автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.12, диссертация на тему:Автоматизация проектирования датчиков электрических величин как аппаратно-программных комплексов

На правах рукописи

РГВ од

; о

ВИНОГРАДОВ АЛЕКСАНДР БОРИСОВИЧ

АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ДАТЧИКОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИИ КАК АППАРАТНО-ПРОГРАММНЫХ КОМПЛЕКСОВ

Специальность 05.13.12 - Системы автоматизации проектирования (по отраслям) Специальность 05.11.05 - Приборы и методы измерения электрических и магнитных величин

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Ульяновск 2000

Работа выполнена на кафедре "Измерительно-вычислительные комплексы" Ульяновского государственного технического университета.

Научный руководитель: Заслуженный деятель науки РФ,

доктор технических наук, профессор МИШИН В.А.

Официальные оппоненты: доктор технических наук КАЗАКОВ М.К.

кандидат технических наук НИКОЛАЕВ A.B.

Ведущая организация: НПО «Марс», г. Ульяновск

Защита диссертации состоится 20.12.2000 в 12.00 на заседании специализированного Совета Д 064.21.01 в Ульяновском государственном техническом университете по адресу 432027, г. Ульяновск, ул. Северный Венец, 32, ауд. 211

- ' I .

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Ульяновского государственного |ехкичсского университета.

Автореферат разослан" /Г" ноября 2000 г.

Ученый секретарь специализированного Совета, д. т. н., профессор

/

Соснин П.И.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Современные датчики электрических величин (ДЭВ) представляет собой сложную систему разнородных компонентов - аналоговых и цифровых электронных схем, алгоритмов измерения, конструктивных элементов. Все чаще в первичные измерительные преобразователи встраиваются микропроцессорные (МП) компоненты, позволяющие за счет математической обработки измерительной информации непосредственно в процессе измерения и благодаря активному управлению процессом измерения значительно повысить точность. ДЭВ при этом могут оценивать достоверность измерительной информации, адаптировать алгоритмы измерения и обработки данных при изменении внешних условий, проводить самотестирование, сжимать и кодировать данные для хранения и передачи в информационно-измерительную систему (ИИС).

Такая тенденция «интеллектуализации» ДЭВ приводит к тому, что процесс проектирования датчиков является чрезвычайно сложным, носит системный характер и невозможен без использования средств автоматизации. В то же время микропроцессорные ДЭВ как объекты проектирования имеют особенности, затрудняющие развитие и применение средств автоматизированного проектирования:

- возможность реконфигурируемости структуры для оптимальной реализации математических операций и обработки результатов измерения;

- большое количество и разнообразие принципов физической реализации отдельных частей датчиков;

- измерительный канал датчиков строится на базе аппаратных средств и функционирует под управлением МП ядра по разнообразным алгоритмам;

- необходимость выполнения в процессе проектирования большого числа трудно формализуемых операций.

Особенности ДЭВ как объектов проектирования сегодня предопределили ситуацию, когда проектирование измерительно-вычислительных комплексов и ИИС (как объектов полностью состоящих из типовых, унифицированных узлов сопрягаемых стандартными способами) проще, чем проектирование датчиков. Разработка датчиков электрических величин во многом индивидуальна, трудно поддается формализации, и лишь для выполнения отдельных этапов могут использоваться известные средства САПР.

Таким образом, прогресс в области рационального проектирования ДЭВ напрямую связан с развитием теории и практики систем автоматизации проектирования. Широко известны работы Стогния Б.С., Кириленко A.B., Пуйло Г.В., Рогозы В.В., Цветкова Э.И., Аветисяна Д.А., Петриченко P.M., Каделя В.И. В них рассматриваются разные аспекты автоматизации проектирования ДЭВ.

Основой для создания средств САПР автоматизации индивидуального проектирования ДЭВ предлагается подход, когда датчик рассматривается в виде, так называемого, аппаратно-программного комплекса, что позволяет выделять функции присущие каждой из его частей, формализовать и унифицировать

проектные процедуры, относящиеся к разработке отдельных составляющих такого комплекса, учитывать их взаимное влияние.

Целью диссертационной работы является разработка средств САПР, которые бы позволили максимально выполнять в автоматическом режиме индивидуальное проектирование датчиков электрических величин, с учетом особенностей используемых микропроцессорных средств, оценивать проектные решения и управлять ходом проектирования. Эта цель достигается решением следующих основных задач.

1. Проведение системного анализа ДЭВ, как объектов проектирования, оценка пригодности существующих средств САПР для их проектирования.

2. Разработка общего подхода к автоматизированному проектированию ДЭВ как сложных микропроцессорных систем.

3. Разработка обобщенной структурной схемы МП ДЭВ, анализ особенностей функционирования и построения датчиков на основе МП техники.

4. Разработка математических моделей отдельных частей ДЭВ, ориентированных на использование в существующих САПР и методики создания таких моделей.

5. Анализ особенностей моделирования ДЭВ как сложных МП систем и разработка методов достижения корректного результата моделирования.

6 Разработка элементов САПР ДЭВ (структурной схемы САПР ДЭВ, схемы расчетного блока САПР ДЭВ, алгоритмических и программных средств автоматизированного проектирования ДЭВ).

7. Разработка методики автоматизированного проектирования датчиков.

Методы выполнения исследований. Работа выполнена с использованием методов математического моделирования и расчетов электрических цепей, обработки результатов измерений. Достоверность разработанных научных положений и выводов подтверждена результатами моделирования и опытных испытаний на макетах.

Научная новизна диссертационной работы состоит в том, что:

- предложено рассматривать датчик электрических величин как аппаратно-программный комплекс, что позволяет автоматизировать проектирование датчиков, имеющих в своем составе МП вычислительные средства;

- разработана методика построения математических моделей чувствительных элементов (ЧЭ) для использования в схемотехнических САПР, основанных на языке SPICE;

- получены математические модели магниточувствительных элементов -преобразователя Холла, магниточувствительных интегральных микросхем;

- разработана структурная схема САПР датчиков электрических величин и расчетный блок САПР;

- разработано алгоритмическое обеспечение САПР, обеспечивающее автоматизацию следующих процедур - разработку расширенного технического задания, выбор способа измерения и питания, определение типа и числа ЧЭ, выбор формы и материала измерительного магнитного концентратора, выбор структурной схемы датчика, выбор МП и элементной базы, выбор канала связи.

Практическая ценность работы состоит в следующем.

1. Полученные SPICE-модели магниточувствительных элементов могут использоваться в схемотехнических САПР для разработки и исследования бесконтактных датчиков тока и других устройств.

2. Разработанное программное обеспечение САПР датчиков тока (ДТ) позволяет: выбирать способ измерения, тип и количество чувствительных элементов, разрабатывать структурную схему ДТ, рассчитывать магнитную систему ДТ.

3. Разработан и исследован источник питания бесконтактных датчиков тока, находящихся под высоким потенциалом, отбирающий мощность от магнитного поля измеряемого тока, позволяющий обеспечивать функционирование датчиков при измеряемом токе не менее 20 А.

Реализация результатов работы. Диссертационная работа выполнена в рамках госбюджетной НИР, проводимой кафедрой «Измерительно-вычислительные комплексы» Ульяновского государственного технического университета под руководством профессора В.А. Мишина. Разработанные программные средства используются в Ульяновском конструкторском бюро приборостроения и внедрены в учебный процесс УлГТУ.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсу-жлались па конференции "Датчики и преобразователи информации систем ич-мерения, контроля и управления" (Гурзуф, 1994), на конференции "Ресурсосберегающие технологии в машиностроении" (Рубцовск, 1994), на международной НТК "Непрерывно-логические и нейронные сети и модели" (Ульяновск, 1995), на всероссийской межвузовской НТК "Информационные технологии в электротехнике и электроэнергетике" (Чебоксары, 1996), на НТК с международным участием "Проблемы промышленных электромеханических систем и перспективы их развития" (Ульяновск, 1996), на межвузовском семинаре "Автоматизация ТП и производств. Точность, качество и надежность конструкций и технических систем" (Самара, 1997), на ежегодных НТК Ульяновского государственного технического университета.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Представление датчиков электрических величин в виде аппаратно-программных комплексов для проведения анализа, моделирования и проектирования.

2. Методика разработки математических моделей чувствительных элементов для использования в программах моделирования, основанных на языке SPICE.

3. Структурная схема САПР и расчетного блока САПР датчиков электрических величин.

4. Алгоритмические и программные средства САПР ДТ.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 33 работы, в том

числе 11 статей.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 97 наименований, 2 приложений, содержит 182 страницы машинописного текста, 92 рисунка и 19 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы исследований, определены цели и задачи работы, приведено краткое содержание работы и основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе проводится анализ ДЭВ как объекта автоматизированного проектирования. Общие положения по разработке средств автоматизированного проектирования ДЭВ для пояснения особенностей их использования и реализации конкретизированы для определенного типа датчиков - бесконтактных датчиков больших электрических токов. Данный вид датчиков выбран потому, что среди датчиков электрических величин они являются одними из самых сложных по конструкции и содержат наибольшее количество сложно формализуемых проектных процедур.

Проектирование ДТ требует совместного решения задач, относящихся к разным областям физики и техники (электромагнитное поле, магнитооптика, физика твердого тела, термомагнитные эффекты, теория информации и измерения, математическое программирование, МП техника и др.). Поэтому ДТ необходимо рассматривать как сложную систему.

