Главная Промышленная автоматика.


Ц. 10 16

Сглаженное напряжение постоянного тока, В


Первая \ Вторая \ Третья

Ступени защиты Ьа защиты

Рис. 6. Зависимость показаний указателя количества топлива от напряжения для разных схем при номинальной вместимости бака 57 л и напряжении 10 В:

А- ждущий мультивибратор (рис. 1). управляемый нескомпенсированным мультивибратором (рис. 2); В -то же. но с использованием вентилей на других кристаллах; С - ждущие мультивибраторы, эапускаеме нескомпенсированным мультивибратором (рис. 2); D - схема с са-мокомпеисацией

Рис. 7. Разброс 100 отдельных показаний, снятых через интервалы 5 с при применении схемы, включающей ждущий мультивибратор (рис. 5) и мультивибратор (рис. 2) на неподвижном автомобиле при работе на холостом ходу:

А, в - в среднем при отсчете до 57 л (полный бак); С, D - в среднем при отсчете до 2 л (пустой бак); А, С -при работающем стеклоочистителе переднего стекла. Защита от помех:

первая ступень - последовательное включение диодов в цепях питания, массы и электролитического конденсатора емкостью 100 мкФ между ними;

вторая ступень - дополнительное последовательное включение в эти цепи резистора сопротивлением 10 Ом совместно со стабилитроном на напряжение 9 в, стабилизирующем напряжение питания;

третья ступень - дополнительные фер-ритовые бусины в цепях питания и массы, чередующиеся с керамическими конденсаторами

теризует стабильность схемы ждущих мультивибраторов, работающих на один вентиль «исключающее ИЛИ» (рис. 5), выходной сигнал которого используется для запуска нескомпенсировавно-го мультивибратора. Результат получился отрицательным частично вследствие падения напряжения на диодах, используемых в данном типе ждущих мультивибраторов. Период колебаний мультивибраторов с изменением температуры на ГС изменяется всего на 0,005%, тогда как длительность выходного импульса ждущих мультивибраторов (рис. 1) возрастает на 0,1%<

Было обнаружено, что при размещении схемы основного мультивибратора в баке или рядом с ним проблемы, связанные с устранением помех и наводок, не возникают. Помехи в цепи шиташ-ш автомобиля могут представлять собой кратковременные броски напряжения от -90 до -1-200 В, которые экспоненциально спадают с постоянной времени, равной 45 мс [5]. Кузов (масса) автомобиля плохо заземлен, так как он изолирован от земли шинами, вследствие чего подвержен сильному воздействию помех. В работе Щ отмечается, что помехи в цепях питания можно эффективно умеяь-



шить и даже исключить полностью с помощью конденсаторов развязки; однако помехи в цепях массы уменьшить нелегко, и поэтому борьба с ними намного сложнее. На рис. 7 показаны средние квадратические отклонения отдельных показаний указателя от средних их величин для схемы, которой на рис. 6 соответствует кривая С (результаты получены для типичного автомобиля на режиме холостого хода двигателя). Применение более сложной схемы сглаживания помех в цепях питания и массы позволило су--щественно снизить разбросы отдельных показаний. В данной схеме не использовались дроссели с проволочной намоткой, так как они приводят, как было обнаружено, к увеличению уровня помех.

Для схемы ждущего мультивибратора (см. рис. 5) оказалось, что подключение датчика к массе автомобиля, а не к цепи питания со сглаживающими фильтрами, увеличило разброс показаний в несколько раз. С заменой в схеме ждущих мультивибраторов на мультивибраторы, показанные на рис. 2, уменьшился разброс показаний у исследуемого автомобиля, зато у другого автомобиля с электрическим топливным насосом этот разброс существенно увеличился.

Описанная выше электрическая схема не позволяет реализовать возможности датчика по разрешающей способности (0,5 л) по следующим причинам.

