Приборы видачі вимірювальної информации

Московський Інститут Радіоелектроніки і Автоматики.

Реферат.

по ОМСиИТ.

ПРИЛАДИ ВИДАЧІ ВИМІРЮВАЛЬНОЇ ИНФОРМАЦИИ.

Виконав студент групи ЭЭ-1−97 Благодатских Дмитрий.

Викладач: ___________________.

Москва. 1999 г.

1.

Введение

.

2. Аналогові прилади видачі информации.

3. Що Дають приборы.

4. Регистраторы.

5. Прилади видачі цифровий информации.

6. Механічні прилади цифровий индикации.

7. Оптичні цифрові приборы.

8. Електронні цифрові приборы.

9. Дискретно — аналогові преобразователи.

10. Друкують устройства.

11. Электронно-лучевые візуальні приборы.

12.

Список литературы

.

Розрізняють аналогові і дискретні методи видачі вимірювач іншої інформації. У обох випадках найпростішої формою видачі є відображення результатів виміру на візуально считываемой шкалою яке зазначає устрою. Для відображення тенденцій зміни вимірюваною величини існує низка аналогових та на цифрових методів, докладніше описуваних ниже.

Аналогові прилади видачі информации.

З що б приладів у справжньої главі описані прилади магнитоэлектрической, електромагнітної і електродинамічний систем. У вимірювальному: устрої ці прилади можна використовувати або для безпосереднього відображення вимірювальної інформації (рис. 1), або в.

ролі пристроїв, які відбивають аналогові значення перетворених цифро-аналоговым перетворенням дискретних значень вимірюваних величин. Реєстровані прилади, звані самописцами, встановлюють у його випадках, коли необхідно фіксувати зміна вимірюваних величин у часу. Диаграммные записи наочні; за умови правильного виборі діапазону вимірам швидкості переміщення папери вони фіксують істотні зміни вимірюваних величин і є надійним документом, відбиваючим хід виробничих процесів. Здебільшого застосовують точкові реєстратори і прилади з безупинної записом, При підвищених вимоги до точності використовують компенсаційні реєстратори чи устрою запис у координатах X—Y (координатні регистраторы).

ЩО ДАЮТЬ ПРИБОРЫ.

Передусім до цій групі приладів ставляться прилади з магнитоэлектрической системою, у яких жорстко пов’язана з стрілкою поворотна рамка обертається в однорідному полі постійного магніту. Що Виникає при протікання струму по рамці крутний момент відхиляє до того часу, поки развиваемое поворотній пружиною зусилля не врівноважує його. Шкала приладу суворо линейна. Напрям відхилення стрілки це лише від напрямку струму, отже нульова позначка може бути всередині шкали. Мінімально досяжні діапазони виміру прецизійних приладів становлять приблизно 0,3 мкА (чи 0,3 мВ), а щитових приладів 1 мкА (чи 10 мВ). Споживана потужність в найкраще разі перевищує ~1 мкВт.

У електромагнітних приладах обертався залізний сердечник, жорстко пов’язаний із стрілкою, і нерухомий сердечник намагнічуються полем що охоплює їх котушки. Під впливом сил взаємного відштовхування виникає поводить момент, уравновешиваемый зусиллям поворотній пружини. Підбираючи форму сердечників і обмотки, можна забезпечити приблизно лінійну градуировку шкали, хоча залежність між струмом в котушці і развиваемым выталкивающим зусиллям — квадратична. Прилади електромагнітної системи вимірюють ефективне значення струму і тому застосовні для вимірів як постійного, і змінного струмів. Мінімально досяжні діапазони вимірів становлять 1 мАЛО (чи 1,5 У). Споживана потужність ~0,1 В*А.

У приладах з поворотним магнітом плаский магніт, жорстко з'єднаний з покажчиком, встановлюється у бік результуючої полів, створюваних нерухомій, обтічній струмом котушками і устанавливающим магнітом. Шкала приблизно линейна. Оскільки рухливий елемент не пов’язані з токопроводящими проводами і несе у собі зворотних пружин, він досить легкий і виброустойчив. Мінімально досяжні діапазони вимірів становлять ~400 мкА (чи 4 В).

ТОЧКОВІ РЕГИСТРАТОРЫ.

У точкових реєстраторах вільно підвішена стрілка (задающая душка) періодично притискається до барвної стрічці, встановленої над диаграммной папером. Друкарська край утворює хорду окружності, описуваної стрілкою вимірювача, що забезпечує достатню лінійність шкали. Послідовність точок, утворює лінію, що характеризує значення зміни вимірюваною величини. Метод реєстрації дозволяє вживати високочутливі механізми, з малої споживаної потужністю, розвивають малий крутний момент. При реєстрації повільно змінюються величин реєстратор можна використовувати для многоточечной реєстрації. Поруч із переключенням контрольованих точок зміщується красящая стрічка, у результаті окремі криві записуються різними квітами. Споживана потужність ~10−7 Вт.