Анализ наиболее распространенных современных САПР и программ, которые могут быть использованы для автоматизации процесса проектирования ДТ, показал, что ни одно из инструментальных средств не может обеспечить комплексное проектирование ДТ, а позволяет решать только часть проектных задач без взаимосвязи с другими. Для организации проектирования необходимо комплексное использование нескольких САПР и программ, как правило, не имеющих общих интерфейсов данных. Большинство САПР и программ не позволяют проводить проектирование с учетом таких показателей ДТ, как точность и метрологическая надежность, что является основным при проектировании измерительных средств. Кроме этого для полноценного автоматизированного проектирования необходимо иметь математические модели элементов ДТ (элементы, образующие измерительную цепь и вспомогательные узлы), ориентированные на использование в современных САПР.

ДТ как характерные датчики электрических величин имеют ряд особенностей как объекты проектирования, отмеченные в обосновании актуальности работы. Эти особенности определяют состав проектных процедур и организацию процесса проектирования. Проектирование узлов датчиков строится на большом числе расчетов погрешностей, вызываемых разными причинами, характерными для бесконтактных способов измерения тока. Логическая последовательность типовых проектных процедур позволяет разделить их на группы совместно решаемых проектных задач.

Для упрощения процесса проектирования и исследования предложено ДТ представлять в виде аппаратно-программного комплекса (АПК) - набора функционально связанных аппаратных и программных (алгоритмических) модулей. В этом случае при определении содержания и систематизации процедур процесса проектирования ДТ, как АПК, достаточно просто устанавливается информационная взаимосвязь и последовательность проектных процедур (рис. 1).

Анализ различных вариантов построения процесса проектирования ДТ показывает, что существуют точки возможного ветвления процесса. Это позволяет сделать вывод о возможности проектирования ДТ не только «сверху-вниз» или «снизу-вверх», но и поблочно, с началом в точках ветвления.

Проставление ТЗ "]

Рис. 1. Комплекс задач, решаемых при проектировании ДТ

Во второй главе проводится анализ структурных схем ДТ как микропроцессорных измерительных устройств. Традиционное представление датчиков с помощью структурных схем (рис. 2) не позволяет отразить и оценить характерные особенности МП устройства, которое работает в соответствии с заложенными в него алгоритмами. Измерение производится не только с помощью схемотехнических решений, но и с помощью вычислительной обработки результатов первичного измерительного преобразования. Традиционно при анализе структурные схемы МП устройств дополняются блок-схемами алгоритмов, число которых может быть большим. Для унификации процесса проектирования датчиков предлагается обобщенная структурная схема ДТ в виде аппаратно-программного комплекса (рис. 3, 4).

Рис. 2. Типовая структура ДТ (СО - схема обработки, И - интерфейс, ИП - источник питания)

Рис. 3. Структура измерительной цепи, выделенной из АПК ДТ

Для получения проектного решения необходимо определить распределение функций между элементами АПК - какие структурные блоки ДТ необходимо реализовать на аналоговой элементной базе, цифровых элементах, программно. В работе показано распределение функций в измерительном устройстве по различным блокам структурной схемы: коррекция большинства видог погрешностей измерения, статистическая обработки и кодирование произво дится программно, нормирование, усиление сигнала ЧЭ решается аппаратно.

АПК позволяет наглядно представлять, разрабатывать и исследовать изме рительные алгоритмы, реализуемые в ДТ. Преимущество по сравнению с тра диционными подходами к решению такой задачи заключается в дополнитель ной информации (взаимосвязь алгоритмических и аппаратных блоков), позво ляющей отслеживать процессы в проектируемом устройстве. Представление

ДТ в виде АПК в процессе моделирования позволяет решать задачу анализа метрологических показателей в современных программах схемотехнического синтеза.

Достоинства предлагаемого подхода к рассмотрению в ходе проектирования ДТ в виде АПК показаны в работе на примере решения задачи коррекции температурной погрешности ДТ. Вопросы температурной коррекции в ДТ представляют большую важность и решаются достаточно сложно. Существенной особенностью температурной коррекции в ДЭВ является то, что структура корректирующих элементов целиком определяется конкретной частной задачей.

Указание причин возникновения температурной погрешности в АПК позволяет определить возможные пути построения корректирующих звеньев -аппаратных и алгоритмических. В работе рассмотрена реализация метода температурной коррекции, основанного на зависимости потенциалов на выводах преобразователя Холла (ПХ) от температуры. Проведено модельное исследование возможности компенсации температурной погрешности (рис. 5), которое показало его эффективность (выходное напряжение без компенсации погрешности - рис. 6, с компенсацией погрешности - рис. 7) и преимущества перед известными решениями: возможность реализации на аналоговой и на цифровой элементной базе, возможность применения в ДТ чувствительных элементов с сильной температурной зависимостью без снижения общей точности.

1

1сК1

1'

1 К 1В 11

100т--

1111

+1С Ш

+в +УН 4 ^ "Г

-в -УН -1С 5 V

ВН200™В

В 10

Рис. 5. Измерительная схема с компенсацией температурой погрешности ПХ

1 ли

-40 а и(оиО

Рис. б. Температурная зависимость выходного напряжения измерительной схемы при разных значениях индукции (0..1 Тл)

100

140mU-

0U-

-40 0 TEMP 50 100

□ U(out)

Рис. 7. Выходное напряжение измерительной схемы с компенсацией

При проектировании традиционных средств измерения тока не затрагиваются вопросы проектирования источников питания. Активное внедрение в измерительную технику МП и аналоговых электронных компонентов заставляет уделять этим вопросам отдельное внимание. Бесконтактность измерения тока определяет возможные способы питания, а работа под высоким потенциалом ставит вопрос автономности датчиков.

В диссертации разработан источник питания ДТ, отбирающий мощность от линии с измеряемым током и делающий датчик полностью автономным устройством. Технические решения исследовались в программах моделирования электромагнитных устройств и электрических схем. Экспериментальное макетирование источника питания подтвердило его реализуемость и эффективность.

В третьей главе рассматриваются различные аспекты моделирования датчиков электрических величин.

Рассмотренные в первой главе современные САПР, как правило, оснащаются библиотеками элементов. Схемотехнические библиотеки насчитывают до 14 тысяч элементов. Это позволяет практически без исключений моделировать любые электрические схемы, входящие в состав ДТ и датчиков других электрических величин. Как правило, библиотеки включают модели самых современных элементов и микросхем. Фирмы-поставщики электроники вместе с новыми элементами поставляют их модели. В качестве языков описания модели чаще всего используются SPICE - для аналоговых устройств, VHDL - для цифровых устройств. Анализ состава библиотек наиболее распространенных САПР (таблица 1) показывает, что все структурные части АПК датчиков, кроме ЧЭ, имеют адекватные модели (либо имеется возможность представить их в виде набора моделей), которые могут быть использованы для реализации процесса проектировании ДЭВ.

_____Таблица 1

Объекты Программа Модели Особенности

Объект измерения OrCAD PSpice Зависимые и независимые источники тока Не учитываются геометрические размеры

Elcut Геометрическая модель Невозможно описать сложный сигнал

ЧЭ OrCAD PSpice ПХ фирмы FW Bell, датчики статического давления Невозможно представить отечественные ПХ

Магнитная система OrCAD PSpice Линейная и нелинейная модель магнитного концентратора Неполное описание геометрии концентратора (только торроидальной формы)

Magnetic Designer Наиболее полная модель Только для трансформаторов напряжения

Elcut Геометрическая модель Невозможно описать измерительную цепь целиком

Ан&того-вые элементы изм. схемы OrCAD PSpice Модели большинства существующих элементов

Цифровые элементы изм. схемы OrCAD PSpice Логические элементы, ОЗУ, ПЗУ, МП Смешанное моделирование аналоговых и дискретных процессов

OrCAD Express Дискретное моделирование

Канал связи OrCAD PSpice Модели проводных линий связи Невозможно моделировать все особенности линий связи

Индикатор OrCAD PSpice Отсутствуют Используется постпроцессор

Моделирование чувствительных элементов характеризуется следующими особенностями.

1. Моделирование ЧЭ осуществляется на основе описания физических процессов с использованием аппарата математической физики.

2. Физика процессов в ЧЭ сложна, а сами ЧЭ работают на основе большого количества физических эффектов.

3. Моделирование ЧЭ должно производиться совместно с моделированием объекта измерения. В большинстве случаев процессы и характеристики ЧЭ детерминированы, а объект измерения индетерминирован.

4. Отсутствует общая методология разработки моделей ЧЭ.

5. Модель должна быть структурирована по принципу иерархической декомпозиции.

В работе рассматривается методика получения математических моделей ЧЭ ДЭВ, ориентированная на использование совместно с современными средствами автоматизированного моделирования электронных устройств. Методика предусматривает выполнение 26 этапов и включает в себя следующее: построение технического задания (ТЗ) на модель, получение модели компоновкой из-

вестных моделей, отбор математических моделей для реализации на языках моделирования на основе ранжирования и декомпозиции, выбор среды моделирования, проверка решения модели численными методами выбранной среды моделирования, синтез и оптимизация структуры модели, построение моделей объекта и среды измерения для типовой схемы включения модели ЧЭ, определение разброса параметров для стохастических моделей, проверка динамических диапазонов токов и напряжений, минимизация идентифицирующих модель параметров, проверка адекватности, конвертирование модели на другие языки моделирования, составление паспорта модели. Методика может использоваться для создания новых моделей и редактирования существующих, что бывает необходимо, когда модель не предназначена для проведения определенного анализа. Адекватность получаемых моделей в большой степени зависит от особенностей выбираемой среды моделирования.

