печать / Андр 6
.docxМинистерство науки и образования, молодежи и спорта Украины
Одесский национальный политехнический университет
Кафедра «Компьютеризированные системы управления»
Практическая работа №6
По дисциплине
«Автоматизация типовых производственных процессов»
По теме:
«Повышение точности измерения расстояния лазерным дальномером за счет устранения систематической составляющей погрешности квантования»
Выполнили:
Cтуденты
группы АТ-092
Задыр И.Г
Калигаева А.А.
Соломянный А.
Орманжи А.
Проверил
доц. Андриевский Г.Г.
Одесса 2012
Цель работы.
-
Начертить функциональную схему устройства замера расстояния на основании рассмотренной блок-схемы, разъясняющей способ измерения расстояния структурной схемы блока цифровой обработки интервала времени То между границами отсчета в числовом эквиваленте. Счетчик результата спроектировать из двух частей – блока предварительного деления и блока емкостью 105, представляющего эквивалент расстояния 9999 м с дискретностью 0.1 м. Формирователь 2 реализовать на триггерах Тр1 и Тр2, ключи 6 и 3 на схемах «И», счетчик 7 ограничения интервала измерения «m» обозначить DD1. Счетчики дальности 4 собрать на делителе DD2 служит для предварительного деления, а счетчик СТ2 – счетчик циклов.
-
Предусматривать возможность цифрового и аналогового измерения расстояний, организовав выход на цифровой индикатор и на ЦАП. В связи с этим, счетчик СТ3 вместе с регистром RG счетчика принимает число «n», соответствующему измеренному расстоянию и образуют цепь на цифровой индикатор «И», состоящий из дешифратора и набора семисегментных цифровых индикаторов.
-
Написать:
А) Формулу подсчета числа бит «n», отображающую расстояние S, которое будет занесено в счетчик результата, учтя, что µ - емкость делителя DD2, а емкость счетчика циклов СТ2 равна N.
Б) Для организации блока управления схемы (БУС) воспользоваться импульс переполнения счетчика циклов. БУС должен формировать два импульса – записи и сброса. По импульсу записи регистры счетчика результата и ЦАП должны принимать число «n» счетчиков СТ3 и СТ4, а через время задержки импульс сброса должен обнулить счетчики результата, чтобы схема была готова к следующему измерению.
Ход работы
Дано:
-
Эталонная частота f=29,96 МГц(≈30)
-
Число отсчетов N=103 при погрешности квантования δк=0.065м
-
Интервал ограничения наблюдения Т1 (максимальное расстояние Smax=10000м).
-
Максимальная частота посылок 8кГц
-
Максимальное время преобразования
Выберем емкость «m» счетчика ограничения интервала из условия Тn – не более 0.2 с.
Временной интервал Т1=
Пусть m= 2000, отсюда общая емкость счетчика результата М=2*106. Вес младшего разряда счетчика результата:
м
Целесообразно пользоваться информацией счетчика от разряда, исходный вес которого Sn=0.1м. Тогда величина µ=, что является коэффициентом предварительного деления, т.е. счетчик результата состоит из двух частей с емкостями 20 и 105.
Преобразование и вывод результата выполняется с периодом следования Tn=, удовлетворяет условию Tn≤0.2c при P≥0.625. Реально вероятность P≈0.8, поэтому средняя ожидаемая величина Tn≈0,16 удовлетворяет условию Tn≤0.2c, при Р=0.8; Tn=
Рис.1 Схема ликвидации систематической составляющей погрешности квантования
Пояснения к схеме.
В момент посылки зондирующего сигнала ТР1 устанавливается в 1 и через ключ 1 начинают проходить импульсы от GN на счётчик DD1 (счёт числа m).
Отраженный импульс устанавливает ТР2 в 1 – открытые ключа 2 и подсчёт импульсов на DD2 (счётчик числа b).
При заполнении количеством m, DD1сбрасывает ТР1 и ТР2 в ноль. Затем в счётчик циклов СТ2 записывается 1.
Процесс повторяется до заполнения СТ2 емкостью N. Счётчик результатов работает в режиме вычитания и имеет емкость М, причем по окончании N циклов в него будет занесено число бит n, отображающее расстояние S таким образом.
Рис. 2 Блок измерения расстояния
Пояснения к схеме.
При заполнении DD1 количеством импульсов m, оба триггера ТР1 и ТР2 сбрасываются в 0 при достижении счётчиком числа m, т.е. на СТ3 и СТ4 поступает количество импульсов GN, пропорциональное вычисленной разности, а в счётчик СТ2 по сигналу RP заносится единица (повторяется до N циклов).
По окончании N цикла импульс переполнения счетчика импульсов СТ2 (через БУБ) формирует два импульса: записи и сброса. По импульсу записи регистры RG блока CR и ЦАПа принимают число n от счетчиков СТ3 и СТ4, которое запоминается в соответствующих регистрах, а через малое время по сигналу сброса СТ3 и СТ4 обнуляются и схема готова к следующему измерению.
Счетчик СТ3 и регистр образуют цепь на цифровой индикатор «И», состоящий из дешифратора и набора семисегментных цифровых индикаторов.
Счетчик СТ4 и регистр образуют цепь на ЦАП.
Конечным результатом схемы являются периодически обновляемый двоично-десятичный эквивалент расстояния до объекта, а также напряжение на выходе ЦАП пропорционально расстоянию.
Вывод.
В ходе работы была выполнена цель занятия, построено 2 функциональные схемы, изучен нестандартный способ исключения систематической составляющей погрешности квантования, а также углублены знания по методу измерения расстояния, рассматриваемого в предшествующих работах.