Элементов применяют

2. Предварительная проверка элементов преобразователя и совместной их работы [фильтров, блоков питания, преобразования частоты (БПЧ), блоков сигнализации (БС)] с определением их управляемости, работоспособности.

> Одним из важных условий применения первичных преобразователей (ПП) физических величин в измерительных системах и в системах автоматики является линейность их функций преобразования и, следовательно, независимость статических преобразовательных характеристик от значения преобразуемой величины. Это может быть достигнуто в отдельных случаях конструкторско-технологическими приемами, в частности, использованием специальных материалов, применением специальной технологии их изготовления или специального конструктивного выполнения элементов преобразователя. Следует, однако, отметить, что эти способы далеко не всегда позволяют получить с достаточной степенью точности линейную функцию преобразования. Поэтому во многих случаях прибегают к другим, в частности, структурным методам получения линейной функции преобразования. Совокупность математических, конструкторско-технологических и структурных приемов, направленных на обеспечение с заданной точностью линейной функции преобразования, называют линеаризацией функции преобразования или линеаризацией статических характеристик. Линеаризация является отдельным частным случаем коррекции статических характеристик преобразователей, под которой понимают совокупность названных выше приемов, направленных на получение заданной (в общем случае нелинейной) функции преобразования.

Первичные измерительные преобразователи, в частности преобразователи неэлектрических величин в электрические выходные сигналы, имеют, как правило, нелинейную функцию преобразования. Поэтому при их сопряжении с электрическими измерительными приборами возникает необходимость линеаризации функции преобразования первичного преобразователя, т. е. получения линейной зависимости вя-ходного сигнала от входной измеряемой величины. В отдельных «луча-ях достичь линейности функции преобразования можно конструктор-ско-технологическими приемами, в частности использованием специальных материалов, применением соответствующей технологии изготовления или соответствующего конструктивного выполнения элементов преобразователя. Следует отметить, что эти способы далеко не всегда позволяют получить с достаточной степенью точности линейную функцию преобразования. Поэтому во многих случаях приходится прибегать к другим способам линеаризации, например путем построения неравномерных шкал в аналоговых приборах либо использованием алгоритмических, а также структурных методов.

называемое полным или динамическим диапазоном преобразователя. Для каждого типа преобразователей существует практический предел достижимых величин Дл, определяемый принципом действия и качеством элементов преобразователя. Расширение динамического диапазона за этот предел требует очень больших конструкторских и технологических усилий.

Первичные измерительные преобразователи, в частности преобразователи неэлектрических величин в электрические выходные сигналы, имеют, как правило, нелинейную функцию преобразования. Поэтому при их сопряжении с электрическими измерительными приборами возникает необходимость линеаризации функции преобразования первичного преобразователя, т. е. получения линейной зависимости выходного сигнала от входной измеряемой величины. В отдельных случаях достичь линейности функции преобразования можно конструктор-ско-технологическими приемами, в частности использованием специальных материалов, применением соответствующей технологии изготовления или соответствующего конструктивного выполнения элементов преобразователя. Следует отметить, что эти способы далеко не всегда позволяют получить с достаточной степенью точности линейную функцию преобразования. Поэтому во многих случаях приходится прибегать к другим способам линеаризации, например путем построения неравномерных шкал в аналоговых приборах либо использованием алгоритмических, а также структурных методов.

35.2. Динамические характеристики элементов преобразователя.

Рассмотрим работу вольтметра, построенного по схеме с цифровым счетчиком ( 5.3,6). Тактовые импульсы поступают на цифровой счетчик через управляющее устройство, определяющее порядок заполнения ячеек. Счетчик изменяет состояние элементов преобразователя кода и компенсирующее напряжение. Измеряемое напряжение, поступающее на устройство сравнения, сравнивается с компенсирующим напряжением. В зависимости от знака этой разности на выходе устройства сравнения управляющее устройство либо продолжает пропускать тактовые импульсы на счетчик, либо нет. Значение измеряемого напряжения отсчитывают, когда UxttUK. Затем управляющее устройство начинает новый цикл измерений: на нуль сбрасывается показание счетчика, в исходное состояние приводится компенсирующее напряжение, на счетчик начинают поступать счетные импульсы.

Погрешности цифровых приборов дискретного уравновешивания определяются точностью и стабильностью элементов преобразователя код-аналог и ИОН, переходными сопротивлениями коммутирующих элементов (ключей), чувствительностью и дрейфом нуля СУ, а также погрешностью квантования.

К- п. д. преобразователей различной мощности при частоте 1000 гц колеблется в пределах 82—84%, при частоте 2400 гц — около 80%. Соответственно сильно снижается и расход охлаждающей воды. Зависимость к. п. д. преобразователя от нагрузки значительно слабее. Для установки преобразователей не требуется фундаментов. Однако еще большие возможности повышения к. п. д. открываются при использовании статических преобразователей частоты — ионных и тиристорных. К. п. д. статических преобразователей со-• ставляет 92—93%, и вследствие малого уровня постоянных потерь весьма слабо зависит от нагрузки, что резко сказывается на общей энергоемкости процесса нагрева. В соответствии с этим облегчается и охлаждение элементов преобразователя. Несомненное достоинство статических преобразователей — высокая надежность их основных узлов. Наиболее вероятным является выход из строя какого-либо из вентилей, но замена его резервным может быть произведена в короткое время.