С использованием разработанной методики получены математические модели грех типов ЧЭ различной сложности: дискретного преобразователя Холла, простой магниточувствительной микросхемы (рис. 8-10), сложной магниточув-ствительной микросхемы. Сравнение полученных характеристик моделей ЧЭ с их паспортными данными показало, что погрешность моделирования не превышает 10 %. Это позволяет использовать их при автоматизированном проектировании и моделировании ДТ и доказывает корректность и применимость разработанной методики.

т

R1 -W г-

ЗС2 1—!.

RS

5СС rAVv—j£C1

i

E21 ПГ

Odf

EPOLY

201

Рис. 8. Схема замещения магниточувствительной микросхемы UGN3503U

Тсч

ЛОТО??

леьия м-},

Чувствительность, мВ/мТл го

Напряжение питания, £3 Напряжение питания, I

Рис. 9. Основные характеристики модели и реальной микросхемы: а - заявленная фирмой Allegro;

б - полученная после моделирования схемы замещения

Рис. 10. Основные характеристики модели и реальной микросхемы: а - заявленная фирмой Allegro;

б - полученная после моделирования схемы замещения

Практическое моделирование ЛПК датчиков тока показало, что при использовании существующих САПР наиболее часто встречающейся проблемой при их разработке является несходимость расчетов, которая не позволяет исследовать наиболее интересные, с точки зрения разработчика, режимы и характеристики. Проблемы сходимости вычислений обычно вызваны одной из следующих причин: ошибки описания топологии схемы, ошибки и неточности в моделях устройств, ошибочные параметры анализа (например, несоответствие целям моделирования).

Некоторые программы схемотехнического синтеза имеют средства улучшения сходимости вычислений, которые можно условно поделить на три ipyn-пы: средства языка моделирования, изменение параметров анализа, изменение схемы. В программах, основанных на языке SPICE, общее число средств достигает 27. Выбор того или иного средства и irx комбинаций зависит от пользователя и не всегда оптимален. В диссертации разработаны методики определения и устранения причин несходимости вычислений при моделировании структурных блоков АПК датчиков электрических величин. Основу методик составляет последовательное выполнение мероприятий в соответствии с используемой программой моделирования и видом анализа.

В четвертой главе производится разработка процесса автоматизированного проектирования ДТ как аппаратно-программных комплексов. Для этого на основе обобщенной структурной схемы АПК датчиков тока выделены проектные процедуры, составляющие базис проектирования. Для установленных процедур, с учетом набора моделей отдельных блоков АПК, определена требуемая степень автоматизации на различных этапах проектирования. Выбор средств автоматизации проектных процедур производился на основе требований, предъявляемым к ДТ как средствам измерения.

Конкретизация производимых в САПР ДТ расчетов определила схему расчетного блока САПР (рис. 11). Большинство расчетов связано с вычислением точностных характеристик. Анализ современных САПР, проведенный в первой

главе диссертации, показал, что в большинстве своем они не приспособлены для проведения подобных расчетов. Это определило структуру САПР датчиков тока, гибко совмещающую в себе возможности современных САПР и способность решать вычислительные задачи разработанных средств.

Рис. 11. Структурная схема расчетного блока САПР ДТ

Расчетный блок САПР ДТ показывает необходимость привлечения для автоматизации проектирования определенных инструментальных средств и определяет количество и состав библиотек элементов и готовых решений.

Разработанная структура САПР ДТ имеет ряд особенностей.

1. На всех этапах проектирования используются базы данных (БД) готовых технических решений.

2. На этапе внешнего проектирования привлекаться сведения из всех БД, используемых на других этапах проектирования.

3. Дважды решается задача разработки магнитной системы - при расчете измерительной цепи и источника питания.

4. Процесс проектирования включает в себя разработку источника питания,что является отдельной сложной задачей.

5. Процесс проектирования непоследователен, имеет возможные и необходимые точки ветвления.

6. Выбор типа ЧЭ производится не на этапе функционального проектирования, а перед ним и перед разработкой магнитной измерительной системы.

7. Процесс проектирования ДТ не может производиться в какой-то одной существующей САПР. Структурообразующими средствами являются схемотехнические САПР и средства автоматизации расчета погрешностей.

Рассмотрение датчика тока как АПК определяет новый подход к формированию базы известных технических решений отдельных блоков. Ориентация на использование БД при автоматизированном проектировании определяет необходимость простой интеграции их с имеющимися и разработанными в диссертации инструментальными средствами. Учитывая разнообразие привлекаемых средств САПР (специализированы в разных областях техники и физики) наиболее целесообразным является организация межпрограммного взаимодействия на основе файлов с текстовыми записями. Разработка средств анализа и формирования таких файлов проще, чем для других форматов данных.

Эффективная работа с БД готовых технических решений должна строится на быстрой системе поиска, анализа и идентификации записей. В работе предложено использовать для этого классификационный индекс (КИ) технического решения. КИ формируется на основе расширенного технического задания на разработку датчика и вместе с ним. КИ датчика составляется из многих общих и частных параметров датчика. При этом из общего КИ можно выделить частные КИ, относящиеся к различным частям АПК. Это позволяет разрабатывать алгоритмы анализа проектируемого изделия в соответствии с составом АПК и определять взаимное влияние частей АПК.

Для обеспечения высокого уровня автоматизации проектирования были разработаны алгоритмы проектирования расширенного технического задания, работы с БД готовых технических решения ЛПК и его частей, проектирования измерительной магнитной системы ДТ на основе анализа методической погрешности (по математическим выражениям, полученным Н.И. Яковлевым и М.К. Казаковым). Алгоритм проектирования магнитной измерительной системы предусматривает создание геометрической модели (магнитный концентратор и токопровод) и решение трех основных задач:

- нахождение погрешности измерения от смещения токопровода внутри магнитного концентратора;

- нахождение размеров магнитного концентратора по заданным размерам токопровода и максимального значения погрешности смещения;

- определение числа ЧЭ для заданных геометрических размеров магнитной системы и погрешности от смещения.

Алгоритм сравнения КИ нового (индекс Л) и известного технического решения (индекс В) предусматривает получение нового индекса С = (В -Л)х(А + 1), в котором подсчитываются нули и, в зависимости от их количества, известное техническое решение либо отбрасывается, либо представляется на рассмотрение пользователю.

Разработанные алгоритмы реализованы программно с учетом их интеграции в единую систему автоматизации проектирования ДЭВ.

В диссертации показано практическое применение разработанных средств автоматизации проектирования ДТ, совместное использование которых с существующими САПР позволило автоматизировать большинство проектных процедур (таблица 2) и сократить общее время на разработку.

Таблица 2

Этапы проектирования Средства автоматизации

Разработка технического задания МеСАО

Исследование магнитного поля проводника с измеряемым токов Е1сШ

Выбор способа измерения МеСАО

Выбор типа ЧЭ МеСАО

Определение количества ЧЭ в магнитной системе МеСАО

Выбор формы, размеров и материала магнитного концентратора МеСАО

Расчет методических погрешностей Е1ст

Расчет механических усилий в магнитной системе Е1с1Л

Разработка структуры АПК МеСАО, Рэрке

Распределение функций АПК между аналоговой и цифровыми частями Рэрхе

Выбор элементной базы АПК МеСАО

Разработка схемы обработки измерительной информации Р8р1се, АРЬАС, РСАО

Выбор канала связи и линии связи МеСАО

Разработка принципиальной схемы канала связи Рвргсе, АРЬАС, РСАО

Выбор способа питания МеСАО

Расчет формы, размеров и материала магнитного концентратора источника питания Е1стЛ

Расчет обмотки источника питания МаЙСАО

Разработка принципиальной схемы источника питания РБрюе, АРЬАС, РСАО

Конструирование печатных плат РСАО

Конструирование корпуса датчика АтоСАО

Создание комплекта конструкторской документации РСАО, РЭрке

В приложении приведены экранные формы разработанных программных средств САПР ДТ.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Определены параметры и характеристики ДЭВ, как объектов проектирования. Показано, что при проектировании датчиков необходимо совместно решать ряд задач, лежащих в различных областях техники и физики. Поэтому автоматизация проектирования ДЭВ требует комплексного подхода и использования САПР, специализированных в разных областях.

2. На примере ДТ выделены характеристики ДЭВ, влияющие на состаЕ проектных процедур, и особенности организации процесса проектирования Определен набор типовых проектных процедур. Установлена их логическая по следовательность. Проектные процедуры разделены на группы совместно вы полняемых.

3. Анализ наиболее распространенных современных САПР показал, что ш одна из существующих не может обеспечить комплексное проектировашк

ДЭВ. Поэтому при проектировании датчиков необходимо комплексное использование нескольких САПР и программ. Установлено, что большинство САПР и программ не позволяют проводить проектирование с учетом таких показателей датчиков, как точность и метрологическая надежность.

4. Для упрощения и унификации процесса проектирования ДЭВ предложено рассматривать их в виде АПК, т.е. набора функционально связанных аппаратных и программных (алгоритмических) блоков. Разработана обобщенная структурная схема ДТ в виде АПК. Разработан метод представления и анализа измерительных алгоритмов, реализуемых в ДТ при представлении его в виде АПК. Определено содержание, установлена информационная взаимосвязь и последовательность проектных процедур при автоматизированном проектировании АПК ДТ.