ВИМІРЮВАЧІ І РЕЄСТРАТОРИ З БЕЗУПИННОЇ ЗАПИСЬЮ.

У реєстраторах цього стрілка вимірювального устрою жорстко з'єднана з реєструючим механізмом. Стрілка таких приладів повинна мати більшої жорсткістю, ніж у точкових реєстраторах, а вимірювальне пристрій має розвивати великий крутний момент, оскільки необхідно подолати тертя між пером і папером. Прямолінійний запис досягається з допомогою еліптичного выпрямляющею механізму. У приладах з безупинної записом стрілка постачається пером з капилляром; чорнило подаються по тонкої трубці (шлангу) зі спеціального балончика. Таке пристрій дозволяє запасати лінію довжиною до 4500 м (споживана потужність 10−3 Вт, за наявності підсилювача 10−7—10−9 Вт). Необхідну швидкість переміщення паперової стрічки при відомих коливаннях вимірюваною величини можна визначити наведеними нижче данным:

Середнє час між змінами вимірюваною величины,.

з … 90 30 15 6 3 1,5 0,5.

Швидкість переміщення папери, мм/ч 20 60 120 300 630 1200 3600.

При виборі реєстратора його чутливість який завжди є обмежувальним чинником, оскільки існують реєстратори з умонтованими вимірювальними усилителями.

КОМПЕНСАЦІЙНІ РЕГИСТРИРУЮЩИЕ ПРИБОРЫ.

Часто точність які реєструють приладів прямого перетворення виявляється недостатньою. У таких випадках застосовують автоматичні реєстратори компенсаційного типу. Такі самопишущие прилади випускаються з точкової записом на 6 чи 12 точок вимірювання, і з лінійної записом на 1−6 точок виміру. Їх принципова схема показано малюнку 2.

Рис 2.

Вхідний напруга Ux зіставляється із вихідним напругою мосту Уитстона Ur. При нерівності цих напруг виникає різницю напруг (U, що призводить в рух двигун, перемещающий движок компенсуючого потенциометра P досі изчезновения (U. Одночасно із двигуном переміщається каретка з пером, реєструючим вимірювану величину. Мінімальний діапазон виміру 1 мВ, досяжною є точність (0,25%. Такі устрою дозволяють уявити обчислювані величини як функції часу. За необхідності уявлення залежності між значеннями двох вимірюваних величин застосовують двухкоординатные реєстратори компенсаторного типу. Діапазони виміру 0,1; 0,3; 1; 3; 10 мВ; точність (0,25%.

Прилади видачі цифровий информации.

У цифровий техніці теж застосовують що дають і регистрирующие способи подання, і навіть цифро-аналоговые перетворювачі, дозволяють представляти цифрові розміру й аналогової форме.

ЦИФРОВЫЕ ПРИБОРЫ.

В багатьох випадках можна обмежитися видали вимірювальної інформацією вигляді візуально зчитувальних показань, зображуваних на різних типів цифрових табло, На відміну від аналогової форми цифрове уявлення вимірювальної інформації вигідно тим, що його обмежує суб'єктивні помилки считываний.

Механічні прилади цифровий индикации.

Існуючі механічні прилади візуальної цифровий індикації забезпечують видачу даних цифрами заввишки до як один метр. У випадку показання приладів легко зчитуються і при відключенні приладу. У результаті їх механічної інерційності ці прилади застосовні лише за вимірах повільно змінюються величин і споживають велику потужність. Найпоширенішими типами приладів є прилади з цифровий стрічкою, і з цифровим роликом. Цифри кожної декади завдані на нескінченну рухливу стрічку. Окремим цифр виміряного значення, які мають представлені в десятковому коді відповідають контакти ступенчатого перемикача цифрового що демонструє приладу. При відповідність між становищем перемикача і які є кодовою значенням контакт реле відключає двигатель.

У приладах з цифровим роликом останній укріплений на поворотному магніті трехкатушечного логометра і встановлюється у безвихідь, відповідне измеряемому значенням, з допомогою трьох соединяемых зіркою обмоток, переключаемых кодовою преобразователем.

Оптичні цифрові що дають приборы.

У оптичних цифрових що б приладах уявлення цифр здійснюється за допомогою діапозитивів (проекційні цифрові що дають прилади) або у вигляді цифр, виділених заливає світлом. Обидва методу мають вкрай малим часом встановлення показань проти механічними індикаторами. Але вони не забезпечують запам’ятовування. Максимальна висота цифр близько 20 см.

