|
| |
 |
Электронные компоненты Мануалы 1.4. РЯДЫ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ НОМИНАЛОВ, РЕКОМЕНДУЕМЫХ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ДАТЧИКОВ При проектировании датчиков механических величин решения, принимаемые конструктором, сопровождаются назначением определенных значений конструктивных или метрологических параметров преобразователей. Несоблюдение стандартных значений номиналов этих параметров может привести к тому, что назначаемые числовые характеристики не будут соответствовать либо аналогичным характеристикам уже созданных устройств, либо параметрам приборов, которые будут разработаны в будущем. Чтобы избежать такого явления, используя опыт стандартизации, следует пользоваться рядами предпочтительных номиналов. Поскольку систематизированного изложения принципов построения и использования рядов номиналов в литературе по измерительной технике практически нет, целесообразно рассмотреть этот вопрос более подробно. Официальной датой появления рядов предпочтительных чисел считается 1879 г., когда французский военный инженер Ш. Ренар предложил ряд значений удельных весов единицы длины канатов, построенный по геометрической прогрессии со знаменателем <7 = /Тб«=.1 5849л.1,6. Из этого ряда, впоследствии условно обозначенного R5 (по первой букве фамилии автора), были образованы ряды R\0{q=YlO 1,25, R20{q = yWl,l2) и /?40 ( = тПо 1,06), положенные в основу рекомендаций ИСО и ГОСТ 8032-56. Однако в науке и технике ряды предпочтительных чисел появились значительно раньше. Еще во П веке до н. э. греческий астроном Гиппарх ввел подразделения всех видимых звезд по яркости в соответствии с градациями, построенными по геометрической прогрессии со знаменателем q = 2,5. В России Петр I в 1717 г. ввел в действие указ «О литии пушек и калибре оных», содержащий ступенчато-арифметические ряды видов ядер. Этот указ - один из первых примеров комплексного решения проблем образования функционально связанных рядов, поскольку он охватывал веса ядер, их диаметры (калибры) и длины стволов орудий, измеренные в калибрах. Русский ученый академик А. В. Гадолин предложил использовать для нормирования кинематических параметров металлорежущих станков (скоростей резания и подачи) ряды, основанные на геометрической прогрессии, и обосновал техническую и экономическую эффективность этого решения. С тех пор в станкостроении ряды, использующие геометрические прогрессии, получили самое широкое распространение [43]. Характерно, что именно в этой области проведено и наибольшее число работ, посвященных проблемам построения рядов и обоснованию их технико-экономической эффективности. При изучении исторического аспекташзоцесса развития рядов предпочтительных номиналов бросается глаза следующая закономерность: «центром кристаллизации» работ по теории рядов оказывается отрасль, связанная с созданием мшщн-орудий, для которых эти вопросы являются доминирующими. ПоЬтроение станков в соответствии с определенными математическим!} закономерностями наложило свой отпечаток и на их продукцию: геометрические параметры и поля допусков изделий машиностроения в основном уже соответствуют геометрической прогрессии. В настоящее время решается последний вопрос, доставшийся в наследство станкостроителям от того времени, когда основной была ручная, кустарная обработка металла, - вопрос номиналов диаметров и шагов резьб. И хотя стандартизация в машиностроении принесла колоссальный выигрыш не. только станкостроителям, но и потребителям продукции машиностроения, она до сих пор в основном является сферой приложения усилий разработчиков машин-орудий. Аналогичное положение складывается и в измерительной технике. И здесь стандартизация номиналов связана с созданием специализированных машин-орудий, но только орудий по переработке информации. Если рассматривать процесс измерений как процесс получения своеобразной готовой продукции - информации, то информационно-измерительная система является тем станком, на котором производится эта продукция. И подобно тому, как машиностроители могут на универсальных станках обрабатывать практически любую заготовку любой случайной формы с помощью ограниченного набора стандартных инструментов, так и измерители должны быть в состоянии «обработать» любой источник измерительной информации - контролируемый объект - с помоиу>ю ограниченного набора стандартных элементов ИИС, входящих в непосредственный контакт с объектом (заготовкой), т. е. с помощью стандартных датчиков. Продолжая аналогию между датчиком и металлообрабатывающим инструментом, можно заметить, что пропорция между числом выпускаемых станков и числом выпускаемых инструментов, которое на два порядка больше, сохраняется и для сочетания «электронные системы сбора д регистрации измерительной информации - датчики». Подобные многим инструментам, датчики встречаются с единственной заготовкой, после обработки которой они полностью исчерпывают заложенный в них ресурс. Наконец, такие параметры инструментов, пригодных для работы с различными станками, как универсальность и взаимозаменяемость, являются необходимыми и при создании комплектов датчиков, применяемых в различных ИИС. Все сказанное дает основание сделать вывод, что тенденции и методика стандартизации датчиков, по-видимому, будут еще долгое время повторять тенденции, отчетливо сформировавшиеся в области стандартизации металлообрабатывающего инструмента. В то же время специфика работы устройств по переработке информации, естественно, должна каким-то образом повлиять на конкретные решения в области стандартизации, и поэтому, например, механическое копирование рядов предпочтительных номиналов из других областей техники может оказаться недостаточно эффективным. Для иллюстрации этого положения целесообразно рассмотреть конкретные примеры рядов, заимствуемых измерительной техникой. В настоящее время в измерительной технике встречается в основном две категории рядов предпочтительных чисел: ряды, рекомендованные Международной организацией по стандартизации (ИСО) для общепромышленного применения и вошедшие в ГОСТ 8032-56, н ряды, разработанные значительно раньше Международной электротехнической комиссией (МЭК) для номиналов комплектующих изделий электро- и радиопромышленности (резисторов, конденсаторов). Ряды ИСО были разработаны специальным Техническим комитетом (ИСО/ТК19), который принял в 1953 г. международную рекомендацию по предпочтительным числам. В 1955 г. была принята также рекомендация (ИС0/Р17) «Руководство по применению предпочтительных чисел и рядов предпочтительных чисел». СССР, являясь активным членом Комитета ИС0/ТК19, участвовал в разработке этих рекомендаций, и действующий ГОСТ 8032-56 целиком основан на них. На основе указанных рекомендаций ИСО разработаны также национальные стандарты США, Англии, Франции, ГДР, ФРГ, ВНР, ПНР, ЧССР, СФРЮ и ряда других стран. ГОСТ 8032-56 в отличие от предшествующих стандартов является основой для установления номиналов параметров и размеров не только в машиностроении, но и во всех других отраслях народного хозяйства и, следовательно, служит базой для увязки между собой изделий промышленности всех видов. В ГОСТ 8032-56 установлены четыре основных ряда предпочтительных чисел (R5, R10, R20, R40) и один дополнительный (R80). Все они представляют собой десятичные ряды (т. е. повторяющиеся в каждом десятичном интервале) и имеют знаменатели, приведенные в табл. 1.1. Любой член ряда может быть вычислен по формуле а„ = aq"-, где а„ - п-й член ряда, ш - первый член ряда (основание ряда), q - знаменатель геометрической прогрессии. Поскольку точные значения членов.ряда, как правило, не выражаются десятичной дробью с конечным числом значащих цифр после запятой, в таблицах рядов номиналы в необходимых случаях округляются с точностью до 1,26%. 0 1 2 [ 3 ] 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 |