5. Показано, как при проектировании ДТ в виде микропроцессорного АПК решается задача компенсации температурной погрешности ЧЭ и задача проектирования стабильного источника питания датчика с высокими массогабарит-ными показателями. Модельное и экспериментальное исследование предложенных решений показало их эффективность.

6. Разработана методика создания математических машинно-ориентированных моделей ЧЭ датчиков. С использованием разработанной методики получены математические модели трех типов ЧЭ различной сложности: дискретного преобразователя Холла, простой и сложной магниточувствитель-ных микросхем. Погрешность моделирования не превышает 10 %.

7. Выявлены причины несходимости расчетов при моделировании структурных блоков АПК ДЭВ. Определены основные средства решения проблемы сходимости в программах, основанных на языке SPICE и его модификациях. Разработана методика достижения сходимости вычислений при расчете рабочей точки, анализе по постоянному току и переходных процессов.

8. Разработана структура САПР ДТ и схема расчетного блока САПР ДТ. Определены функциональные требования к средствам автоматизации отдельных проектных процедур, на основе которых выбраны инструментальные средства. Выбранные средства сформированы в интегрированную систему автоматизации проектирования ДТ.

9. Разработано алгоритмическое и программное обеспечение, автоматизирующие разработку расширенного технического задания, разработку структуры АПК ДТ, расчет магнитной системы ДТ.

10. Практическое применение разработанных средств автоматизации проектирования ДТ, совместно с существующими САПР позволило автоматизировать большинство проектных процедур и сократить общее время на разработку ориентировочно на 20 %.

11. Разработанные программные средства САПР Д'Г используются в ОАО «УКБП», г.Ульяновск и в учебном процессе УлГТУ.

По теме диссертации опубликованы следующие работы.

1. Ефименко В.М., Виноградов А.Б. Структуры электронных счетчиков электроэнергии на основе ОЭВМ. // Тез. докл. 27-ой НТК УлПИ, Ульяновск,4.2. 1993.-е. 64.

2. Ефименко В.М., Виноградов А.Б. Микропроцессорная система контроля потребителей электроэнергии. // Тез. докл. 28-ой НТК УлПИ, Ульяновск, 4.1. 1994.-с. 25-26.

3. Ефименко В.М., Виноградов А.Б., Прокопьев А.Ю. Микропроцессорньи датчик электрических параметров энергетических объектов. // Тез. докл. кон ференции "Датчики и преобразователи информации систем измерения, контро ля и управления" (Датчик-94). - Гурзуф, 1994 г.

4. Ефименко В.М., Виноградов А.Б., Шахмейстер Ю.Л. Микропроцессор ная система контроля потребителей электроэнергии. // Тез. докл. конференцш "Датчики и преобразователи информации систем измерения, контроля и управ ления" (Датчик-94). - Гурзуф, 1994 г.

5. Ефименко В.М., Виноградов А.Б. Микропроцессорная система контрол; потребителей электроэнергии. // Тез. докл. конференции "Ресурсосберегаюгцш технологии в машиностроении". - Рубцовск, 1994 г.

6. Виноградов А.Б. Источник питания датчиков, находящихся под высоки?, потенциалом. // Тез. докл. международ, конференции "Непрерывнологические i нейронные сети и модели". - Ульяновск, 1995 г.,Т.З, с. 52.

7. Виноградов А.Б. Измерительный преобразователь активной мощности. /, Тез. докл. 30-ой НТК УлГТУ, Ульяновск, 1996 г., Ч.1.- с. 11-12.

8. Виноградов А.Б. Исследование модели источника питания высоковольтных датчиков тока в среде PSPICE. // Тез. докл. всероссийской межвуз. НТК "Информационные технологии в электротехнике и электроэнергетике". - Чебоксары, 1996 г. - с. 173.

9. Виноградов А.Б. Исследование источников питания высоковольтны> датчиков тока с помощью программ аналогового моделирования. // Тез. докл НТК с международным участием "Проблемы промышленных электромеханических систем и перспективы их развития". - Ульяновск, 1996 г., 4.1, с. 92.

10. Виноградов А.Б., Ефименко В.М. Автономное питание датчиков мощ ности горного оборудования // Труды межвуз. Семинара "Автоматизация ТП i производств. Точность, качество и надежность конструкций и тех. систем". Самара, 1997, с. 23-24.

11. Виноградов А.Б., Ефименко В.М. Автоматизация контроля энергетических показателей холодильников при заводских испытаниях. Труды межвуз семинара "Автоматизация ТП и производств. Точность, качество и надежност! конструкций и тех. систем". Самара, 1997, с. 18-20.

12. Виноградов А.Б., Борисов В.А. Автоматизация контроля энергопотребления в горной промышленности. Труды межвуз. семинара "Автоматизация ТЕ и производств. Точность, качество и надежность конструкций и тех. систем' Самара, 1997, с. 11-12.

13. Борисов В.А., Виноградов А.Б. Электронный счетчик электроэнергии горного оборудования. Тез. докл. 31-ой НТК УлГТУ. Ульяновск, 1997, Ч. 1, с 10.

14. Виноградов А.Б. Применение систем Design Lab и APLAC в учебног* процессе. Тез. докл. 31-ой НТК УлГТУ. Ульяновск, 1997, Ч. 1, с. 11.

15. Виноградов А.Б. Решение проблем сходимости в программах схемотехнического синтеза. Тез. докл. междунар. НТК «Интерактивные системы Проблемы человеко-компыотерного взаимодействия». - Ульяновск: УлГТУ 1997, Ч. 1, с. 38.

16. Борисов В.А., Виноградов А.Б. Особенности исследования датчико1 тока с помощью систем схемотехнического синтеза. Тез. докл. междунар. НТК «Интерактивные системы: Проблемы человеко-компьютерного взаимодействия». - Ульяновск, 1997, Ч. 1, с. 39.

17. Виноградов А.Б., Новиков A.A., Новикова И.А. Применение САПР npi исследовании стрелочных электроизмерительных приборов. Тез. докл. междунар. НТК «Интерактивные системы: Проблемы человеко-компыотерного взаимодействия». - Ульяновск: УлГТУ, 1997, Ч. 1, с. 49-50.

18. Винофадов А.Б., Савицкий В.А. Проектирование измерительных устройств с применением схемотехнических САПР. Тез. докл. всероссийской мо-

подежной НТК «Информационные и кибернетические системы управления и их элементы». - Уфа: УГАТУ, 1997, с. 268.

19. Виноградов А.Б., Савицкий В.А. Использование схемотехнических САПР для проектирования измерительных устройств. Тезисы докл. НПК «Новые методы, средства и технологии в науке, промышленности и экономике» (НМСТ-97). - Ульяновск: УлГТУ, 1997, 4.1, стр. 50-51.

20. Виноградов А.Б. Эволюция модели объекта автоматизированного проектирования. Тез. докл. 33-й НТК УлГТУ. Ульяновск, 1999, Ч. 2, с. 32-33.

21. Виноградов А.Б., Савицкий В.А., Шерсков Д.С.Формирование технического задания в программе MeCAD. Тез. докл. 33-ой НТК УлГТУ. Ульяновск, 1999,4.2, с. 33-34.

22. Борисов A.A., Виноградов А.Б. Модель магниточувствительной микросхемы AD22151. Тез. докл. 33-ой НТК УлГТУ. Ульяновск, 1999, Ч. 2, с. 36-37.

23. Виноградов А.Б. Компенсация температурных погрешностей выско-вольтных датчиков тока./ УлГТУ. - Ульяновск, 1997. Депонир. в ВИНИТИ 02.04.97 N 1054-В97. -Юс.

24. Виноградов А.Б. Решение проблем сходимости в программах схемо-синтеза. / УлГТУ. - Ульяновск, 1997. Депонир. в ВИНИТИ 17.07.97 N 2456-В97. -33 с.

25. Виноградов А.Б., Багаутдинова А.Г., Толкачев А.Ф. Установка для исследования бесконтактных токоизмерительных устройств. / УлГТУ. - Ульяновск, 1998. Депонир. в ВИНИТИ 26.05.98 № 1624-В98. - 5 с.

26. Виноградов А.Б., Савицкий В.А. Моделирование токоизмерительных устройств с датчиком Холла в программе APLAC. / УлГТУ. - Ульяновск, 1998. Депонир. в ВИНИТИ 29.05.98 № 1Ö43-B98. - 10 с.

27. Виноградов А.Б. Способ компенсации температурной погрешности датчика Холла с дополнительным сигналом / УлГТУ. - Ульяновск, 1998. Депонир. в ВИНИТИ 15.06.98 № 1807-В98. - 10 с.

28. Виноградов А.Б., Киселев С.К. Особенности автоматизации проектирования измерительных устройств. В сборнике научных трудов «Информационные технологии, системы и приборы». - Ульяновск, 1998. - С. 12-15.

29. Виноградов А.Б., Савицкий В.А. Моделирование полупроводниковых магниточувствительных ИС фирмы Allegro MicroSystems. / УлГТУ. - Ульяновск, 1998. Депонир. в ВИНИТИ 18.12.98 № 3742-В98. - 9 с.

30. Виноградов А.Б., Борисов A.A. Модель магниточувствительной микросхемы AD22151/ УлГТУ. - Ульяновск, 1998. Депонир. в ВИНИТИ 29.03.99 № 956-В99. - 23 с.

