книги из ГПНТБ / Беленький, Я. Е. Многоточечные бесконтактные сигнализаторы температуры

Световые

Рис. 5-1. Классификация устройств вывода информации.

шифровки и анализа оператором полученной инфор­ мации.

Выходные устройства МЕСТ строятся обычно в виде сигнальных табло, набранных из отдельных световых индикаторов (СИ) по числу контролируемых объектов, или составляются из цифровых индикаторов (ЦП). Адрес контролируемого объекта однозначно определяется поло­ жением на табло СИ соответствующего объекта пли по­ рядковым номером объекта, индицируемым в виде набо­ ра цифр при помощи ЦИ.

При контроле сложных объектов п технологических процессов число контролируемых параметров может до­ стигать нескольких сотен, поэтому для экономии обору­ дования в системах контроля используется принцип временного разделения каналов, а к индицирующим устройствам добавляются устройства запоминания. В та­ ких случаях применение сигнального табло из отдельных СИ приводит к повышенному расходу полезной площади щита, обилию индикаторов, затрудняющему работу опе­ ратора, возрастанию стоимости индицирующего устрой­ ства. Более экономичным может оказаться вывод инфор­ мации при помощи ЦИ.

Индицирующие устройства, построенные на ЦИ, принципиально отличаются от сигнальных табло. Оче­ видно, что применение ЦИ в количестве, равном числу контролируемых точек, не имеет смысла, а использова­ ние одного ЦИ допустимо лишь в крайне редких случаях, когда время опроса канала /к при их временном разделе­ нии соизмеримо с временем То, необходимым оператору

90

для принятия мер в соответствии с полученной информа­ цией.

Вопрос о целесообразности применения ЦИ оконча­ тельно может быть решен, если известно их количество, обеспечивающее эффективную работу МЕСТ.

Таким образом, одной из задач построения экономич­ ного устройства вывода информации является опреде­ ление необходимого числа ЦИ. Другой задачей является исследование и разработка экономичных схем самих индикаторов как световых, так и цифровых.

Перейдем к рассмотрению первой задачи о выборе оптимального количества цифровых индикаторов [Л. 18]. Решение этого вопроса может быть получено при помощи методов, используемых в теории массового обслуживания [Л. 31]. Действительно, задача анализа системы индика­ ции на ЦИ аналогична задаче, возникающей в теории массового обслуживания, когда небольшое число аппа­ ратов должно обслужить большое число заказчиков.

По аналогии с терминологией, принятой в этой теории, поступление сигнала от объекта, у которого контроли­ руемый параметр вышел за заданный предел, назовем требованием на обслуживание, а ЦИ будет в этом слу­ чае обслуживающим аппаратом.

Важным понятием в теории массового обслуживания является входящий поток требований. Рассмотрим свой­ ства потока требований, поступающих на обслуживание в МЕСТ.

Будем считать, что при большом числе контролируе­ мых объектов и длительном времени их работы вероят­ ность появления отклонений в некотором количестве объ­ ектов за определенный промежуток времени зависит от продолжительности этого промежутка и не зависит от его положения на оси времени, т. е. рассматриваемый поток является стационарным. Так как в МЕСТ приме­ няется временное разделение каналов, то в любой мо­ мент времени в систему может поступить только одно требование на обслуживание, что свидетельствует об ор­ динарности потока.

Обычно МЕСТ контролирует объекты, параметры ко­ торых не коррелированы или весьма слабо коррелированы, следовательно, вновь возникающие отклонения пара­ метров не зависят от числа и времени появления преды­ дущих отклонений. Поток, удовлетворяющий этому усло­ вию, называют потоком без последствия.

Поток требований, обладающий одновременно свойст­ вами стационарности и ординарности, а также отсутст­ вием последствия, называют простейшим. Как известно из теории массового обслуживания, для простейшего потока распределение вероятности WK(t) поступления на обслуживание k требований за время от 0 до t подчиня­ ется закону Пуассона

совокупности контролируемых объектов и может быть определен путем предварительного статистического ана­ лиза технологического процесса или из опыта контроля аналогичных процессов.

