Способ формирования фотоэлектрических схем повышенной помехозащищенности для определения положения движущихся объектов

 

СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СХЕМ ПОВЬШ1ЕННОЙ ПОМЕХОЗАЩИЩЕННОСТИ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЯ ДВЮКУЩИХСЯ ОБЪЕКТОВ, заключающийся в расположении п фото: электрических преобразователей схемы вдоль линии визирования так, ||чт,обы их зоны визирования не пересекались , и объединении равного количест ..J Фот,озлектрических преобразователей в k цепей, отличаю щ и йс я тем, что,

„„SU„„3 183832

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (504 G 01 В 21 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ:

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ трические преобразователи, входящие в нее,не входили в другую цепь, принадлежащуюу схеме, п фотоэлектрических преобразователей вдоль линии визирования располагают таким образом, чтобы между любыми двумя. со седними преобразователями, принад. лежащими одной цепи, размещался (n-1)-й преобразователь, принадле жащий другим цепям схемы, а количество цепей при этом определяют как

1 i (LI

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ ИОТНРЫТИЙ (21) 3640023/24-28 (22) 09.09.83 (46) 07..10.85. Бюл. 9 37 (72) Г.А» Анпилогов (71) Киевский институт автоматики им. ХХЧ съезда КПСС (53) 531. 7 (088. 8) (56) Челюсткин А.Б ° Автоматизация прокатного производства. М.: Металлургия, 1971, с. 96-97, рис. 32, 33.

Автоматизация технологических. процессов в прокатном производстве, :Под ред. Б.Б. Тимофеева, В.И. Попель;нуха. М.: Металлургия, 1979,с.46-48. (54)(57) СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ФОТО.ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СХЕМ ПОВЫШЕННОЙ ПОМЕХОЗАЩИЩЕННОСТИ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ПОЛОЖЕНИЯ ДВИЖУЩИХСЯ ОБЪЕКТОВ, заключающийся в расположении и фото"

;электрических преобразователей схемы вдоль линии визирования так, чтобы нх эоны визирования не пересека лись, и объединении равного количест,ва с фотоэлектрическихпреобразовате:лей в К цепей, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности, и выбирают! 4, каждую k-ю цепь формируют так, чтобы фотоэлек-. где — расстояние между оптичес3 кими осями двух соседних фотоэлектрических преобразователей; М, 1- определенное эксперименР тально или заданное математическое ожидание величины помехи по длине эоны визирования фотоэлектрической схемы.

1183832

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при проектировании первичных преобразователей информации в системах автоматического управления технологическими процессами, например, в металлургической промьшиенности.

Цейью изобретения является повышение точности определения положе- 10 ния движущихся объектов.

На фиг. 1-3 даны примеры реализации способа при построении общей структуры фотоэлектрических схем.

Способ осуществляется следую- 15 щим образом.

Фотоэлектрические преобразования схемы в количестве и-четное или нечетное и 4, участвующие в схеме фотореле, располагаются по длине, 2ц эоны визирования так, чтобы их оптические оси лежали в плоскости, перпендикулярной плоскости движения объекта, а зоны визирования не пересекались. Затем задается или on- 25 ределяется экспериментально математи ческое ожидание величины помехи М(Ьр), а количество k независимых цепей по q фотоэлектрических преобразователей в каждой определяется по формуле ЗО

24 k < — — — — —Ьп — М "1 е3 (1) 3 с учетом выполнения условий n = k q, где 2 " расстояние между фотоэлектрическими преобразователями (по дли- 35 не линии визирования).

После этого и фотоэлектрических преобразователей размещенных на расстоянии 1 друг от друга,по длине зоны визирования, группируют так, 40 чтобы между двумя соседними преобразователями, принадлежащими k-й цепи, располагалось k-1 фотоэлектрических преобразователя, принадлежащих другим цепям схемы. 45

Затем q выходных сигналов, прина.длежащих каждой независимой. цепи, подвергают операции логического умножения, à k сигналов, являющихся результатом предыдущих действий, под-50 вергают операции логического сложения.

На фиг. 1 представлена схема, реализующая способ, которая представляет одну независимую цепь, содер- 55 жащую q фотоэлектрических преобразователей (фотореле). При этом L> — длина зоны визирования, N(Lp)- математическое ожидание длины помехи, появляющейся в зоне Ь ; 1 — расстояние между оптическими осями соседних фотоэлектрических преобразователей.

Действительно, при и равноотстоящих друг от друга фотоэлектрических преобразователях схемы максимальная длина части зоны визирования L „:

1 мо кс засветка которой помехой не вызовет срабатывание этой цепи, а следовательно, и всей схемы в целом, будет

Ф равна т 5 = Хз(ч-1))се ИГьр2 (2)

Зная, что по условию q = n/k u подставив значение q в (2), получим формулу (1), определяющую значение

k при известном или заданном М(Ьр), Таким образом, если помеха не превышает величины X(L 1, полученная схема не будет срабатывать на эту помеху. Кроме того, поскольку определяемое 1с по формуле (1) с учетом указанных дополнительных условий дает оптимальное число независимых цепей схемы при данном N$L<) следовательно минимально возможное число фотореле одной цепи, то надежность срабатывания схемы будет максимальна при обеспечении заданной помехозащищенности. В схеме, представленной на фиг. 1, содержится 4 фотореле (n=4).