31. Виноградов А.Б., Борисов В.А., Денисов Ю.Е. Проектирование измерительных устройств с применением технологии моделирования. В сборнике «Методы и средства преобразования информации». Ульяновск: УлГТУ, 1998. С. 34-41.

32. Виноградов А.Б. Технология решения проблем сходимости в программах моделирования. В сборнике «Методы и средства преобразования информации». Ульяновск: УлГТУ, 1998. С. 57-62.

33. Виноградов А.Б. Классификация методов бесконтактного измерения большого тока по физическому эффекту. - Ульяновск, 1999. Депонир. в ВИНИТИ 17.09.99 № 2863-В99. - 30 с.

Подписано в печать 3.11.2000. Формат 60x84/16. Бумага писчая. Усл. печ. л. 1,17. Уч.- изд. л. 1.12. Тираж 100 экз. Заказ ¡сзб

Ульяновский государственный технический университет,

432027, Ульяновск, ул. Сев. Венец, 32.

Типография УлГТУ, 432027, Ульяновск, ул. Сев. Венец, 32.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ДАТЧИКА ТОКА КАК ОБЪЕКТА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ.

1.1. Системный анализ датчика тока как объекта проектирования

1.1.1. Назначение и классификация датчиков тока.

1.1.2. Основные параметры и характеристики.

1.2. Общий подход к проектированию датчиков тока как сложных систем.

1.2.1. Структура процесса проектирования датчиков тока.

1.2.2. Информационное взаимодействие этапов проектирования

1.2.3. Итерационность и ветвление процесса проектирования.

1.3. Анализ современных средств САПР для проектирования датчиков тока.

1.3.1. Инструментальные средства структурного синтеза.

1.3.2. Инструментальные средства проектирования принципиальных электрических схем.

1.3.3. Инструментальные средства проектирования магнитной системы датчика тока.

1.3.4. Инструментальные средства конструирования датчиков тока.

1.4. Результаты и выводы.

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА БЕСКОНТАКТНЫХ МИКРОПРОЦЕССОРНЫХ ДАТЧИКОВ БОЛЬШОГО ТОКА.

2.1. Разработка структурных схем датчиков тока с использованием микропроцессорной техники.

2.1.1. Анализ структурных схем датчиков тока как микропроцессорных измерительных устройств.

2.1.2. Обобщающая структурная схема датчика как аппаратно-программный комплекс.

2.2. Разработка аппаратных и алгоритмических средств компенсации температурной погрешности в микропроцессорных датчиках тока.

2.2.1. Анализ причин возникновения температурных погрешностей датчиков тока.

2.2.2. Анализ известных средств компенсации.

2.2.3. Разработка способов компенсации температурной погрешности.

2.2.4. Результаты моделирования.

2.3. Разработка и исследование источников питания микропроцессорных датчиков тока.

2.3.1. Постановка проблемы питания датчиков тока.

2.3.2. Классификация и анализ методов питания датчиков тока.

2.3.3. Разработка источника питания датчиков тока.

2.3.4. Моделирование источников питания.

2.4. Результаты и выводы.

ГЛАВА 3. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ И МОДЕЛИРОВАНИЯ

ДАТЧИКОВ.

3.1. Моделирование датчика тока, как сложного микропроцессорного устройства.

3.1.1. Место моделирования в процессе проектирования современных измерительных устройств.

3.1.2. Особенности моделирования измерительных устройств.

3.1.3. Покрытие моделями датчика тока.

3.1.4. Обоснование выбора элементов для моделирования датчиков тока.

3.2. Методика построения математических моделей чувствительных элементов.

3.2.1. Анализ чувствительных элементов как объектов моделирования.

3.2.2. Классификация моделей чувствительных элементов.

3.2.3. Методика построения моделей чувствительных элементов

3.2.4. Результаты использования методики.

3.3. Устранение проблем сходимости при моделировании элементов датчиков тока.

3.3.1. Анализ проблемы сходимости расчетов.

3.3.2. Средства улучшения сходимости вычислений.

3.3.3. Методика устранения причин несходимости.

3.4. Результаты и выводы.

ГЛАВА 4. АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ДАТЧИКОВ

ТОКА.

4.1. Разработка процесса автоматизированного проектирования датчика тока.

4.1.1. Классификация задач синтеза.

4.1.2. Определение степени автоматизации этапов проектирования датчиков тока.

4.1.3. Постановка задач автоматизации проектирования.

4.1.4. Основные элементы САПР датчиков тока.

4.1.5. Структурная схема расчетного блока САПР датчиков тока

4.2. Реализация процесса автоматизированного проектирования датчиков тока.

4.2.1. Разработка процесса и выбор средств автоматизированного проектирования.

4.2.2. Разработка алгоритмических и программных средств автоматизированного проектирования датчиков.

4.2.3. Описание программы MeCAD и работа с ней.

4.3. Разработка датчика тока с использованием разработанных средств автоматизации проектирования.

4.4. Результаты и выводы.

Современный датчик электрических величин (ДЭВ) представляет собой сложную систему, характеристики которой определяются такими разнородными частями как аналоговые и цифровые электронные схемы, реализуемые методы и алгоритмы измерений, конструктивные особенности устройства.

Сегодня микроэлектроника позволяет использовать в датчиках элементную базу с высокой степенью интеграции. Становиться возможным встраивание в датчик 32-разрядных процессоров с тактовыми частотами в сотни мегагерц, 24-разрядных точных АЦП. Помещение вычислительной мощности в первичных измерительных преобразователях позволяет за счет обработки измерительной информации значительно повысить их точность. Обычным становится требование «интеллектуальности» датчика, т.е. реализации им функций оценки достоверности измерительной информации, адаптации алгоритма измерения и обработки данных при изменении внешних условий измерений, самотестирования, сжатия и кодирования данных для хранения и передачи в ИИС.

Все это приводит к тому, что процесс проектирования датчиков электрических величин становится чрезвычайно сложным и приобретает системный характер. Преодоление барьера сложности возможно при условии высокой степени автоматизации процесса проектирования. Большая доля проектных процедур (выбор метода измерения и архитектуры устройства, функциональная фрагментация алгоритмических и программных средств, декомпозиция и т.д.) должна выполняться полуавтоматически в интерактивном режиме, а часть - автоматически.

ДЭВ как объекты для разработки их САПР обладают следующими положительными особенностями:

- возможностью построения их на основе типовых структур;

- унифицированными средствами соединения звеньев структуры.

В тоже время ряд особенностей датчиков затрудняет автоматизацию их проектирования:

- реконфигурируемая структура для оптимальной реализации математических операций и вычислительной обработки;

- разнородность принципов физической реализации отдельных частей датчиков (в датчике присутствуют механические, электрические и программные части);

- измерительное преобразование реализуется аппаратно и программно;

- необходимость решения в процессе проектирования большого числа сложно формализуемых операций (выбор физического эффекта, разделение операций, выполняемых датчиком, на аппаратные и программные и т.п.);

- необходимость оценки влияния проектируемых элементов ДЭВ на метрологические характеристики.

Эти особенности ДЭВ как объектов проектирования сегодня предопределили ситуацию, когда проектирование ИВК или ИИС (как объектов полностью состоящих из типовых, унифицированных узлов сопрягаемых стандартными способами) проще, чем проектирование датчиков. В настоящее время разработка датчиков электрических величин во многом индивидуальна, и лишь для выполнения отдельных наиболее формализованных этапов (моделирование электрических схем, разработка печатных плат и т.п.) используются известные средства САПР.

Важную роль при высокой сложности разрабатываемого датчика и индивидуальном характере проектирования играет составление корректного и полного ТЗ. При проектировании специализированного ДЭВ разработчику часто требуется перед ответом на вопрос «как измерять», ответить на вопрос «что измерять». Перед началом разработки необходимо обеспечить полноту сведений об измеряемом параметре или объекте измерения (диапазон изменения, частотные характеристики, точность измерения и т.п.), а также о целях измерения (характер реализуемых измерений, виды представления измеренных значений параметра, предполагаемая дальнейшая обработка данных, использование для построения контуров управления и т.д.). В наилучшем случае эта информация передается разработчику заказчиком или привлекаемым экспертом в области измерений. На практике чаще всего разработчик должен сам получить недостающие сведения, анализируя соответствующую техническую литературу или эмпирически исследуя объект измерения. Для снижения затрат на опытную реализацию спроектированного датчика и его испытания необходимо иметь средства быстрой оценки качества вырабатываемого решения. Для этих целей служит механизм моделирования проектируемого устройства (в различных рабочих предельных и аварийных режимах). Моделирование устройства с учетом объекта измерения, представляемого своей математической моделью, позволит оперативно дополнять и конкретизировать требования на разработку.

