АҚпараттыҚ Өлшеу жҮйелері

Дата: 2025-06-02; Просмотры: 9

Оценка:

0.00 из 5.00 — оценок

Скачиваний: 0

Скачать

1. Классификациялары мен анықтамалары.

2. Ақпараттық өлшеу жүйесінің құрылымы.

Ақпараттық өлшеу жүйелері (АӨЖ) – тұтынушыға керекті ақпаратын қамтамасыз етіп отыратын, функционалды түрде ақпараттық арнаға біріктірілген, метрологиялық параметрлері алдын ала анықталған өлшеу құралдары (ӨҚ) мен қосымша техникалық жиынтығы.

Жалпы алғанда АӨЖ: ақпаратты ішкі жинау жүйесі, өлшеу хабарын топтастырып көрсету, ақпаратты хабарларды берудің ішкі жүйесі, ақпаратты қабылдап, өңдеу ішіне жүйелерінен туады. Өлшеу жүйелері физикалық шамаларды өлшеулермен салыстырып, нәтижелерін абсолюттік мәндерде құрастырады. Бақылау жүйелерінде физикалық шама мөлшерімен салыстырғандықтан, сандық мәнді білу міндетті емес.

Техникалық диагностика арнайы бағдарлама мен тестілер бойынша схема түйіндеріндегі істен шығуларды табу үшін қызмет етеді.

Бейнелерді тану жүйелері берілген объектімен зерттелетін объектінің өзара үйлесуін орнату үшін қажет.

Бірыңғай уақыт жүйелері объектілерді дәл уақыт туралы қажетті ақпараттармен қамтамасыз етеді. Әдетте бұл жүйелер АӨЖ-нің құрамына кіреді.

Ақпаратты жинау әдісі бойынша АӨЖ тізбектей, параллель және тізбектей-параллельді болып бөлінеді.

АӨЖ-нің тізбектей қосылған түрі бойынша бір өлшеу құрылысы ақпаратты уақтылы тізбектей рет-ретімен бірнеше датчиктермен беріледі (1-сурет).

Мұндай жүйелер құрылысы бойынша қарапайым болып саналады, бірақ датчиктерден ақпаратты жинау мен өңдеу үшін өте көп уақыт кетеді. Тізбектеліп жалғанған АӨЖ түрінде бір ғана датчигі бар таспалық АӨЖ-і (2-сурет) жатады. Бұл датчик кеңістікте орын ауыстырып отыратын құрылғы көмегімен объектінің бірнеше нүктелерінде өлшеулер жүргізеді. Мысал ретінде, телевизорларды атомдық станцияларда өрістік температураны өлшеу үшін қолдануын келтіруге болады.

АӨЖ-нің параллель түрі күрделі, себебі оның құрамында өлшенетін физикалық параметрлер санына сәйкес бірнеше ӨҚ мен БЖ бар. Мұндай жүйелердің әрқайсысы өз ретінде жеке өлшеу тапсырмасын шешетін бір арналы автономдық АӨЖ-нің жинағынан туады.

Бұл жүйелердің негізгі құндылығы – ақпаратты қабылдап, өңдеу уақытының өте аздығында.

Кейбір жағдайда АӨЖ-нің бірнеше тізбектей және параллель түрлерін (1, 3-суреттер) біріктіруге болады. Бұл тек бірнеше объектілерден ақпаратты алу керек болған сәтте ғана қажет.

Объектімен өзара әрекеттесу сипаты бойынша АӨЖ-і енжар және белсенді болып бөлінеді.

1-сурет

2-сурет

Енжар жүйелерде тек объект жөніндегі ақпарат жиналады. Белсенді АӨЖ (4-сурет) объектінің сипаттамалары туралы кең алқапты түрде ақпаратты алу үшін объектіге ынталандыру сигналы беріледі. Бұл жүйелер, реттегіш жүйелердің параметрлерін тез нығайту үшін қолданылады.