1. Использование в схеме основного ждущего мультивибратора резистора с большим (1 МОм) сопротивлением обусловливает его чувствительность к любым токам утечки, в частности к токам, авязанным с наличием- в датчике сконденсировавшейся влаги или загрязняющих топливо примесей.

2. Трудность получения требуе.мого сглаживания помех питающего напряжения.

3. Разброс показаний, обусловленный различной зависимостью .параметров ждущих .мультивибраторов от температуры, напряжения питания и старения даже в тех случаях, когда в них используются инверторы, выполненные на одном кристалле.

Первую трудность можно преодолеть использованием хрони-. рующего резистора с меньшим сопротивлением, вследствие чего на каждый выходной импульс вентиля «исключающее ИЛИ» в счетчики будет поступать всего несколько импульсов, генерируемых мультивибратором. Расчет показывает, что в этом случае статистически доверительные границы, при которых обеспечивается необходимая разрешающая способность, могут быть достигнуты только с помощью .методов усреднения, требующих не менее 30 с на выполнение каждого измерения. Последняя трудность может быть преодолена посредством повышения точности выходных импульсов ждущего мультивибратора с использованием компараторов напряжения для стандартизации их напряжения переключения, как это было сделано Ли и другими [7], и в случае необходимости посредством стабилизации частоты мультивибратора с помощью кварцевого кристалла.



Схема с самокомпенсацией

Схема с самокомпенсацией показана на рис. 8. Блок датчика и блок щитка приборов соединены тремя проводами, по которым передается цифровая информация. Дополнительные резисторы защищают схему от Обрывов и коротких замыканий в датчике и в этих трех проводах. В схеме применены три мультивибратора, показанные на рис. 2, не имеющие входа запрета и работающие в автоколебательном режиме. Все эти мультивибраторы выполнены на базе одного кристалла, содержащего шесть инверторов. В каждом из мультивибраторов использован хронирующий резистор с минимально допустимой величиной сопротивления, равной 10 кОм. Опорный мультивибратор и мультивибратор усилителя содержат хронирующие конденсаторы, емкости которых равны емкости датчика, так что все три мультивибратора работают на частоте 200 кГц.

Блок щитка приборов содержит три стандартных двоичных импульсных счетчика-делителя частоты, запускаемых отрицательным фронтом импульса входного сигнаал. Каждый такой делитель состоит из последовательно соединенных двоичных делительных каскадов, и выход Q любого каскада служит входом тактового импульса для следующего каскада. Высокий уровень сигнала на входе сброса приводит одновременно выходы всех каскадов делителя в нулевое состояние. Рабочие сигналы на выходах первых двух каскадов такого типа делителей показаны на рис. 9.

Вход тактового импульса, выходы первых трех и тринадцатого (Qis) каскадов основного двоичного делителя присоединены к вентилю, формирующему импульс отключения регистров, за которым формируется импульс общего сброса (это происходит после первого переключения каскада Qi3 в состояние с высоким уровнем напряжения). Данный импульс сбрасывает все три двоичных делителя и десятичные счетчики и появляется примерно через каждые 0,1 с, когда бак полный, и через вдвое большие интервалы времени, когда бак пустой. Частота импульсов опорного мультивибратора подобрана таким образом, что при пустом баке она точно равна половине частоты основного мультивибратора- Поэтому опорный делитель при пустом баке сбрасывается тогда, когда его каскад Q12 переключается в состояние с высоким уровнем напряжения: интервал

, II I щ L

Схема с самокомпен-

Рис. 8.

сацией:

/ - датчик; 2 - основной мультивибратор; 3 - опорный мультивибратор; 4 - мультивибратор усиления; 5 - основной двоичный делитель; 6 - оперный двоичный делитель; 7 - двоичный делитель усиления; 8 - генератор импульса отключения регистра; S - генератор импульса сброса; iO -десятичные счетчики (3 шт.); - регистры; 12 - управляющий формировате.чь индикатора; /3 -индикатор (дисплей); /4 -блок щитка приборов; « - блок датчика





0 1 [2] 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32

0.0034