Система проектирования многофункциональных реконфигурируемых интеллектуальных датчиков

• Автор: Марченко, Илья Олегович
• Шифр специальности: 05.11.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 181 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
Глава 1 Обзор и анализ состояния исследований по интеллектуальным датчикам
1.1 Определение интеллектуального датчика
1.2 Анализ семейства стандартов ШЕЕ 1
1.3 Анализ интеллектуальных функций в датчиках
1.3.1 Обзор существующих решений
1.3.2 Классификация функций интеллектуальных датчиков
Глава 2 Исследование датчиков: зависимости и уравнения
2.1 Многофункциональные датчики и датчики со сложными зависимостями.
2.1.1 Определение многофункционального датчика
2.1.2 Исследование зависимостей на примере газовых датчиков
2.1.3 Влияющие факторы датчиков
2.2 Уравнение и алгоритм интеллектуального датчика
2.2.1 Обобщённое уравнение интеллектуального датчика
2.2.2 Обобщённый алгоритм интеллектуального датчика
Глава 3 Многофункциональный реконфигурируемый интеллектуальный датчик
3.1 Определение многофункционального реконфигурируемого интеллектуального датчика
3.2 Структура МРИД
3.2.1 Схема МРИД
3.2.2 Исходные требования к основным составляющим МРИД
3.3 Аппаратная часть МРИД
3.4 Программная часть МРИД
3.4.1 Организация программы МРИД
3.4.2 Алгоритмическое обеспечение МРИД
3.5 Конфигурирование МРИД
Глава 4 Система проектирования МРИД
4.1 Блок-схема системы проектирования МРИД
4.2 Разработка программной части системы проектирования
4.2.1 Построение пользовательского интерфейса
4.2.2 Реализация протокола обмена
4.2.3 Реализация конфигурирования МРИД
4.3 Информационная часть системы проектирования
Глава 5 Результаты использования системы проектирования многофункциональных реконфигурируемых интеллектуальных датчиков
5.1 Оценка коррекций составляющих обобщённого уравнения МРИД
5.1.1 Оценка погрешности вычислений обобщённым уравнением
5.1.2 Оценка коррекции влияющего фактора
5.1.3 Оценка влияния временного дрейфа
5.1.4 Оценка коррекции калибровочных характеристик
5.2 Применение компонентов МРИД в учебном и производственном процессах

5.2.1 Система мониторинга параметров окружающей среды
5.2.2 Лабораторный стенд
Заключение
Список литературы
Приложение А. Таблица разновидностей датчиков по стандарту IEEE 1451.4.
Приложение Б. Пример электронной таблицы акселерометра
Приложение В. Стандартные шаблоны датчиков TEDS
Приложение Г. Калибровочные данные TEDS
Приложение Д. Принципиальные схемы прототипа МРИД
Приложение Е. Схемы разводки печатных плат прототипа МРИД
Приложение Ж. Акт внедрения
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы
Экспериментальные исследования некоторого объекта или явления, испытания промышленных изделий, управление механизмами или процессами немыслимы без измерений физических величин, характеризующих состояние объекта. Поэтому в состав любой измерительной, испытательной или управляющей системы в качестве важнейших компонентов входят первичные измерительные преобразователи - датчики. Основной функцией датчиков является преобразование значений разнообразных физических величин в электрическую - напряжение, силу тока, частотно-временной параметр электрического сигнала [1].
В перечне проблем, которые необходимо решать при разработке и применении измерительных систем, одной из самых важных является то, что необходимо измерять не одну, а различные физические величины - например, давление, вибрации, скорость вращения, деформации и многое другое, использовать различные по принципу действия, характеристикам и конструктивному исполнению датчики.
Анализ проблем получения информации с помощью датчиков, проводившийся специалистами в течение многих лет, показал, что решать эти проблемы необходимо в комплексе, с учетом особенностей интеграции датчиков в системы, с учетом перспектив развития микроэлектроники, схемотехники, микропроцессорной техники и других факторов [2]. А это возможно, если датчики будут выполнять не только свою основную функцию - преобразование физических величин, но и ряд функций, которые реализуются последующими узлами измерительной системы, а также некоторые специальные функции [3].
Эти идеи многофункциональности датчиков изучались Цапенко М.П., Алейниковым А.Ф., Гридчиным В.А. Также подходы к решению этой проблемы можно найти, например, в работах Тайманова P.E. и Сапожниковой К.В. [4],

__________________Продолжение таблицы 1.
Функции самодиагностики Сбой датчика, сбой системы
Функции логирования данных История событий, история тревог, история калибровок, график тревог (1 минута до и после тревоги)
Таблица 1.4 - Спецификации блока пиролиза
Модель PLU-
Приложения NF3 / TEOSra3bi обнаруживаемые в воздухе
Использование Используется вместе с основным блоком
Индикация работы LED (зелёный цвет) норма: постоянное свечение разогрев: мигаиие с Ісскинтсрвалом проблема: мигание с интервалом 0.2 сек
Функции самодиагностики Проблема пиролизера, вентилятора, системы
Рабочие температура и влажность 0-40° С, 30-70% RH без конденсации
Рабочие настройки Все настройки доступны с передней панели.
Потребление энергии DC 24В+/- 10%, прибл. 25Вт (шах)
Размеры 70ширинах 120высотах 150длинавмм
Масса Прибл. 1.2 кг
Монтаж Настенный
Пробные зонды 4x6 мм PTFE зонды рекомендуются.
Втулка 1,25кв.дюйма 2 core-кабель для питания DC24B
Как можно видеть, наиболее развитое устройство реализует четыре функции: преобразования, конфигурирования, информационная,
самодиагностика.
Высокоточный 1-Wire цифровой термометр DS18S20.
Наиболее популярными компонентами 1-Wire-сетей являются цифровые термометры типа DS18S20 (фирма Dallas Semiconductor ), более известные под обозначением уже давно снятого с производства устройства DS1820, успевшего стать международным брендом [47]. Преимущества этих цифровых термометров с точки зрения организации магистрали, по сравнению с любыми другими интегральными температурными сенсорами, а также неплохие метрологические характеристики и хорошая помехоустойчивость, уже на протяжении полутора десятков лет неизменно выводят их на первое место при построении многоточечных систем температурного контроля в диапазоне от -55°С до +125°С.