3-сурет

Қаралған жүйелердің құрылымында басқару құрылысы жоқ. Басқару құрылғының міндетін ЭЕМ атқарады. Ол барлық түрлердің алгоритмін беріп, өзара байланыстырып, операциялардың тізбекті орындалуын қамтамасыз етіп отырады.

АӨЖ өзара үйлестіріліп, әрекеттендіру үшін орайластыру құралы – интерфейс қолданылады.

Интерфейс – ақпаратты беріп, жинайтын функционалдық құрыл-ғылардың өзара әрекеттесу алгоритмі мен өзара байланыс құрылғы-ларының жинағы. Интерфейс сигналдар мен бұйрық номенклатурасын үйлестіру шарттарын, ақпаратты алмасу алгоритмін береді. АӨЖ-нің интерфейстік түрлері бойынша орталықтарылған және агрегаттандыру принципі бойынша салынған жүйелер тиімді болып есептеледі. Бұл жүйелер функционалды модульдерден (ФБ) тұрады. Әр блок конс-труктивті түрде аяқталған (температура, датчик, цифрлік жиілік өлшегіш, дисплей т.б.). Кейде бұл модульдер бір топқа біріктіріледі (крейттер, бір цехтың электр санағышы).

4-сурет

Орталықтандырылмаған АӨЖ-нің құрылысында функционалды блоктар (ФБ) тізбектей қосылған (каскадты) (5-сурет). Бұл суретте блоктар саны мен олардың орындары бекітілген жағдайдағы тізбекті логикасы бар каскадты интерфейс (КИ) көрсетілген.

Барлық сигналдар әр ФБ үшін жеке беріледі, әр блоктардың кіріс және өлшеу сигналдарымен алдын-ала берілген операцияларды орындайды.

Каскадты интерфейстің (КИ) артықшылығына, АӨЖ талабына тиісті, қосымша ФБ қосылу мүмкіндігі жатады. Ал кемшіліктеріне сенімділігінің төменділігі мен жұмыс барысында ФБ бағдарламасының өзгеруі АӨЖ құрылымының өзгеруіне әкеледі.

АӨЖ орталықтандырылған түрлері көп. Оған құрылымы радиалды (радиалды интерфейс РИ) (6-сурет), магистралды (МИ) (7-сурет) және құрылымы құрама (радиалды-магистралды, радиалды-каскадты, магистралды-каскадты) түрлері жатады.

Басқаруы орталықтандырылған АӨЖ-нің құрылымында орталық құрылғы-бақылаушысы бар (Б). Бұл құрылғы бөлек блоктардың жұмысын бағыттап, ФБ жұмыс тәртібін анықтап, сандарын өзгертіп, олардың өзара байланысын үйлестіріп отырады. Әдетте, бақылаушы ЭЕМ немесе микропроцессор әсерімен жұмыс істейді.

5-сурет

Әр блоктармен ақпарат алмасу бақылаушының бұйрығы бойынша іске асырылады. Функционалды блоктың талабы бойынша (екіден артық емес) бөлек блоктардың өзара байланысы іске асырылады.

Бақылаушы шина жүйесінің бос немесе бос еместігін, басқа блоктардан байланысқа сұраныс барлығын тексереді. Егер сұраныс болса, бақылаушы бұйрық береді. Магистралды интерфейсте байланыс қай блокқа жататынын көрсететін бағдарлама бойынша, адрестік сигналдар көмегімен іске асырылады. Мұндай АӨЖ-де қосымша ФБ санын арттыру тез және оңай.

6-сурет

7-сурет

Функционалды блоктар мен құралдарды қосу үшін интерфейс жолдары (тізбектері) қолданылады. Бұл тізбектер тобы – шина деп ата-лады. Шина ақпараттық басқару процесінде қолданылады. Бөлек шина-лардың тағайындалуы мен олардың өзара орналасуына (топология) интерфейс жұмысын қарастырғанда үлкен көңіл бөлінеді.

