Содержание
1 Введение 2
2 Назначение и область применения 4
3 Технические характеристики 4
4 Структурная схема передатчика 5
5 Разработка и расчёт основных блоков схемы 7
5.1 Параметры НС – кода 7
5.2 Выбор комбинаций НС – кода 10
5.2.1 1 –я посылка 11
5.2.2 2-ая посылка 14
5.3 Выбор АЦП 16
5.4 Расчёт делителя напряжения 19
5.5 Реализация регистра 20
5.6 Разработка логического узла 20
5.7 Выбор передаваемых частот и полос пропускания 21
5.8 Расчёт генераторов гармонических колебаний 23
5.9 Расчёт полосовых фильтров 25
5.10 Разработка блока управления 27
6 Основные требования к алгоритмам диагностирования 29
7 Техническая диагностика и прогнозирование 32
8 Связь технической диагностики с надежностью и качеством 35
9 Основы теории технической диагностики 38
10 Разработка технического диагностирования 40
11 Разработка схемы диагностирования 44
12 Диагностирование работоспособности системы 46
13 Заключение 48
Приложение А (задание на бакалаврскую работу)__________________
Приложение Б (список литературы)______________________________
1 Введение
Проектирование современных систем телемеханики в корне отличается от тех же систем спроектированных буквально несколько лет назад. Это объясняется в первую очередь тем, что для построения современных систем телемеханики широко используются интегральные микросхемы и средства вычислительной техники.
Использование современных технологий неизбежно влечёт к повышению скорости работы систем, улучшения качества и размеров систем, повышению точности и т.д., по сравнению со своими предшественниками, выполненными на транзисторах и диодах. Так кроме традиционных функций (телеуправление, телеизмерение, телесигнализация, телерегулирование и передача статистической информации) они могут осуществлять предварительный отбор информации после её сбора, образовывать сигналы, оптимальные для передачи по данному каналу связи, принимать решения для управления местной автоматикой, выдавать по выбору и повторно информацию диспетчеру для визуального контроля и регулирования и т.д.
Кодирование применяемое в современных системах телемеханики позволяет повышать их защищённость от помех за счёт более совершенных кодов которые в схемной реализации более просты чем их соратники, а сжатие данных позволяет увеличить объём передаваемой информации по тем же каналам связи.
Устройства телеизмерения (ТИ) осуществляют передачу на расстояние значений измеряемых величин, их регистрации или ввода данных в автоматическое устройство. Все системы ТИ подразделяют на аналоговые и дискретные. Дискретные системы ТИ наиболее близки по принципам построения схем и используемой аппаратуре к системам телеуправления. Характерная особенность дискретных систем – осуществление в передающем устройстве операции квантования по уровню. При этом вместо передачи непрерывного ряда значений измеряемой величины передаётся конечное её значений (уровней), каждому из которых соответствует при кодировании определённая кодовая комбинация. В зависимости от принципа кодирования различают частотно- импульсные (использующие числовой код) и кодово-импульсные (использующие многоэлементный код) дискретные системы ТИ.
К аналоговым системам принято относить такие системы ТИ, в которых каждому из непрерывного ряда значений измеряемой величины соответствует вполне определённый сигнал ТИ.
Основное преимущество дискретных систем по сравнению с аналоговыми – незначительное влияние изменения параметров линии связи и помех в каналах связи на передаваемые сигналы.
К преимуществам кодово-импульсных систем ТИ следует отнести высокую помехоустойчивость и отсутствие принципиальных ограничений для повышения точности телепередачи, обусловленные дискретным характером сигналов. Кроме того, такие системы приспособлены для вывода информации в цифровой форме.
В кодово-импульсных системах кодируется либо угол поворота стрелки первичного измерительного прибора, либо унифицированный электрический параметр (ток или напряжение), в которой предварительно преобразуется измеряемая величина.
Задача кодирования сообщения в общем случае заключается в согласовании свойств источника сообщений со свойствами канала связи. Различают кодирование источника сообщений (эффективное кодирование) и кодирование, учитывающее влияние помех в канале связи (помехоустойчивое кодирование).
2 Назначение и область применения
Устройства телеизмерения осуществляют передачу на расстояние значений измеряемых величин, их регистрации или ввода данных в автоматическое устройство. В основном такие системы применяются в условиях, когда передача данных затруднительна в прямом виде, тогда стаёт вопрос о применении таких систем.
3 Технические характеристики
Основные технические характеристики разрабатываемого передатчика системы телеизмерения имеют следующие значения:
|- диапазон изменения измеряемой величины, В |0 – 15 | |- допустимая приведённая погрешность измерения, В |2.8 | |- максимальная частота изменения измеряемого |100 | |напряжения, Гц | | |- метод разделения сигналов |Частотно-временной | |- метод избирания |Частотно-распределите| | |льно-комбинационный | |Вид проектируемого устройства |Передатчик | |- код |Неприводимый | | |сменно-посылочный | | |(НС) |
4 Структурная схема передатчика
Разрабатываемая схема приёмника должна осуществлять передачу полученной информации без временных интервалов между посылками, а также производить её обработку с наименьшим временем.
Структурная схема изображена на рисунке 4.1.
