрядного АЦП и 65536...

Сравнительный анализ характеристик традиционного автономного...

На выходе преобразователя установлен LC-фильтр.

Транзистор dc-dc преобразователя управляется импульсами постоянной длительности, формируемыми путем сравнения

На рис. 6 изображены временные диаграммы токов и напряжений для обеих топологий.

Разработка и исследование пневмоэлектрического устройства...

Схемы с прямым преобразованием пневматического выходного сигнала измерительных преобразователей в электрический с помощью аналоговых датчиков давления с электрическим выходом не обеспечивают требуемой точности измерений.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

Аналого-цифровой преобразователь как базовый элемент...

Поэтому для того, чтобы на вход АЦП можно было подавать напряжение в интервале от 0 до 5 В (а именно такими и будут напряжения на выходах датчиков), применен делитель напряжения из двух резисторов R1 и R2 (сопротивление каждого из которых равно 100±1 кОм) [8].

Структуры цифровых вторичных преобразователей...

Рисунок 1 – Структурная схема вторичного преобразователя.

Измерительный канал вторичного преобразователя выполняет аналоговую обработку измерительных сигналов датчика – фильтрацию и усиление.

Разработка параллельного преобразователя | Статья в журнале...

Рис. 2. Временные диаграммы тока в фазе.

Другими словами, увеличивается скважность импульсов тока. На рис. 3 представлена структурная схема ветрогенератора с параллельным преобразователем.

Передающее устройство цифровой телеизмерительной системы

Рис. 2. Структурная схема передающего устройства цифровой ТИС: ИК — измерительный коммутатор; АЦП — Аналого-цифровой преобразователь; ППК — Преобразователь параллельного кода в последовательный; X1-X8 — Датчики.

Импедансметр-приставка к осциллографу | Статья в журнале...

Рис. 2. Схема блока генератора.

Выход усилителя мощности соединяется с остальной частью схемы через нормально разомкнутое реле К1.

Сопряжение между данной схемой и осциллографом осуществляется через делитель на 51Ом (исходя из документации на...

Разработка системы измерения сопротивления | Статья в журнале...

Рис. 1. Структурная схема «Омметра». — масштабный усилитель постоянного тока.

X/Y — преобразователь кода для 7-сегментного индикатора К155ПП5.

Блок 7. Двоичное число на выходе АЦП, пропорциональное измеряемому сопротивлению, умножается на десять, таким...

Цифровые импульсные преобразователя напряжения под...

3. Аналого-цифровой преобразователь, генератор аналоговых сигналов.

Рис. 1. Блок-схема цифрового преобразователя напряжения.

Это значит, что на выходе АЦП можно получить только ограниченное число различных кодовых значений (256 для 8-разрядного АЦП и 65536...

Сравнительный анализ характеристик традиционного автономного...

На выходе преобразователя установлен LC-фильтр.

Транзистор dc-dc преобразователя управляется импульсами постоянной длительности, формируемыми путем сравнения

На рис. 6 изображены временные диаграммы токов и напряжений для обеих топологий.

Разработка и исследование пневмоэлектрического устройства...

Схемы с прямым преобразованием пневматического выходного сигнала измерительных преобразователей в электрический с помощью аналоговых датчиков давления с электрическим выходом не обеспечивают требуемой точности измерений.

Задать вопрос