вения в него пыли. С целью удаления пыли с элементов преобразователя был составлен график плановых профилактических осмотров, интервалы между которыми установлены равными трем месяцам. Эти сроки, вероятно, могут быть увеличены, если повысить степень герметизации шкафа.

Схема защиты и сигнализации обеспечивает надежную защиту элементов преобразователя при всех авариях в преобразователе и двигателе, а также расшифровку места и характера аварии в преобразователе.

Применение ручной сборки экономически выгодно при производстве не более 16 тыс. плат в год партиями по 100 шт. На каждой плате должно быть расположено не более 100 элементов, в том числе 20 ИС. Существенным достоинством ручной сборки является возможность постоянного визуального контроля, что позволяет использовать относительно большие допуски на размеры выводов, контактных площадок и монтажных отверстий, делает возможным обнаружение дефектов ПП и компонентов. При объеме выпуска, требующем установки на платы 0,5... 5 млн. эл./год и плотности каждой до 500 элементов, применяют оборудование с пантографами, оснащенное механизированными укладочными головками. Если число устанавливаемых компонентов составляет от 5 до 50 млн. шт. в год, целесообразно использовать автоматизированное оборудование с управлением от ЭВМ. В условиях массового выпуска однотипных ПП (0,5...! млн. шт. в год) применяются многостаночные линии, в которые входит до 50 единиц автоматического оборудования.

В промышленных условиях в качестве чувствительных элементов применяют плоские и гофрированные упругие мембраны, гар-мониковые мембраны (сильфоны), трубчатые пружины, поплавки, биметаллические пластины и др.

В качестве токоведущих элементов применяют металлические провода и кабели; для изоляции токоведущих элементов друг от друга и от земли служат электроизоляционные материалы и конструкции; во всех сетях установлены коммутирующие аппараты, устройства защиты и контроля.

может быть реализована в виде генератора тока, выполненного на транзисторе или на фотодиоде. В соответствии с классификационной таблицей инжекционная логика может рассматриваться как функционально-интегрированный элемент с транзисторной или фотодиодной (инжекционной) цепью питания, т.е. как элемент типа НСТЛ, вида ТЦП или ИЦП. В ИМС инжекционного типа можно использовать БТ с вертикальной или горизонтальной структурой. На 3.26 приведены структуры элементов с И2Л в виде горизонтального или вертикального р-я-/?-транзисторов. В элементе с транзисторной цепью питания коллекторная и базовая области /?-л-р-транзистора типа (п-р-п) совмещены соответственно с базовой и эмиттерной областями переключательного транзистора типа п-р-п (р-п-р). Поэтому данные структуры можно отнести к классам СВГТ и СВВТ. В отличие от известных схем с непосредственными связями в инжекционной логике в качестве переключательных элементов применяют инверсно включенные транзисторы, что в схемах с общим эмиттером позволяет отказаться от изоляции отдельных транзисторов, входящих в состав логических схем. Отсутствие изоляции является принципиальным преимуществом инжекционной логики перед известными схемами и структурно-логическими решениями ИМС. В инжекционном элементе типа НСТЛ — СВГТ — ТЦП

Еще большее распространение получили установки косвенного электронагрева сопротивлением, в которых нагреваемый объект не является участком электрической цепи, а нагревается посредством теплопроводности, излучения или конвекции от специальных нагревательных элементов. Для изготовления нагревательных элементов применяют проводниковые материалы в виде проволоки или ленты различного сечения, обладающие высоким омическим сопротивлением (нихром, фехраль, константан, никелин, сталь, хромаль). Нагревательные элементы выполняют открытыми, закрытыми и герметическими. Открытые элементы отдают тепло нагреваемому материалу лучеиспусканием (радиация) и конвекцией. В закрытом элементе сопротивление помещается в защитную оболочку, предохраняющую его от механических повреждений, но не препятствующую доступу воздуха.

При изготовлении большинства полупроводниковых элементов применяют монокристаллические материалы. Это объясняется тем, что подвижность и время жизни свободных носителей заряда в монокристаллах выше, чем в поликристаллическом материале, который к тому же обладает и значительной неоднородностью свойств.

В гироскопических системах в качестве чувствительных элементов применяют гироскопы, с помощью которых измеряются углы поворота и угловые скорости вращения снаряда. Измерения основаны на свойстве гироскопов сохранять заданное направление главной оси в мировом пространстве.

На практике для определения оптимального числа элементов применяют машинное моделирование выражения (4.7), изменяя как общее число элементов jVy, так и их соотношение в группах.

Геометрические модели элементов применяют на этапе разработки общего вида топологии для учета определенных метрических характеристик объекта в площади кристалла (платы), длины соединений и др.

В настоящее время в качестве чувствительных элементов применяют теплочувствительные пленки, нанесенные на стеклянное или керамическое основание, а также полупроводниковые терморезисторы. Последние имеют хорошие механические свойства, но их применение ограничено нестабильностью характеристик.

Важным показателем качества технологии и конструкции является плотность элементов на кристалле—число элементов, приходящихся на единицу его площади. Для повышения плотности элементов применяют метод совмещения: некоторые области полупроводникового слоя используют для выполнения нескольких (обычно двух) функций, например базы биполярного п-р-п транзистора и коллектора р-п-р транзистора, стоковой области одного МДП-транзистора и истоковой области другого. С этой же целью проводятся исследования и разработки трехмерных структур: элементы изготавливают в нескольких (обычно двух) слоях кремния, разделенных диэлектрическими прослойками, или создают канавки в кремниевой подложке и формируют элементы на их боковых поверхностях.