Рассмотрим теперь свойства системы обслуживания. При контроле большого числа объектов можно положить, что входящий поток неограничен. Требование, появив­ шееся в момент, когда все ЦП заняты, будет находиться в системе до тех пор, пока освободится какой-либо из индикаторов. Следовательно, обслуживание должно осуществляться без потерь с неограниченным временем ожидания.

Хотя техническая реализация упорядоченной системы индикации осуществляется проще (обеспечение поступ­ ления очередного требования лишь на один ЦП обуслов­ ливает необходимость соответствующих переключений на входе ЦИ, что приводит к упорядочению системы), однако для эксплуатации исследуемой системы совер­ шенно безразлично, в каком порядке поступают требова­ ния на ЦИ и какова их относительная загрузка. Это позволяет рассматривать систему обслуживания при лю­ бом способе ее построения как неупорядоченную.

Таким образом, в целом система индикации является неупорядоченной системой обслуживания без потерь с неограниченным временем ожидания начала обслужи­ вания и ограниченным числом обслуживающих аппара­ тов, а поток, поступающий на ее вход, — простейшим.

Одним из показателей эффективности такой системы является среднее время ожидания начала обслуживания Г0 (математическое

92

Выражения для Т0, Р и Л> получены в [Л. 31] при допущении, что время обслуживания является случайной величиной, функция распределения которой F(t) подчиняется показательному закону

F ( t ) = r \ - e vt,

где величина, обратная v, — среднее время обслуживания. Однако в работе [Л. 32] показано, что выражения (5-2) — (5-4) справедливы и в случае произвольного закона распределения времени обслужива­ ния при условии, что его математическое ожидание есть конечная величина.

Покажем справедливость этого предположения для рассматри­ ваемой системы. Обозначим через То время, необходимое оператору для обработки информации от одного ЦИ. Если в системе имеется п индикаторов, то максимальное время обслуживания в случае, когда все ЦИ заняты, будет равно:

/о=ято. (5-5)

В автоматизированных устройствах контроля выключение каж­ дого индикатора («сброс» сигнала) осуществляется автоматически через определенное время. Очевидно, что эго время должно быть не

ной, ее математическое ожидание есть конечная величина t0. Следо­

ном входящем потоке приводит к неограниченному возрастанию оче­ реди.

93

Критерием оптимальности выбранного числа ЦИ может служить величина среднего времени ожидания начала обслуживания Т0, кото­ рое должно быть меньше наперед заданной величины Тц:

В качестве Тц для МЕСТ целесообразно принять время макси­ мально возможной задержки сигнала об отклонении параметра, обусловленной использованием временного разделения каналов, т. е. время цикла работы коммутатора.

Это время равно:

94

сматриваемом примере опасность возникновения неограниченной

индицирующее устройство выбирается в зависимости от его габари­ тов, веса, полной стоимости или других характеристик.

5-2. СХЕМЫ УПРАВЛЯЕМЫХ ГАЗОРАЗРЯДНЫХ ИНДИКАТОРОВ

Внастоящее время имеется значительный арсенал средств, при помощи которых могут быть построены сиг­ нальные табло. В качестве световых индикаторов ис­ пользуются лампы накаливания, газоразрядные прибо­ ры, люминисцентные элементы, световые диоды.

ВМЕСТ чаще других элементов используются газо­ разрядные (Приборы, которые наряду с такими достоин­ ствами, как малые габариты и малая потребляемая

мощность, разноцветное и достаточно яркое свечение, высокая механическая прочность и широкий темпера­ турный диапазон работы, могут использоваться и как

95

запоминающие элементы. Последнее избавляет от необ­ ходимости снабжать каждый индикатор дополнитель­ ным запоминающим устройством, в функции которого входит хранение информации об имевших место откло­

ваны и описаны в технической литературе [Л. 8]. По­ этому остановимся более подробно на способах управ­ ления двухэлектродным,и ГИ.