2. Ақпараттық өлшеу жүйесінің құрылымы

Электр энергетикада өте көп физикалық шамаларды өлшеу қажет. Бұл физикалық шамалар – тоқ, кернеу, қуат, энергия шығыны т.б. Электрлі емес шамаларды да өлшеу қажет: отын, бу шығыны, айналу моментері т.с.с. Іс жүзінде кездесетін осы физикалық шамалардың минималды және максималды мәндерінің айырмашылығы үлкен.

Электрлі емес шамаларды өлшегенде, алдымен оларды электрлік шамаға айналдырып, сонан соң ғана өлшейді. Түрлі өлшеу жүйелері мен өлшеу әдістері тек ерекшеленген шамалар үшін ғана емес, оларды түрлі өлшеу ауқымына да қажет өлшеу әдістерін бағалағанда өлшеу шамаларын келістіру, өлшеу ауқымдары, өлшеу жиілігі мен сезімталдығы, сыртқы бөгеулердің деңгейлері сияқты көрсеткіштер қаралады.

Электрлі және электрлі емес шамаларды өлшеу негізін электр өлшеу техникасының құралдары құрайды. Қазіргі кезде 1600-ден астам өлшеу техникалық құралдары бар. Олардың 200-ден астам түрлері электр өлшеу техникасының агрегаттық кешеніне (комплексіне) (ЭӨТАК) жатады. Бұл кешендер стандарттау және унификациялау дәрежесін көтеруге мүмкіндік береді. Электр өлшеу техникасы құралдарының классификациялану белгілерін қарастырайық. Өлшеу жабдықтарының түрлеріне байланысты оларды өлшеу құралдары, электрлі және электрлі емес шамаларды өлшеу құрылғылары, өлшеу түрлендіргіштері, АӨЖ, өлшемдер болып бөлінеді.

АӨЖ объектінде тұтынушының өзімен немесе жобалау меке-месінде қолданушының өзімен құрастырылады. Сондықтан сериялы өнім емес. Ал АӨЖ бар барлық тәжірибелік есептеулер мен объектілер классификациясы өлшеу–есептеу кешендік ұйымдастырылған базасы негізінде осы кластағы көптеген өлшеу жүйелерінің құрылысына тәуелді.

Өлшеу құралдары электр өлшеу техникасының ең үлкен тобына жатады. Олар 80-ге жуық электр шамаларын өлшеуді қамтамасыз етеді. Бізді, ақпаратты беріп, тіркейтін құралдар ғана қызықтырады. Бұл топқа қалқанды аналогты жазып алушы құралдар, алфавитті-сандық, сандық-тіркеуіш құралдар жатады.

Келесі үлкен топқа өлшеу түрлендіргіштері (ӨТ) жатады. Бұл түрлендіргіштер тұрақты және айнымалы тоқ параметрлерін тұрақты тоқ кернеуінің (0-10 В) біркелкіленген сигналына және (0-5 мА) тұрақты тоғына түрлендіріледі. Бұл топқа Е-824-83 (және Е-848) түрлендіргіштері жатады.

Енді электр емес шамаларды өлшеу үшін қолданылатын датчиктерге тоқталайық.

Датчикке электрлі емес шамаларды тіркейтін және осы шамаларды электрлі шамаларға айналдыратын қажетті элементтер жатады. Датчиктердің сигналдарын сызықты функционалды түрде тұрақты тоқтың біркелкі сигналына айналдыру үшін нормалайтын түрлендіргіштер (НӨТ) мысалы, Ш70-Ш73 өлшеу түрлендіргіштері қажет.

Төменгі деңгейлі тұрақты тоқ сигналдарын біркелкі сигналға түрлендіру немесе оның ауқымын кеңейту үшін масштабты түрлендіргіштер (МТ) қолданылады. Бұл топқа Ф7024-Ф7029 өлшеу күшейткіштері жатады.