М(т.р1= 2. f,„„р, (3) рь р где г — количество опытов;

Хрд- наибольшая длина зоны визирования схемы, одновременно занимаемая помехой; р — вероятность появления померп хи длиной Х „.

Исходные данные

Н вЂ” помеха отсутствует в зоне визирования схемы;

Н1 — помеха занимает 1/4Lg, Н вЂ” помеха занимает 1/2LB

H — помеха занимает 3/41

H4 — помеха занимает ЕЬ .

Вероятности этих гипотез получены в результате экспериментальных исследований на обжимных и универсуль" но-балочных станах: Р(Н ) = 1 — j

xP(H.) = 0,14; Р(Н„) = 0,3; P(H ) "

0,5; Р(Н ) = 0,05; P(H ) = 0,01, определялась помехозащищенность мажоритарных схем. Получаем М(1 pj=

0,3825 условных единиц длины зойы

Р(А) = 0,436, т.е. вероятность срабатывания на помеху на порядок ниже., При и 6 М(Ьр)= 0,3825; 2>

0,166;

2,47

1О

Ближайшим целым числом, до которого можно округлить k при соблюдении условия n = k q является число 2. Получаем схему, состоящую иэ

15 двух независимых цепей с двумя фотореле в каждой цепи. Располагаем фотореле каждой цепи через k-1 = 2-1 = 1 фотореле, принадлежащее другой цепи. Объединяем выходы фотореле, 2 принадлежащие одной цепи на входах блока, выполняющего операцию логического умножения, а выходы указанных блоков — к входам блока логичес-, кого сложения. В результате получаем схему, представленную„на фиг.1.

Задавшись вероятностями с1 и с срабатывания одиночного фотореле С =

=О,91 и а = 1-С и записав полную веро. ятность P(A) срабатывания схемы, представленной на фиг. 1 как

Ог 166 6 — Îò3825

О, 166 — 3, 705.

При соблюдении условия n = k q получаем k = 3. Фотореле цепи размещаются через k-1 = 3-1 = 2 фотореле, принадлежащим другим цепям схемы. В результате получаем схему, представленную на фиг. 2.

Далее

Р(А) = 1 — ((1-р) + 6 (1-р) +

+ 10р (1-р) + 6 р (1-р) 1

Р(Ас) = Оэ9962;

P(Aq) =. 0,00134.

О

Вероятность срабатывания схемы на помеху

P(A)6 = P(Ац)(Р(Hо)+P(H „)+P(нт)3+

+ P(A )(p(Hg)+P(H@)j= 0,08 (5)

З5 Как видно из (5), помехозащищенность схемы из шести фотореле, объединенных в три независимых цепи по два фотореле в каждой, на порядок вьппе по сравнению с мажоритарными схемами при сравнимых характеристиках срабатывания. Для схемы из шести фотоэлементов в рассматриваемом примере при условии n = k-q и в случае k .= 2 получаем две независи45 мых цепи по три фотореле в каждой.

В этом случае

Р(А) = рС+ 2рз(1 p)з+6pt(1 p)г+

+6p5(1 р).

Р(А,) = 0,98;

Р(А ) = 0,0015.

Вероятность срабатывания схемы на помеху

Р(А) — 2p — р, получены

Р(Ас) = 2c — c = 0,971;

Р(А) = 2с — м = 0,163, (4).

Таким образом, по вероятности срабатывания Р(А) схемы на на- . личие объекта получаем результаты, соизмеримые с результатами срабатывания мажоритарной схемы 2 из 3-х.

Определим теперь вероятность срабатывания схемы фиг. 1 на помеху, используя данные (3). Условные вероятности срабатывания схемы в этом случае будут

Р(А/Но) Р(А«)

Р(А/Н„) = P(A„);

P(A/Н,) = P(A„);

Р(А/Hg) Р(A ) ъ

Р(А/Н ) = P(Ac).

Формулайолной вероятности срабатывания схемы фиг. 2 на помеху име-. ет внд

Р(А) = P(A ) (P(Ho)+P(H )+P(Ht))+

+Р (А ) Р (Н ) +P (H Q ) Р(АС)" = Р(А„) (Р(Н,)+Р(Н „)+Р(Н,)+

+У,Р(нз) 3+Р(А ) (УхР(нз)+Р(н,)3 = с,озз

Эта схема изображена на фиг. 3. Она несколько проигрывает предыдущей з 1183832 4 визирования схемы, если примем L = 1. йли, подставляя численные значения

Согласно способу фотореле располо- (4) и (3), получим жены равномерно по длине зины визирования„ следовательно, 2З = 0 25 Р(А) = 0,0163(0,04+0,3+0,5)+ условных единиц длины. Используя +0,97(0,05+0,01) = 0,072 . формулу (1) получаем

А для мажоритарной схемы 2 и 3-х асуп — М(? о3 О 25 ° 4 — 0 3825 (о3

1183832

Фиг. У

Составитель Е. Глазкова

Редактор Т. Кугрышева Техред.С.Мигунова Корректор М, Самборская Ю

Заказ 6260/42 Тираж 650 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 схеме по вероятности ошибки при сра-, батывании на основное тело заготов ки, однако помехозащищенность ее в два раза выше. Такая схема не реагирует на помеху, занимающую 2/3Lg..

Максимально допустимая величина помехи или схемы иэ элементов, составленной согласно предложенному способу, равна суммарной длине зон визирования и-2 фотоэлектрических преобразователей схемы.