Особый характер приобретает оптимизация датчика, как системы. Процедура оптимизации становится многоуровневой: наиболее простые задачи оптимизации элементов конструкции и частей программы решаются автоматически соответствующими программными компонентами (программами анализа электрических схем с возможностью параметрической оптимизации элементов, программами разработки печатных узлов, оптимизирующими трансляторами с языков программирования и т.п.). На этом уровне в качестве критериев оптимальности выступают достаточно простые «физические» характеристики, например, при оптимизации размещения ЭРЭ и разводки печатной платы - длина проводников и габариты печатной платы, при оптимизации программ - быстродействие или объем занимаемой памяти. Однако наиболее комплексные характеристики устройства такие, например, как метрологические, могут определяться различными средствами. Одинаковая точность измерений может быть достигнута использованием в конструкции датчика многоразрядного аналого-цифрового преобразователя и высокостабильного источника опорного напряжения, или может быть получена соответствующей математической обработкой измеренных данных (статистическая обработка, вычисление и исключение динамических погрешностей, периодическая корректировка градуировочных характеристик и т.п.). Если для сравнения вариантов устройства использовать традиционные критерии качества, учитывающие только его «физические» характеристики (надежность, стоимость и т.п.), то, очевидно, предпочтительным окажется второй вариант. Однако при этом никоим образом не будут учтены затраты на алгоритмизацию задачи обработки данных, ее программирование, отладку и тестирование программы, надежность функционирования программы в ходе эксплуатации средства. Тем более не будет учтено время разработки, которое растет экспоненциально с ростом сложности программы. Для сравнения разных вариантов ДЭВ необходимы более общие критерии, которые бы позволяли комплексно оценивать аппаратные и алгоритмические компоненты устройства. Разработка таких критериев чаще всего ведется на базе теории информации, позволяющей связать характеристики обрабатываемых сигналов -частотные характеристики, диапазоны изменения, дискретность и квантован-ность, быстродействие, помехоустойчивость и надежность, ошибки при выполнении математической и логической обработке сигналов.

В последнее время растет число работ, посвященных автоматизации проектирования специализированных датчиков и устройств [60, 6, 90, 69, 86, 49]. Общий план этих работ следующий: описание объекта проектирования как объекта автоматизации проектирования, разработка моделей объекта проектирования, формализация проектных процедур, разработка алгоритмического и программного обеспечения САПР, разработка методологии проектирования.

Объект проектирования представляется набором математических моделей, связанных между собой и являющихся результатом последовательного уточнения моделей верхнего уровня. Удобнее представить модель проектируемого измерительного устройства в виде трехуровневой иерархии:

- общее описание свойств, параметров, характеристик измерительного устройства; например, в виде функции преобразования;

- совокупность математических описаний отдельных блоков устройства согласно структурной схеме;

- математические модели отдельных ЭРЭ и материалов.

Таким образом, САПР ДЭВ должна интегрировать в себе следующие компоненты - систему моделирования объекта измерения и проектируемого устройства, средства разработки и анализа аналоговых, дискретных, цифровых и смешанных электронных схем, средства конструкторского проектирования, средства разработки и исследования алгоритмов измерения и их программной реализации, средства комплексной аппаратно-алгоритмической оценки альтернативных вариантов устройства на разных этапах проектирования и средства проведения интерактивной оптимизации.

Целью работы является разработка средств САПР датчиков электрических величин, которые бы позволили максимально выполнять в автоматическом режиме индивидуальное проектирование датчиков, с учетом особенностей используемых микропроцессорных средств, оценивать проектные решения и управлять ходом проектирования.

Для достижения цели в диссертации решаются следующие задачи.

1. Проведение системного анализа ДЭВ, как объектов проектирования, оценка пригодности существующих средств САПР для решения задачи их проектирования.

2. Разработка общего подхода к автоматизированному проектированию ДЭВ как сложных микропроцессорных систем.

3. Разработка обобщенной структурной схемы МП ДЭВ, анализ особенностей функционирования и построения датчиков с применением МП техники.

4. Разработка математических моделей отдельных частей ДЭВ ориентированных на использование в существующих САПР и методики создания таких моделей.

5. Анализ особенностей моделирования ДЭВ как сложных МП систем и разработка методов достижения корректного результата моделирования.

6. Разработка элементов САПР ДЭВ (структурной схемы САПР ДЭВ, схемы расчетного блока САПР ДЭВ, алгоритмических и программных средств автоматизированного проектирования ДЭВ).

7. Разработка методики автоматизированного проектирования датчиков.

Основой для создания средств САПР автоматизации индивидуального проектирования ДЭВ предлагается подход, когда датчик ДЭВ рассматривается в виде, так называемого, аппаратно-программного комплекса, что позволяет выделять функции присущие каждой из частей, формализовать и унифицировать проектные процедуры относящиеся к разработке в отдельности составляющих такого комплекса, учесть их взаимное влияние друг на друга.

Особенностью построения текста диссертации является то, что общие положения по разработке средств автоматизированного проектирования ДЭВ для пояснения особенностей их использования и реализации конкретизированы для определенного типа датчика - бесконтактного датчика большого тока. Среди датчиков электрических величин бесконтактные датчики больших токов являются одними из самых сложных по конструкции и содержат наибольшее количество сложно формализуемых проектных процедур. Требование бесконтактности измерения определяет метод измерения электрического тока по величине магнитного поля провода с током. Чувствительные элементы могут строиться на базе всех физических проявлений магнитного поля. Схема усиления и обработки сигнала чувствительного элемента может быть выполнена с помощью аналоговых и цифровых элементов. Остальные части датчика - источник питания и выходной интерфейс - также могут быть реализованы многими способами. При моделировании датчика необходимо использовать большое число математических методов и программ анализа его компонентов (метод конечных элементов - для анализа магнитных полей в концентраторе датчика, правила Киргофа - для анализа электрических схем, математическое описание упругой деформации границ доменов - для анализа процессов в магнитном концентраторе и т.д.). Для анализа электрических схем возможно применение схемотехнических САПР. Сложность использования таких САПР заключается в отсутствии для них моделей чувствительных элементов. Известна лишь модель датчика Холла фирмы F.W. Bell, реализованная на языке SPICE, которую невозможно использовать для отечественных датчиков Холла.

В датчиках тока используется большое количество схемотехнических и алгоритмических способов компенсации погрешностей, трудно поддающихся формализации. Автоматизированное проектирование датчиков невозможно без учета влияния этих способов на работу устройства в целом.

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из^наименования, 2 приложений и содержит /«^машинописных страниц основного текста, иллюстрированаЭДрисунком и ^таблицами. Структура диссертации приведена на рисунке ниже.

Основные результаты работы можно сформулировать следующим образом.

1. На основе анализа областей использования и условий применения ДЭВ определены их параметры и характеристики, как объектов проектирования. Показано, что для организации процесса проектирования ДЭВ необходимо совместно решать ряд задач, относящихся к различным областям техники, поэтому с точки зрения проектирования они являются сложными системами. Автоматизация их проектирования требует комплексного подхода и использования САПР, специализованных в разных областях техники.

2. Для конкретизации проводимых исследований и разработок в качестве объекта исследований выбран бесконтактный датчик больших электрических токов. На основании проведенной классификации методов и средств бесконтактного измерения тока, обзора областей и условий применения ДТ в электроэнергетических системах сформулированы требования к ним, как к объектам проектирования. Показано, что датчики токов при проектировании являются типичными представителями ДЭВ. На примере ДТ выделены характеристики ДЭВ, влияющие на состав проектных процедур и особенности организации процесса проектирования. Определен набор типовых проектных процедур, которые необходимо реализовать при разработке ДЭВ. Установлена их логическая последовательность, проектные процедуры разделены на группы в соответствии с группами совместно решаемых проектных задач.

3. Проведен анализ наиболее распространенных современных САПР, которые используются для проектирования ДТ. Показано, что ни одна из существующих не может обеспечить комплексное проектирование ДТ. Для организации качественного проектирования необходимо комплексное использование нескольких САПР и программ. Установлено, что большинство САПР и программ не позволяют проводить проектирование с учетом таких показателей качества ДТ, как точность и метрологическая надежность. Показано, что для организации автоматизированного проектирования должны существовать математические модели элементов ДТ, ориентированные на машинную реализацию в среде соответствующих САПР.

4. Для унификации процесса проектирования ДЭВ предложено рассматривать их в виде АПК, т.е. набора функционально связанных аппаратных и программных (алгоритмических) блоков. Разработана обобщенная структурная схема ДТ в виде аппаратно-программного комплекса, обобщающая известные структурные схемы ДТ. Показано разделение функций в измерительном устройстве по различным блокам АПК. Разработан метод представления и анализа измерительных алгоритмов, реализуемых в ДТ при представлении его в виде АПК. Определено содержание и проведена систематизация процедур процесса проектирования ДТ, как АПК. Установлена информационная взаимосвязь и последовательность проектных процедур, проведен анализ различных вариантов построения процесса проектирования.

5. Показано, как при проектировании ДТ в виде микропроцессорного АПК решается задача компенсации температурной погрешности ЧЭ и задача проектирования стабильного источника питания датчика с высокими массогабарит-ными показателями. Оба полученных технических решения являются оригинальными и имеют более высокие характеристики, чем известные. Проведенное модельное исследование предложенных проектных решений показало их эффективность, а также продемонстрировало достоинства представления датчика в виде АПК.

6. Установлено, что среди существующих моделей ЭРЭ для наиболее распространенных современных САПР нет средств моделирования ЧЭ ДЭВ. Множественность типов ЧЭ определяет задачу разработки методики создания математических моделей ЧЭ датчиков. Такая методика была разработана, она ориентированна на машинную реализацию в среде средств автоматизированного моделирования электронных устройств.

С использованием разработанной методики получены математические модели трех типов ЧЭ различной сложности: дискретного преобразователя Холла, простой и сложной магниточувствительной микросхемы. Сравнение полученных характеристик моделей ЧЭ с их паспортными данными показало, что погрешность моделирования не превышает 10 %, и их можно использовать при автоматизированном проектировании и моделировании датчиков; сравнение также доказывает корректность и применимость разработанной методики.