У проекційних цифрових покажчиках завдані на діапозитив цифри від 0 до 9 проектуються кожна своєї лампочкою і політичною системою лінз на матове скло. Інший спосіб передбачає використання заливающего світла. У цьому цифри гравируются, а передній пластині з оргскла і висвітлюються лампою вміщеній біля її торця. Кожній цифрі відповідає власна платівка; платівки встановлено друг за ще й є световодами; світло випромінюється лише у місцях гравировки цифр, які за цьому стають видимыми.

Електронні цифрові приборы.

Електронні цифрові прилади застосовують найчастіше. Використовуються, в частковості, газорозрядні покажчики — газонаполненные лампи з холодним катодом, покажчики зі свето-1иодами (LED) і покажчики з рідкими кристалами [LCD, liquid-crystal display ].

У газонаповнених лампах з холодними катодами проти сітчастого анода кожної цифри встановлено відповідної конфігурації катод з тонкої проволоки.

Анод і… 10 катодів (від 0 до 9) розміщені у просторі друг за іншому. Через високого робочого напруги при управлінні напівпровідниковими елементами необхідно приділяти особливу увагу вибору розмірів. У цифрових приладах зі світлодіодами (з арсеніду галію) цифри утворюються з точкових чи штрихових сегментів. Світлове випромінювання порушується внаслідок напівпровідникового ефекту: під впливом подводимой електричної енергії носії зарядів переміщаються більш високий енергетичний рівень. Після короткої витримки вони знову повертаються на нижчий енергетичний рівень, Цей процес відбувається супроводжується рекомбинацией електронів і дірок, коли він частина енергії віддається як випромінювання (фотонов).

Запровадження відповідних домішок у матеріал напівпровідників забезпечує випромінювання в видимій ділянці спектра. Можуть поставлятися матеріали з випромінюванням наступних квітів: помаранчевим (240 мЛб*/ «Вт), жовтим (3б0 мЛб/Вт) і зеленим (150 мЛб/В).

Індикатори на рідких кристалах застосовують у багатьох областях. Ці сполуки є з'єднання з вуглецем і киснем, які нижче певної температури є кристалами, а вище цієї температури перетворюються на жидкость.

Переваги застосування цих елементів у тому, що містики застосовувати енергію для виклику світловий емісії, а досить енергії самого падаючого світла. Споживана потужність дуже мала лише чотири* 10−6 Вт/см2 .У індикаторів зі штриховими сегментами найбільша висота цифр становить близько 18 мм. У елементів як матриці розміром 6×7 точок висота може складати приблизно 13 див. Робоча температура від — 25 до 85 С.

Дискретно — аналогові преобразователи.

Найчастіше застосовуваними способами є такі: дискретноаналоговий (цифро-аналоговый) перетворювач зі східчастим делителем омічного опору, дискретно аналоговий перетворювач зі східчастим делителем (розгалуженням) струмів і дискретно-аналоговый перетворювач з ланцюжками опорів. Менш уживані способи з модуляцією тривалості імпульсів чи з непрямим інтегруючим (суммирующим) перетворенням. Кожен дискретно-аналоговый перетворювач містить такі конструктивні елементи: перемикач аналогових величин, блок (сітка) опорів і джерело опорного напруги. У ролі перемикачів застосовують діоди, транзистори і що тепер частіше інтегральні схеми. Блоки опорів складаються з дротяних чи тонкослойных (плівкових) резисторів або із елементів толстопленочной техніки. Джерела опорного напруги, виконані на інтегральних схемах, забезпечують нині точність ±0,005% .

ДРУКУЮТЬ УСТРОЮ ДЛЯ РЕЗУЛЬТАТІВ ИЗМЕРЕНИЙ.

Вирішальне значення для розшифровки результату вимірів має документування і протоколювання вимірюваних даних з допомогою відповідних друкувальних пристроїв. У зв’язку з дедалі ширшим застосуванням друкувальних пристроїв у різних системах переробки інформації — починаючи з персональних комп’ютерів, і закінчуючи потужними ЕОМ — в технології друкування 22 останні роки досягнуть значний прогрес. У частковості застосування мікропроцесорів керувати різними функціями в друкувальних пристроях дозволило істотно розширити обсяг цих функцій. Пропозиція різних друкувальних пристроїв дуже широко, що видно вже з діапазону ціни них. Ці ціни коливаються не більше приблизно від 1000 до 700 000 марок ФРГ.

Друкують устрою може бути підрозділені на два класу: ударного і безударного дії. У друкувальних пристроях ударного дії процес друкування відбувається внаслідок удару важеля з літерою чи символом чи голок (в матричних друкувальних пристроях) на красящую стрічку. Є такі типи ударних друкувальних пристроїв: з циліндричною голівкою, зі сферичної голівкою з колесом як маргаритки (daisy-wheel), матричне, тарабанячи ланцюгове і ленточное.