Аналогты-сандық, сандық-аналогты түрлендіргіштер түрлі аналогты және сандық құрылғылар мен жүйелердің өзара байланысын іске асыру үшін қызмет етеді. АӨЖ құрастыру үшін түрлі өлшемдер қолданылады. Өлшеу техникасы жабдықтарының құрастырушыларына шолу жасаған соң, температураны өлшеу үшін қолданылатын схеманы қарастырайық.

8-суретте көрсетілген құрылымдық схемаға келсек, термобу байланыс жолы (екі сымды) арқылы магнит электрлі жүйесінің милли-вольтметрімен қосылған. Милливольтметрдің өлшеу шегі 75 мВ. Байла-ныс жолы арнайы мыс-константан кабелінен тұрады. Милливольтметр шкаласы градуирленген. Бұл схема бойынша өлшеу құралын объектіден 50 метр қашықтыққа орналастыруға болады.

Өлшеу дәлдігін 8, б-суретте көрсетілген схема бойынша арт-тыруға болады. Бұл схемада көрсетуші құрал ретінде КВПІ типті автоматтық көрсетуші потенциометр қолданылған. Дәлдік класы 0,5. Потенциометрді қоректендіру үшін қосымша 220 В жүйесі қажет. Егер 8, б-схемасында КВПІ құралын электронды автоматтық КСП4 потенциометріне алмастырсақ, онда диаграммалы лентада температураны тіркеп, объектідегі температураны реттеуге мүмкіндік аламыз (8, в-сурет). Бірақ мұндай схемалар өлшеу дәлдігін арттырып, мәліметтерді үлкен қашықтықтарға тартуға мүмкіндік бермейді. 8, г-суретте сигнал датчикпен (Д) нормалайтын өлшеу түрлендіргішіне беріледі. Аналогты-сандық түрлендіргіш көмегімен тұрақты ток сигналы амплитудасы тұрақты импульстік сигналға айналады. Бұл импульстің сигнал байланыс жолына (БЖ) беріледі. Импульстік сигналдардың амплитудалары тұрақты

8 сурет – Құрылымдық (структуралық) схемалар

да жиіліктері әртүрлі. Қабылдау пунктінде (диспетчерде) ЦАТ көмегімен бұл сигнал цифр көмегімен анықталып, тұтынушы оны тағайындалуы бойынша қолдана алады. Автоматтандырылған АӨЖ жалпыланған схемасы 8, д-суретте көрсетілген.

Х₁,...,Х_n объектілерді Д₁,...,Д_n датчиктерімен өлшенеді. Сигналдар НӨТ_1,..., НӨТ_n түрлендіргіштерінде нормаланып К₁,...,К_n басқарылатын коммутаторлар арқылы рет-ретімен немесе белгілі бағдарлама бойынша байланыс жолына беріледі. Байланыс жолынан бұл сигналдар есептеу құрылғысына, сонан соң ақпаратты бейнелейтін құрылғыға беріледі. Оператордың тапсырма бойынша сигналдар бас-қару пультінен ЦАТ-ке берілуі мүмкін. Сонан соң реттегіш арқылы объектіге, сөйтіп импульсті бейнелеу құрылғысының көмегімен (графоқұрылысшы, өздік жазғыш) көрсетіледі. АӨЖ жұмыс бағдарламасы мен алгоритмдері алдын ала мәліметтер банкісіне енгізіледі.

Тақырыбы бойынша сұрақтар

1. Интерфейс дегеніміз не?

2. Орталықтандырылмаған АӨЖ құрылысында функционалды блоктар тізбектей қосылған кезде интерфейстің қандай түрі қолданылады?

3. АӨЖ каскадты интерфейстің артықшылығына не жатады?

4. АӨЖ каскадты интерфейстің кемшілігіне не жатады?