7. Практическое моделирование элементов АПК датчиков показало, что при использовании существующих САПР наиболее часто встречающейся проблемой является несходимость расчетов. Выявлены причины возникновения несходимости расчетов и их связь с условиями моделирования элементов. Определены основные средства решения проблемы сходимости в программах, основанных на языке SPICE и его модификациях. Разработана методика достижения сходимости расчетов при моделировании структурных блоков АПК ДЭВ при расчетах рабочей точки, анализе по постоянному току, анализе переходных процессов.

8. Разработана структура САПР ДТ и схема расчетного блока САПР ДТ, позволяющие на базе обобщенной структурной схемы ДТ в виде АПК автоматизировать процесс проектирования. Определены функциональные требования к средствам автоматизации отдельных проектных процедур, на основе которых выбраны инструментальные средства автоматизации. Данные средства сформированы в интегрированную систему автоматизации проектирования ДТ.

9. Для реализации автоматизированного процесса проектирования ДТ:

- определен необходимый состав и сформированы базы данных известных технических решений отдельных блоков аппаратно-программного комплекса;

- предложен алгоритм формирования классификационного индекса технического решения на основе технического задания на разработку датчика, позволяющий выделять из БД подходящие блоки АПК;

- разработаны алгоритмические и программные средства, автоматизирующие разработку расширенного технического задания на проектирование ДТ;

- разработаны алгоритмические и программные средства, автоматизирующие разработку структурной схемы ДТ;

- разработаны алгоритмические и программные средства автоматизации проектирования магнитной измерительной системы ДТ;

243

- разработанные средства проинтегрированы в систему автоматизации проектирования ДТ.

10. Показано практическое применение разработанных средств автоматизации проектирования ДТ, совместное использование которых с существующими САПР позволило автоматизировать большинство выделенных типовых проектных процедур и сократить общее время на разработку ориентировочно на 20 %.

11. Разработанные программные средства САПР ДТ используются в ОАО «УКБП» и в учебном процессе в УлГТУ.

Заключение

1. А. с. № 1339465 (СССР), МКИ G01R33/06 // G01R19/00. Устройство для бесконтактного измерения токов / Разин Г.И., Щелкин А.П. Опубл. 1974, Бюл. №35.

2. А. с. № 1361524 (СССР), Способ регулирования тока в нагрузке, питаемой от источника тока через согласующий трансформатор с обмоткой управления И.В. Волков, С.И. Закревский, Ю.И. Стародумов и др., G05F 1/46, Н02М 7/155, опуб. БИ N47 1987.

3. А. с. № 1691797 AI, СССР, МКИ G01R33/06. Устройство для бесконтактного измерения тока / Артамонов А.Б., Заливский И.Э., Колесник Ф.П. и др. -Опубл. 1991, Бюл. №42.

4. А. с. № 1725138 (СССР), МКИ G01R19/00. Способ бесконтактного измерения электрического тока / Долгих В.В., Есаулов A.B., Кириевский Е.В. и др. -Опубл. 1992, Бюл. № 13.

5. А. с. № 1830144 (СССР), Устройство для питания комплектов релейной защиты А.Ф. Березовский, И.С. Богачева, G05F 1/46, опубл. - БИ N27 1993.

6. Аветисян Д.А. Основы автоматизированного проектирования электромеханических преобразователей. М.: Высшая школа, 1976.

7. Автоматизация электроэнергетических систем: учебное пособие для вузов/ О.П. Алексеев, B.JI. Козис, В.В. Кривенков и др.; Под ред. В.П. Морозкина и Д. Энгелаге. М.: Энергоатомиздат, 1994. - 448 с.

8. Андреев Ю.А., Абрамзон Г.В. Преобразователи тока для измерения без разрыва цепи. Д.: Энергия. Ленингр. отд-ние, 1979. 144 с.

9. Архангельский А.Я. Pspice и Design Center. В 2-х ч. Часть 1. Схемотехническое моделирование. Модели элементов. Макромоделирование. Учебное пособие. М.: МИФИ, 1996. 236.

10. Барзилович В.М. 1962. Высоковольтные трансформаторы тока.

11. Богатенков И.М., Янчус Э.И. Измерение напряжений и токов в высоковольтных установках: Уч. пособие. Ленинградский политех 1986.-60 с.

12. Быков В.П. Методическое обеспечение САПР в машиностроении. Л.: Машиностроение, Ленингр. отд., 1989. 255 с.

13. Велев Ц. Г., Коваленко А. Е. Композиционная модель процесса проектирования в проблемно ориентированной САПР прикладного программного обеспечения.

14. Веников В.А. Теория подобия и моделирования (применительно к задачам электроэнергетики). Учеб. пособие для вузов. М.: Высш. школа, 1976. -479 с.

15. Виноградов А.Б. Исследование модели источника питания высоковольтных датчиков тока в среде Рзрке. Тез. докл. всероссийск. межвуз. конфер. «Информационные технологии в электротехнике и электроэнергетике». Чебоксары, 1996, с. 173.

16. Виноградов А.Б. Источник питания датчиков, находящихся под высоким потенциалом. Тез. докл. Междун. конфер. «Непрерывно-логические и нейронные сети и модели». Ульяновск: УлГТУ, 1995, Т. 3, с. 52.

17. Виноградов А.Б. Классификация методов бесконтактного измерения большого тока по физическому эффекту. Ульяновск, 1999. Депонир. в ВИНИТИ 17.09.99 № 2863-В99. - 30 с.

18. Виноградов А.Б. Компенсация температурных погрешностей высоковольтных датчиков тока./ УлГТУ. Ульяновск, 1997. Депонир. в ВИНИТИ 02.04.97 N 1054-В97.- Юс.

19. Виноградов А.Б. Проектирование измерительных устройств с применением схемотехнических САПР. Тез. докл. всероссийской молодежной НТК «Информационные и кибернетические системы управления и их элементы». -Уфа: УГАТУ, 1997, с. 268.

20. Виноградов А.Б. Способ компенсации температурной погрешности датчика Холла с дополнительным сигналом / УлГТУ. Ульяновск, 1998. Депо-нир. в ВИНИТИ 15.06.98 N 1807-В98.

21. Виноградов А.Б. Эволюция модели объекта автоматизированного проектирования. Тез. докл. 33-й НТК УлГТУ. Ульяновск, 1999, Ч. 2, с. 32-33.

22. Виноградов А.Б., Борисов A.A. Модель магниточувствительной микросхемы AD22151/ УлГТУ. Ульяновск, 1998. Депонир. в ВИНИТИ 29.03.99 N 956-В99. - 23 с.

23. Виноградов А.Б., Борисов В.А. Особенности исследования датчиков тока с помощью систем схемотехнического синтеза. Тез. докл. междунар. НТК «Интерактивные системы: Проблемы человеко-компьютерного взаимодействия». Ульяновск, 1997, Ч. 1, с. 39.

24. Виноградов А.Б., Борисов В.А., Денисов Ю.Е. Проектирование измерительных устройств с применением технологии моделирования. В сборнике «Методы и средства преобразования информации». Ульяновск: УлГТУ, 1998. С. 34-41.

25. Виноградов А.Б., Ефименко В.М. Структуры электронных счетчиков электроэнергии на основе ОЭВМ. / Сборник тез. докл. 27-ой НТК УлПТИ, Ульяновск, Ч. 2. 1993.-с. 64.

26. Виноградов А.Б., Ефименко В.М., Прокопьев А. Микропроцессорный датчик электрических параметров энергетических объектов. Тез. докл. конфер. «Датчики и преобразователи информации систем измерения, контроля и управления» (Датчик-94), Гурзуф, 1994.

27. Виноградов А.Б., Киселев С.К. Применение САПР PCAD для разработки печатных плат. Методические указания к курсовому проектированию. Ульяновск: УлГТУ, 1996 г. 48 с.

28. Виноградов А.Б., Савицкий В.А. Моделирование полупроводниковых магниточувствительных ИС фирмы Allegro MicroSystems. / УлГТУ. Ульяновск, 1998. Депонир. в ВИНИТИ 18.12.98 N 3742-В98. - 9 с.

29. Виноградов А.Б., Савицкий В.А. Моделирование токоизмерительных устройств с датчиком Холла в программе APLAC. / УлГТУ. Ульяновск, 1998. Депонир. в ВИНИТИ 29.05.98 № 1643-В98. - 10 с.

30. Воскресенский A.A., Казанский В.Е. Питание релейной защиты от трансформаторов тока с шунтом // Электричество. 1966. - № 2. - С. 74-75.

31. Гальваномагнитные преобразователи в измерительной технике / В.В. Брайко, И.П. Гринберг, Д.В. Ковальчук и др.; Под ред. С.Г. Таранова. М.: Энергоатомиздат, 1984. - 360 с.

32. Гольдштейн И.В. Измерительные трансформаторы. М.: Гостехиздат, 1930.- 135 с.

33. ГОСТ 7746-89. Трансформаторы тока.

34. ГОСТ 23624-79. Трансформаторы измерительные лабораторные.

35. ГОСТ 25123-82 (CT СЭВ 1625-79) Техническое задание. Порядок построения, изложения и оформления.

36. Грановский В.А. Динамические измерения. Л.: Энергоатомиздат, 1984.-220 с.

37. Гуткин J1.C. Оптимизация радиоэлектронных устройств по совокупности показателей качества. М.: Сов. радио, 1975. - 368 с.