Следует отметить, что ГИ находят применение также и для построения цифровых индикаторов. Так, в качест­ ве индикаторов, выделяющих знаки, широкое распрост­ ранение получили декатропы, лампы типов Digitron, Nixi, отечественные приборы ИН-1, ИН-2. Каждый из этих индикаторов представляет собой газоразрядный прибор с одним анодом и числом катодов, равным числу выделяемых знаков, т. е. может рассматриваться как совокупность двухэлектродных ГИ. Индикаторы, состав­

Однако за последние годы разработано значительное количество методов и схем управления ГИ при помощи транзисторов, в том числе низковольтных. Разрозненные

96

описания этих схем приведены, главным образом, в пери­ одической литературе, поэтому целесообразно провести их систематизированный анализ, позволяющий опреде­ лить возможность применения в МБСТ той или иной схемы.

Одна из 'распространенных схем [Л. 40] изображена на рис. 5-3. В этой схеме напряжения источников пита­ ния выбраны из соотношений

^ 5 <С ^К .Д 011' J

на вход транзистора положительного запирающего им­ пульса лампы загорится, так как напряжение, прикла­

Для схем этого типа характерно, что два источника питания Ei и Е2 включены последовательно. Это позво­ ляет использовать один источник с делителем напряже­ ния. Схема обладает памятью, однако ее недостатком является непрерывное потребление мощности открытым транзистором. При использовании такой схемы в много­

Один из вариантов рассмотренной схемы, обеспечи­ вающий управление не только зажиганием ГИ , но и га­ шением, описан в работе {Л. 41]. Для придания схеме этих свойств в качестве источника Ei (рис. 5-3) исполь­ зуется пульсирующее напряжение.

Известны схемы, аналогичные изображенной на рис. 5-3, в которых вместо источника Ег используется стабиловольт. Эти схемы также характеризуются боль-

9 7

коллектором и в нормальном состоянии закрыт. Благо­ даря этому мощность источника питания не расходует­ ся, когда индикатор выключен. Но схема обладает дру­ гим недостатком: сигнал управления, поступающий на ее вход, должен иметь сравнительно 'большую амплиту­ ду (не менее Е2), т. е. предыдущий каскад должен быть также высоковольтным.

В схеме, приведенной на рис. 5-5 [Л. 30], используют­ ся два источника питания Ej и Е2, включенные встреч­ но. Напряжения в схеме выбраны «з соотношений

В этой схеме лампа горит только тогда, когда на вход управляющего транзистора поступает сигнал, запи­ рающий его. Этой схеме присущи недостатки первой из рассмотренных схем. Кроме того, в схеме на рис. 5-5 отсутствует запоминание, а встречное включение источ­ ников £i, Е2 не позволяет заменить их одним эквива­ лентным источником.

В большинстве схем с одним источником питания (рис. 5-6) используется метод повышения напряжения пробоя коллекторного перехода транзистора при подаче

ния коллектор — эмиттер увеличивается в 1,5—2 раза. Мощность, рассеиваемая на коллекторе, ограничивает­ ся в режиме отсечки большим внутренним сопротивле­ нием негорящей лампы, а в режиме насыщения — анод­ ным резистором R.

9 8

реднего фронта управляющего импульса. Для предотвращения постепенного разряда

конденсатора при медленном отпирании ключа последо­ вательно с нагрузкой Ru включен диод Д в обратном направлении для тока разряда конденсатора.

и я и к до..-

Неоновые лампы имеют значительный разброс на­ пряжений зажигания U3 и горения Ur от образца к об­ разцу. Поэтому для определения возможности выбора напряжений в соответствии с выражением (5-18) были проверены экспериментально характеристики 100 шт. малогабаритных неоновых ламп типа ИНС-1.

Гистограмма распределения напряжений U3 и приведена на рис. 5-8. Как видно из рисунка, при ши­ рине участка, в котором может быть выбрано напряже­

99>