7 варик. Курсовой проект по дисциплине Теория информации. Системы сбора, обработки и передачи информации На тему Расчётная часть проекта телемеханической компьютеризованной системы сбора, обработки и передачи информации
 Скачать 0.99 Mb.
|
|
7. Потенциальная помехоустойчивость проектируемой телемеханической системы 7.1 Допустимая вероятность ошибочного приёма элементарного сигнала  , (7.1)где  - вероятность возникновения необнаруженных ошибок кратности 4 в кодах сообщений длиною  .Предполагая, что необнаруженная ошибка в кодах сообщений приводит к их трансформации, получим  =10-14Значение вероятности трансформации сообщения  определяется для каждого канала ТУ, ТС и ТИ в соответствии с категорией системы по достоверности информации (1) согласно ГОСТ 26.205. 7.2 Допустимое значение вероятности ошибочного приёма элементарного сигнала для каждого канала определяется по формуле:  ,  . (7.2) 7.3 Определение потенциальной помехоустойчивости. Вероятность ошибочного приёма элементарного сигнала  связана с потенциальной помехоустойчивостью  табулированным дополнительным интегралом вероятности1  . (7.3)С помощью таблицы значений дополнительного интеграла вероятности по известному значению  находим значение  (4.06) и далее – значение потенциальной помехоустойчивости для каждого канала .  .
Интерфейс RS-485 использует балансную (дифференциальную) схему передачи сигнала. Это означает, что уровни напряжений на сигнальных цепях А и В меняются в противофазе. Передатчик должен обеспечивать уровень сигнала 1,5 В при максимальной нагрузке (32 стандартных входа и 2 терминальных резистора) и не более 6 В на холостом ходу. Уровни напряжений измеряют дифференциально, один сигнальный провод относительно другого. 8.1 Уровень принимаемого сигнала на стороне приемника RS-485   Передатчик Приёмник
Потенциальная помехоустойчивость определяется отношением амплитуды сигнала  к амплитуде помехи    . (8.1) Из приведенных уравнений необходимо выразить в явном виде и определить величину требуемой амплитуды сигнала в линии связи для каждого канала. Приём сигнала с вероятностью, соответствующей заданной категории системы обеспечивается при соблюдении неравенства    
 . (8.2)Пропускная способность сравнивается с требуемой скоростью передачи информации  . Пропускная способность должна превышать требуемую скорость передачи информации. В тех случаях, когда это условие не выполняется необходимо увеличивать амплитуду сигнала в линии связи или расширять полосу частот.   Пропускная способность превышаeт требуемую скорость передачи информации.
Объектом телеизмерений в данном проекте являются токи нагрузки электроприводов сборных конвейеров поточно-транспортного технологического комплекса. Функциональная схема аналоговой части канала телеизмерений показана на рисунке Аналого-цифровой преобразователь ФНЧ Трансформатор тока Первичный измерительный преобразователь Масштабирующий преобразователь Рис.3 Функциональная схема аналоговой части канала телеизмерений Электропривод конвейера
Среднеквадратичные погрешности  и  , которые обусловлены периодичностью обращения к ПИП принимаются одинаковыми  , (9.1)где  - среднеквадратичная погрешность канала в целом.Погрешностью Аналого-цифрового преобразователя пренебрегаем. В таком случае погрешность канала ТИ в целом, равно как и погрешность ПИП, определяется согласно правилу   ,  (9.2)где  – заданный класс точности канала ТИ в целом.Из этих соотношений определяется класс точности ПИП  в функции заданного класса точности канала ТИ. Принимается для исполнения ближайшее меньшее значение из ряда0,1, 0,15, 0,2, 0,5, 0,6, 1,0, 1,5, 2,0.  Принимаем класс точности  .9.2 Наибольшая допустимая частота в спектре аналогового сигнала в канале ТИ. Частота дискретизации аналогового сигнала  и частота Найквиста  равны ,  , где  - заданное количество выборок из аналогового сигнала на периоде синусоиды промышленной частоты 50 Гц (v=87)  Для того чтобы избежать появления ложных частот на выходе канала ТИ в сигнале, восстановленном по дискретным выборкам, необходимо ограничить входной спектр. Подмена частоты начинается при частоте входного сигнала выше частоты Найквиста. Диаграмма, демонстрирующая явление подмены частот (алиасинг) показана на рисунке 4                Рис.4 Диаграмма подмены частот Таким образом, частота входного сигнала должна ограничиваться частотой Найквиста. Для блокирования алиасинга в цепи аналогового сигнала включается фильтр низких частот (ФНЧ) Баттерворта. 9.3 Рассчёт ФНЧ с характеристикой Баттерворта во входной цепи аналогового сигнала для подавления ложных частот при восстановлении сигналов по их дискретным выборкам. Модуль передаточной функции фильтра Баттерворта определяется выражением , (9.3) где  - порядок фильтра.Амплитудно-частотная характеристика фильтра показана на рис. 5 Рис.5 Амплитудно-частотная характеристика ФНЧ Баттерворта 9.3.1 Порядок фильтра Баттерворта Порядок передаточной функции определяется приближенной формулой (9.4) Здесь – частота в полосе задерживания, на которой задана величина затухания. Значение n, полученное с помощью формулы (9.4), округляется до ближайшего целого, большего n. Определим порядок фильтра Баттерворта, у которого значение АЧХ на частоте, равной , не превышает 0,1 (ослабление ложной частоты на 20дБ). В соответствии с (9.4) . Округляя до ближайшего большего целого, получаем, что такое ослабление в полосе задерживания обеспечивает фильтр Баттерворта четвертого порядка. 9.3.2 Частота среза фильтра Для подавления ложных частот принимаем  , откуда получаем  . (9.5)  9.3.3 Схемная реализация ФНЧ Баттерворта 4-го порядка. Фильтр включается между выходом масштабирующего преобразователя и входом аналого-цифрового преобразователя. Для реализации ФНЧ выбираем активный фильтр нижних частот четвёртого порядка со сложной отрицательной обратной связью. Схема фильтра показана на рисунке 6  Сигнал с выхода масштабирующего преобразователя Сигнал к входу АЦП Рис.6 Принципиальная схема фильтра Достоинством данной схемы являются невысокие требования к точности подбора элементов. 9.3.4 Расчёт величин резисторов и конденсаторов схемы Общее выражение передаточной функции для ФНЧ четвёртого порядка:  . (9.6)Табличные значения коэффициентов для фильтра Баттерворта четвёртого порядка:  По условиям масштабирования входного сигнала коэффициент передачи фильтра  принимается равным 9.Передаточная функция первого звена схемы, выраженная через параметры её элементов  . (9.7)Передаточная функция второго звена схемы, выраженная через параметры её элементов  . (9.8)Приравнивая коэффициенты передаточных функций, получаем  ,  , (9.9) ,  . (9.10)Для расчёта схемы лучше задаться емкостями конденсаторов, при этом для того, чтобы значения  и  были действительным, должны выполняться условия ,  . (9.11)Выбираем  и находим  и    Получаем С2= 6 нФ, С4= 50 нФ. Рассчитываем значения сопротивлений для первого каскада  , (9.12)  , (9.13) . (9.14) Рассчитываем значения сопротивлений для второго каскада  , (9.15) , (9.16) . (9.17) Основные результаты аналитического эскизного проектирования телемеханической системы
1 Дополнительный интеграл вероятности: , где - интеграл вероятности (функция ошибок) |
.
Гц