38. Дятлов А.Ю. Моделирование и синтез градуировочных характеристик электромагнитных измерительных механизмов. Автореферат на соискание ученой степени кандидата технических наук. Ульяновск: УлГТУ, 1996. 23 с.

39. Ерохин А.К., Иванец В.А., Климовская А.И., Немиш И.Ю. Комбинированные датчики магнитной индукции и температуры.

40. Ефимов В.И., Милютин О.И., Киреев Ю.Н. Автоматизированное проектирование систем электроснабжения транспортных машин. JL: Политехника, 1991.-252 с.

41. Зубков В.П., Крастина А.Д. Оптико-электронные методы измерения тока и напряжения в установках высокого напряжения. (Обзор), М.: Информ-энерго, 1975.-97 с.

42. Иванов В.Н. Интеллектуальные средства измерений // Приборы и системы управления. 1986. - N 2. - С. 21-23.

43. Иванов В.Н., Кавалеров Г.И. Теоретические аспекты интеллектуализации измерительных систем / Измерительная техника, 1991, N10, стр. 8.

44. Измерения в электронике: Справочник/В.А. Кузнецов, В.А. Долгов, В.М. Коневских и др.; Под ред. В.А. Кузнецова. М.: Энергоатомиздат, 1987. -512 с.

45. Интегральные полупроводниковые датчики магнитного поля. ТИИЭР, т. 74, N8, 1986. С. 60-96.

46. Интеллектуальные датчики измерения тока (д.и.т.) // Приборы и системы управления, № 8, 1997, с. 42.

47. Кадель В.И. Проектирование систем и устройств вторичного электропитания радиоэлектронных средств. М.: Радио и связь, 1990. - 224 с.

48. Казаков М.К. Измерение больших постоянных токов без разрыва электрической цепи. Ульяновск: УлГТУ, 1997. 152 с.

49. Казанский В.Е. Измерительные преобразователи тока в релейной защите. М.: Энергоатомиздат, 1988. - 240 с.

50. Казанский В.Е. Трансформаторы тока в устройствах релейной защиты и автоматики. Москва: Энергия, 1978

51. Кирин И.Г., Бессонов Е.В. Оптоэлектронный преобразователь тока. В сборнике «Информационно-управляющие системы энергофизическими установками»: Сб. ст. Ташкент: Фан, 1989. с. 18.

52. Кобус А., Тушинский Я. Датчики Холла и магниторезисторы. Пер. с польск. В.И. Тихонова и К.Б. Макидонской, под ред. O.K. Хомерики. М.: Энергия, 1971. - 352 с.

53. Кошман В.И. Анализ режимов работы передающего устройства системы телеуправления по распределительным сетям. В кн. Применение вычислительной техники и автоматизация в электроэнергетических системах. Сб. науч. тр. Киев: Наук, думка, 1980, с. 156-168.

54. Кузнецов В.К. Трансформаторы усилительной и измерительной аппаратуры. 1969 г.

55. Кунце Х.-И. Методы физических измерений: Пер. с нем. М.: Мир, 1989.-216 с.

56. Мантуров О.В. Курс высшей математики: Ряды. Уравнения математической физики. Теория функций комплексной переменной. Численные методы. Теория вероятностей: Учеб. для вузов. М.: Высш. шк., 1991. - 448 с.

57. Микропроцессорные системы и микроЭВМ в измерительной технике: Учеб. пособие для вузов/ А.Г. Филиппов, A.M. Аужбикович, В.М. Немчинов и др. М.: Энергоатомиздат, 1995. - 368 с.

58. Моделирование и автоматизация проектирования измерительных преобразователей тока / Б.С. Стогний, A.B. Кириленко, Г.В. Пуйло и др.; отв. ред. В.В. Рогоза, АН УССР, Институт электродинамики. Киев: Наукова думка, 1989.-267 с.

59. Мудров А.Е. Численные методы для ПЭВМ на языках Бейсик, Фортран и Паскаль. Томск: МП "РАСКО", 1991.-272 с.

60. Норенков И.П. Разработка систем автоматизированного проектирования. Учебник для вузов. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана. - 1994. - 207 с.

61. Островский JI.A. Основы общей теории электроизмерительных устройств. Д.: Энергия, 1971. - 544 с.

62. Панин В.В., Степанов Б.М. Практическая магнитометрия: Измерение магнитных полей и электрических токов с помощью пассивных индуктивных и холловских преобразователей. М.: Машиностроение. 1978. 112 с.

63. Паперно Л.Б. Бесконтактные токовые защиты электроустановок. М.: Энергоиздат, 1983.

64. Парселл Э. Электричество и магнетизм: Пер. с англ. под ред. А.И. Шальникова и А.О. Вайсенберга. М.: Наука, 1975. - 440 с.

65. Плахтиев A.M. Автокомпенсационные бесконтактные токоизмерители. ТашПИ 1981.-79 с.

66. Плахтиев A.M. Переносные бесконтактные токоизмерители. ТашПИ, 1979.- 51 с.

67. Применение методов имитационного моделирования для метрологического анализа процессорных измерительных средств и их блоков / М.М. Лубоч-кин, М.И. Павлович, B.C. Соболев и др. // Измерения. Контроль. Автоматизация. 1987. -N 1. - С. 3-14.

68. Прокунцев А.Ф., Юмаев P.M. Преобразование и обработка информации с датчиков физических величин. М.: Машиностроение, 1992. - 288 с.

69. Разин Г.И., Щелкин А.П. Бесконтактное измерение электрических токов. М: Атомиздат, 1974.-160 с.

70. Расчет электромагнитных элементов источников вторичного электропитания. /А.Н. Горский, Ю.С. Русин, Н.Р. Иванов, Л.А. Сергеева. М.: Радио и связь, 1988.-176 с.

71. Семенко Н.Г., Гамазов Ю.А. Измерительные преобразователи больших электрических токов и метрологическое обеспечение. М.: Изд. стандартов, 1984.-131 с.

72. Сигорский В.П., Петренко А.И. Алгоритмы анализа электронных схем. М.: Сов. радио, 1976. 608 с.

73. Советов Б.Я., Яковлев С.А. Моделирование систем: Учеб. для вузов по спец. «Автоматизир. Системы обработки информации и упр.» М.: Высш. школа, 1998.- 319 с.

74. Солнечные батареи, М., 1977.

75. Спектор С.А. Измерение больших постоянных токов. Л.: Энергия, 1978.

76. Сучков Д.И. Проектирование печатных плат в САПР P-CAD 4.5, Р-CAD 8.5 и ACCEL EDA. M.: Малип, 1997. - 576 с.

77. Стрельников Ю.Н. Теория, разработка и применение интерактивных конструкторских САПР. Диссертация на соискание ст. док. техн. наук. Ленинград, 1990.

78. Сто гний Б. С. Теория высоковольтных измерительных преобразователей переменного тока и напряжения.

79. Таранов С.Г. Методика расчета ЭДС Холла с учетом геометрических размеров пластины. В кн.: Повышение точности и автоматизации измерительных систем. Киев: Наукова думка, 1965. С. 119-123.

80. Трансформаторы тока/ В.В. Афанасьев, Н.М. Адоньев, В.М. Кибель и др. JL: Энергоатомиздат, 1989. 416 с.

81. Французов С.Г. Автоматизация проектирования магнитоэлектрических приборов. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Ульяновск, 1994.

82. Фельдман Б.Я. Соболев B.C. Цветков Э.И. Интеллектуализация измерений // Измерения. Контроль. Автоматизация. 1992, N 1-2.

83. Харкевич A.A. Теория преобразователей. М.: Госэнегроиздат, 1948.

84. Цветков Э.И. Процессорные измерительные средства. JL: Энергоатомиздат, 1989. - 224 с.

85. Численные методы. Волков Е.А.: Учебное пособие. М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1982. - 256 с.

86. Шваб А. Измерения на высоком напряжении: Измерительные приборы и способы измерения. Пер. с нем. М.: Энергоатомиздат 1983.-262 с.

87. Электротехнический справочник: В 3 т. 4-е изд., испр. и допол. - М.: Энергия, 1972.-Т. 2.-316 с.

88. Эпитаксиальные датчики Холла и их применение / Мизарбаев М.М., Потаенко К.Д., Тихонов В.И. и др. Ташкент: Фан, 1986. 215 с.

89. Яковлев Н.И. Бесконтактные электроизмерительные приборы для диагностирования электронной аппаратуры. Л.: Энергоатомиздат, 1990. - 256 с.

90. Яковлев Н.И. К расчету первичных преобразователей для бесконтактного измерения тока без охвата проводника // Труды ВНИИЭП. Методы расче252та и конструирования средств электроизмерительной техники. JL, 1974. - № 21.

91. AutoCAD 14. Русская и англоязычная версии / Э.Т. Романычева, Т.М. Сидорова, С.Ю. Сидоров, Т.Ю. Трошина. -М: ДМК, 1998.

92. D. С. Jiles and D. L. Atherton. Theory of Ferromagnetic Hysteresis, Journal of Magnetism and Magnetic Materials, Vol. 61, pp. 48 60, 1986.

93. Rogers A.J. Optical fibre current measurement // Proc. Soc. Photo-Opt. Instrum. Eng. 1983. 374p.

94. Strutt M.J.O. Neuere Anwendung des Halleffektes in halbleitenden binauren Verbindungen, Scientia Electrica, 4, 1958, 3, 92.