Измеряемое напряжение поступает на вход делителя напряжения, предназначенного для согласования уровня входного сигнала с входом АЦП. Преобразованное напряжение поступает на АЦП, с выхода которого часть двоичного кода, соответствующая первой посылке, сразу же подаётся на блок кодирования (блок логических устройств), а остальная часть – на триггеры, выступающие в роли регистра. Блок регистров предназначен для хранения двоичного кода в то время, когда выходы АЦП находятся в Z – состоянии, что позволяет осуществлять беспрерывную передачу. С выхода блока регистров двоичный код поступает на логический блок (блок кодирования), где происходит преобразование двоичного кода в неприводимый сменно-посылочный код. Сигналы с выхода логического блока поступают на блок преобразования в частоту логических сигналов, где находятся генераторы частоты, ключи включения генераторов, полосовые фильтры и сумматор. Колебания с выходов полосовых фильтров поступают на сумматор, с выхода которого в линию поступает выходной сигнал. Работой вышеперечисленных блоков управляет блок управления, который должен производить следующие операции: запуск АЦП на преобразование; управление передачей данных с АЦП; управлять записью в регистры; управлять очерёдностью выдачи в линию посылок.
5 Разработка и расчёт основных блоков схемы
5.1 Параметры НС – кода
Допустимая погрешность для АЦП определяется по следующей формуле:
(=0,5(доп , (5.1)
(=0,5*2.8 = 1.4%.
Количество уровней квантования АЦП (N):
N = 100/( + 1, (5.2)
N = 100/1.4 + 1 = 72.4 .
Поскольку такая разрядность не может быть достигнута то принимаем N=128.
Разрядность кодовой комбинации (n): n = log2 N, (5.3).
n = log2 128 = 7.
Для преобразования комбинаций двоичного кода (ДК) в НС – код комбинации ДК разбиваются на n групп, число которых равно числу посылок НС – кода nв.
Комбинациям ДК каждой группы присваиваются комбинации частот из соответствующих групп сочетаний, образованных для построения посылок НС – кода .При разбиении разрядов ДК на группы, а так же при формировании комбинаций посылок НС – кода следует учитывать, что число возможных перестановок в группе (комбинаций ДК) не должно превышать количества комбинаций соответствующих посылок:
[pic][pic] , (5.4) где
Niгрдк – число комбинаций i – ой группы ДК;
Nnвi – количество комбинаций i – ой посылки НС.
Выбор числа частотных позиций nч для построения комбинаций посылок НС – кода производится из условия:
[pic]. (5.5)
Примем nв = 3 (nв – количество посылок).
Для преобразования семиразрядного ДК в НС – код , у которого nв=3 mч=2, количество необходимых комбинаций:
Nком( 23+2*22 =16.
При nч = 7 Nком = 21,а при nч = 6 Nком = 15 ,поэтому будем использовать 7 частотных позиций.
Относительная скорость передачи определяется по следующей формуле:
[pic] , (5.6) где
M – количество информации; nч – количество частотных позиций; nв – количество посылок.
По формуле (5.6) находим относительную скорость передачи:
Rf = 7/(7*3) =0.3(3).
Принимая nв = 2 и используем те же формулы.
Для преобразования шестиразрядного ДК в НС – код , у которого nв=2 , mч=2 количество необходимых комбинаций будет равно:
Nком ( 23 + 24 = 24.
При nч = 8 Nком = 28, поэтому используем 8 частотных позиций.
Rf = 7/(8*2) =0.43.
На основании вышеприведённых расчётов делаем вывод, что НС – код с параметрами nв = 2 , mч = 2 обеспечивает большую скорость передачи при небольшом затрате аппаратных ресурсов.
5.2 Выбор комбинаций НС – кода
На основании вышеприведённых расчётов используем для передачи 8 частотных позиций, то возможно получение 28 комбинаций (Таблица 5.1)
Таблица 5.1 |1-2 |1-3 |1-4 |1-5 |1-6 |1-7 |1-8 | |2-3 |2-4 |2-5 |2-6 |2-7 |2-8 | |3-4 |3-5 |3-6 |3-7 |3-8 | |4-5 |4-6 |4-7 |4-8 | |5-6 |5-7 |5-8 | |6-7 |6-8 | |7-8 |
Для построения кодовых комбинаций 1 – ой посылки нужно использовать 16 комбинаций частот, а для 2-ой посылки 8 комбинаций частот.
По расчётам проведённым ранее необходимо использовать восемь частот, а следовательно, для равномерного использования всех частот каждая частота для первой посылки должна использоваться четыре раза, а для второй два раза. Выбор частотных комбинаций следует производить при помощи карты Карно, потому что использование карт Карно позволит значительно оптимизировать представлении каждой кодовой комбинации для построения логического узла.
5.2.1 1 –я посылка
Частота 1 и 2
|1 |1 |2 |2 | |1 |1 |2 |2 | | | | | | | | | | |
Частота 3 и 4
| | | | | | | | | | |3 |3 |4 |4 | |3 |3 |4 |4 |
Частота 5 и 6
| | | | | |6 |5 |5 |6 | |6 |5 |5 |6 | | | | | |
Частота 7 и 8
|8 |7 |7 |8 | | | | | | | | | | | |8 |7 |7 |8 |
Исходя из данных по картам Карно получаем функции для частот приведённые в таблице 5.2.1.1.
Страницы: 1, 2, 3