Швидкість друкування пристроїв від 10 знаків в секунду до 2000 рядків хвилину. У ненаголошених друкувальних пристроях процес друкована залежить від фізичному чи хімічному вплив на спеціально підготовлену папір. Є такі типи таких друкувальних пристроїв: теплові матричні, электрочувствительные, електростатичні, ксерографические і лазерні, а і з безупинної подачею фарби і із подачею фарби по требованию.

Швидкість друкування тут сягає від 300 до 45 000 рядків хвилину. Далі показані приклади застосованих друкують пристроїв для видачі результатів вимірів. Сучасні друкують устрою відрізняються високою ефективністю в від носінні якості друку, швидкості друкування, вибору форматів (довжини рядків) і вибору різних шрифтів (нормальної прямого, курсивного, напівжирного). Для управління цими функціями зазвичай застосовується приладова схема зі своїм «інтелектом» (мікропроцесор). Інтерфейс між системою переробки результатів вимірів і цієї приладовій схемою зазвичай є паралельним восьмиразрядным, а інтерфейс між приладовій схемою і між які друкують пристроєм є серіальним з постійним струмом або ж тут застосовується інтерфейс типу v24/v28. Сериальная (послідовна) передача інформації виконується асинхронно по семиразрядному коду ИСО з однією розрядом контролю четности.

Процедура передачі система переробки результатів вимірів — приладова схема — друкар осущес7вляется під медичним наглядом організаційної програми (рис. 2.6—15). Найчастіше застосовуються матричні друкують устрою, причому або з голчастим друкуючим механізмом, або із посиланням струменя чорнила (фарби). У обох варіантах застосовується однакове матричне представление.

Для поміркованих швидкостей друкування (від 250 знаків в секунду до 200 рядків хвилину) можна застосувати матричні друкують устрою, описані у літературі 115, 161.

Для високих швидкостей друкування (близько 600 рядків хвилину) необхідні барабанні друкують устройства.

Усі друкують устрою управляються за спрощеною процедурою передачі информации.

ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВЫЕ ВІЗУАЛЬНІ ПРИБОРЫ.

Электронно-лучевые візуальні прилади (дисплеї) разом з клавіатурою є універсальні устрою для введення й видачі інформацією системах переробки результатів вимірів. Поруч із алфавитноцифровим введенням і видачею тексту можуть також наочно показувати в графічному вигляді стан процесу хід зміни вимірюваних величин. Можливі три методу: растровий; світлового олівця; профильный.

При растровом способі, як й у телевізійної техніці, виконується развертка—электронный промінь відхиляється за рядками і столбцам. Через війну формування світлих і темних місць за скануванні виходять окремі точки зображення, відтворюють необхідну информацию.

При методі світлового олівця електронний промінь, викликає світіння при скануванні, відтворює на екрані послідовності штрихів, які відображатимуть необхідну информацию.

При профільному методі знаки (символи) зображуються масками.

Нинівпроваджений .переважно растровий метод, тому що з нього можна використовувати дешеві чорно-білі і кольорові монітори. Є такі можливості зображення: алфавітно-цифровий, напівграфічний й цілком графічний методы.

За всіх трьох методах зображення, як й у телебаченні, походять від тактового растр.

На відміну від методу чересстрочной розгорнення побутового телебачення з двома взаємно переплетающимися полуизображениями нерідко обидва полуизображения записують одне над іншим. Замість 625 рядків цьому випадку є лише 311 рядків, у тому числі внаслідок спотворення у країв використовують тільки 288 рядків. Якщо кожна рядок має розрізнювальну здатність, наприклад, 488 точок, усі зображення є матрицю, що складається з 129 024 точкових зображень. Щоб непотрібно запам’ятовувати кожну крапку у окремішності, на матрицю точкових зображень накладають польову матрицю, що складається з 32-х рядків і 64 шпальт. Кожне полі може адресуватися і складається з 7×9 точок. У кожному полі то, можливо зображений алфавітно-цифровий знак чи символ. Знаки чи символи зберігаються у пам’яті знаків чи символів і може бути викликані звідти пам’яттю відтворення зображень, що містить жит всю структуру зображення. При зображенні кривих можуть бути сім кривих з 256 точками кожна з роздільну здатність за амплітудою в 255 ступеней.

Роздільна здатність при підлозі графічному зображенні, яке показано вище, нерідко виступає недостатньою. У разі можна можливість перейти до повністю графічної зображенню [181. Цим методом можна отримувати двухмерные (плоскі) і тривимірні (об'ємні) зображення. Зазвичай застосовують 512Х.