АННОТАЦИЯ 2
ВВЕДЕНИЕ 7
1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР 9
1.1 Первичные измерительные преобразователи перемещения 9
1.2 Электромагнитные датчики перемещений 18
1.3 Перспективные разработки в области измерения перемещений 35
2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЦИФРОВОГО ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО УСТРОЙСТВА ПЕРЕМЕЩЕНИЯ 41
2.1 Функциональная схема цифрового измерительного устройства перемещения 41
2.2 Подбор компонентов схемы электрической принципиальной цифрового
измерительного устройства перемещения 50
2.3 Расчет схемы электрической принципиальной 56
3. РАЗРАБОТКА МЕТРОЛОГИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЦИФРОВОГО
ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО УСТРОЙСТВА ПЕРЕМЕЩЕНИЯ 59
3.1 Расчет погрешности измерительного канала цифрового измерительного
устройства перемещения 59
3.2 Разработка методики выполнения измерений 65
3.3 Разработка методики поверки цифрового измерительного устройства
перемещения, с расчетом достоверности поверки 73
4. РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЦИФРОВОГО
ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО УСТРОЙСТВА ПЕРЕМЕЩЕНИЯ 81
4.1 Алгоритм программы контроллера 81
4.2 Описание программы по ГОСТ 19.402-78 84
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 91
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 92
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Схема эл. принципиальная на 1 л. ф. А3
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Перечень элементов на 1 л. ф. А4
В настоящее время и в перспективе одной из актуальных и технически сложных задач является цифровое измерение угловых и линейных перемещений подвижных органов многочисленных систем автоматического управления. Эту функцию выполняют цифровые преобразователи перемещений (ЦПП).
ЦПП строятся на разных физических и структурных принципах. При их создании используется огромное число конкретных схемотехнических решений. Как показывает практика последних лет, наибольший вклад в развитие ЦПП вносит микроэлектроника, применение которой позволяет кардинально решить проблему технологичности, обеспечив максимальное упрощение, как правило, прецизионных механических узлов. Поэтому современный ЦПП состоит из относительно простого, насколько это возможно для обеспечения заданной точности, первичного преобразователя, непосредственно воспринимающего измеряемое перемещение, и вторичного преобразователя - электронного узла, обрабатывающего полученную информацию и представляющего ее в цифровой форме.
В целом к этому классу приборов предъявляется совокупность различных технических требований. К их числу в первую очередь относятся высокая точность, быстродействие, малые габаритные размеры и масса, низкое энергопотребление, высокая устойчивость к эксплуатационным факторам и надежность, технологичность и низкая стоимость.
Бурное развитее автоматизации производственных процессов, появление робототехнических комплексов открыли очень широкую сферу применения ЦПП. Так же ЦПП нашли очень широкое применение в автомобилестроении.
Цифровое измерительное устройство (ЦИУ) - это средство измерений, в котором значение измеряемой физической величины представляется в виде числа, индицируемого на цифровом отсчётном устройстве, или в виде кода. ЦИУ подразделяют на цифровые измерительные приборы и цифровые измерительные преобразователи. Цифровые измерительные приборы являются автономными устройствами, в которых значение измеряемой величины представляется в виде чиелового кода на цифровом выходном интерфейсе. Код может подаваться на цифровой носитель информации, компьютер или другие автоматические устройства, в
том числе и отсчетные.
Цифровые передатчики не имеют цифрового отсчетного устройства, а результаты измерений преобразуются в цифровой код для последующей передачи и обработки в измерительных и информационных системах. Наибольшее распространение получили ЦИУ для измерения электрических величин, те же ЦИУ используется для измерения неэлектрических величин, предварительно преобразовывая их в электрические. Действие ЦИУ основано на дискретизации (квантование по уровню) и кодировании значения измеряемой физической величины. Кодированный сигнал выводится либо на цифровой счетчик, либо на устройства передачи и обработки данных. В цифровом считывающем устройстве результат закодированного измерения преобразуется в число, выраженное в цифрах. Наиболее распространенные цифровые счетные устройства с 3 - 9 десятичными цифрами (разрядами).
Цель работы - Разработка цифрового датчика перемещений на основе российской элементной базы с использованием новых технологий в отечественных первичных измерительных преобразователях.
В данной работе было спроектировано цифровое устройство измерения перемещений на основе анизотропных магниторезистивных датчиков.
1. В процессе информационного поиска были рассмотрены перспективные разработки в области измерительных преобразователей линейных и угловых перемещений.
2. Разработана функциональная и электрическая принципиальная схемы цифрового датчика перемещений на основе российского АМР сенсора МРС-10.
3. Разработано метрологическое обеспечения цифрового датчика перемещений: расчет погрешностей измерительного канала, методика выполнения измерения, методика поверки.
4. Разработано программное обеспечения цифрового датчика перемещений: описана работа микроконтроллера 1986ВЕ91 и описана программа в соответствии с ГОСТ 19.402-78.
