Экзамен. Классификация и особенности применения По назначению и характеру выполняемых работ системы автоматики разделяют
 Скачать 1.08 Mb.
|
|
Одна из особенностей датчика – практически полное отсутствие сопротивления. Итоговая скорость от конструкции не зависит. Датчики скорости: на что они влияют? Предназначение устройства заслуживает отдельного рассмотрения. Выделяют два основных: Сообщение водителю о том, с какой скоростью движется авто. Благодаря этому проще полностью соблюдать правила дорожного движения. Вторая функция – тоже передача информации, но только не водителю. Её получают другие узлы, функционирующие внутри авто. Информация представляет особую важность для редуктора ГБО, карбюратора, инжектора. У этих двигателей есть электроника, которая на основе полученных сведений регулирует работу мотора, когда он движется по инерции, либо поддерживает холостой ход. От того, исправен ли датчик скорости, зависит двигатель, как можно увидеть из предыдущих пунктов. Например, если заметен перерасход топлива – причиной вероятнее всего служит и неисправный датчик. Потому можно ответить и на вопрос о том, на что влияют любые виды датчиков скорости, стабильно дающие показания: Правильность, стабильность работы автомобиля. Безопасное дорожное движение.0 Датчики температуры. Классификация, назначение, применение. Датчики измерения температуры используются для контроля веществ в твердом, жидком или газообразном состоянии. В зависимости от целей применения, схема строения прибора будет видоизменяться. Но чтобы выбрать подходящий инструмент необходимо обращать внимание на одни и те же нюансы. Термопара Датчик включает в себя две проволоки из разных металлов, спаянных между собой. Для отношения концов друг с другом в зоне постоянной температуры, в конструкцию добавляют удлиняющие провода из двух металлов. Когда на концы проводов действуют разные температуры (например, при помещении датчика в горячую воду), то в цепи появляется электрический ток. Сила возникшего тока (от 40 до 60 мкВ) зависит от используемого материала термопары, который влияет на термоэлектрическую силу прибора. В практике можно встретить железоникелевые, хромоалюминиевые, медно-константановые и так далее. В дешевых моделях используются неблагородные металлы (аналогичных термоэлектродам) для удлиняющих проводов, а в дорогих – благородные металлы, которые способы развивать аналогичную термо-ЭДС, что и электроды (необходимо для уменьшения стоимости высококлассным приборов). Термопара относится к датчикам с высокой точностью. Проблемой устройства является сложность получения замеренного значения. Термопара действует по принципу относительности отличия температур между разъемами. Горячий спай помещается в замеряемое вещество, а холодный остается находиться в окружающей среде. При необходимости использования термопары работа проводится следующим образом. Температуру холодного спая необходимо компенсировать, для чего вторую термопару помещают в среду с известным показателем. Если используется программный способ компенсации, второй датчик помещается в изометрическую камеру, где находятся холодные спаи, что позволяет контролировать температуру с высокой точностью. Самое сложное в работе с одноконтактной термопарой – снять показатели. В ГОСТе прописаны коэффициенты, необходимые для перевода ЭДС в показатель температуры и наоборот. Подсчет также может вестись при помощи контроллера. Но получаемый от термопары показатель ЭДС измеряется в единицах и сотнях микровольт. Поэтому использование аналоговых преобразователей не будет успешным. Для сборки специальной конструкции, цель которой – получение точных результатов, потребуются малошумящие аналоговые преобразователи. На практике для устранения имеющихся погрешностей используют автоматическое введение поправки на температуру свободных концов. Под этим подразумевают введение моста с плечами в виде медного и манганинового терморезисторов. Терморезисторы Терморезисторы делятся по типу зависимости сопротивления от температуры. Они могут быть отрицательными (NTC) или положительными (PTC). Измерения легче проводить при помощи терморезисторов. Принцип работы построен на сопротивлении материалов внешней температуре. Высокая точность присуща для приборов, изготовленных из платины. На работу терморезисторов влияют две характеристики. Первая – базовое сопротивление, второе – температура, при которой оно определяется. ГОСТ устанавливает, что определение должно проходить при 0 градусов по Цельсию. В нормативном документе указывается, что рекомендуется использовать несколько номиналов сопротивлений, определяемых в Омах, а также температуры, что позволит сопоставить результаты при 0°С и другом показателе. Для этого используется следующая формула: Ткс = (Re – R0c) / (Te – T0c) *1/R0c Температурный коэффициент будет изменяться в зависимости от используемого материала для термометров, что отражено в ГОСТе. В нормативном документе также указываются коэффициенты полинома, необходимые для расчета в зависимости от текущего сопротивления. Термометры сопротивления обладают одним минусом – низкий температурный коэффициент сопротивления. Несмотря на этот нюанс, использование терморезисторов проще по сравнению с принципом работы термопары. Способы измерения будут зависеть от комплектации модели. Базовые терморезисторы необходимо включать в цепь с источником тока и контролируемого дифференциального напряжения. Чтобы корректно определить доли единицы процента получаемых от температурного коэффициента проводников, лучше использовать аналого-цифровые преобразователи. Если в датчик уже встроен аналоговый выход, соответствующий питаемому напряжению, то для оцифровывания можно напрямую подключать терморезистор к преобразователю Комбинированные Комбинированные датчики включают в себя несколько полупроводников, объединенных в единое устройство. Датчики могут иметь встроенный цифровой интерфейс, а не только интегральные схемы с выходом. Часто используется комбинированный датчик благодаря возможности подключения параллельных устройств. Погрешность при расчете температуры равна 2 °С, а при определении влажности – 5%. Проблема в таком датчике одна – оптимизация интерфейса. Цифровые В цифровых датчиках устанавливается трехвыводная микросхема. Показатели считываются с нескольких параллельно работающих датчиков, что позволяет получить показания с точностью 0,5 °С. Работа электронного термометра возможна от -55 до +125 °С. Единственным минусом устройства является скорость получения результатов – 750 секунд для получения максимально точного показателя. Определение точности прибора осуществляется при помощи соответствующих регулировок, которые необходимы для уменьшения количества затрачиваемого времени на получение результата. Опрос датчика не имеет смысла, так как корпус является инерционным. Бесконтактные Работа датчика основана на нагревании тонкой пленки, что осуществляется благодаря воздействию инфракрасных лучей. Встретить подобную технологию можно в пирометрических устройствах. В отличии от контактного, получить данные можно на расстоянии. Кварцевые преобразователи температуры Если диапазон изменяемых температур превышает стандартные значения и достигает отметки от -80 до +250°С, то используются кварцевые преобразователи. Такие устройства работают на принципе взаимодействия кварца и температуры, отражаемого частотной зависимостью. Преобразователь имеет несколько функций, которые меняются в зависимости от расположения среза по осям кристалла. Кварцевые датчики отличаются высокой точностью, стабильностью и разрешением. Являются более перспективными способами измерения температуры. Часто можно встретить в цифровых термометрах. Шумовые Шумовой датчик служит для получения показателей по принципу разности потенциалов на резисторе, которые меняются в зависимости от температуры. На практике подобный способ измерения имеет условие – одна из температур должна быть известна, а вторая — измеряемая. Два полученных шума от различных температур сравнивают и находят искомое значение. Работа датчика возможна от -270 до +1100 °С. Из преимуществ отмечается возможность измерения температур в термодинамике. Но минусом является сложность реализации такого способа измерения напряжения шумом из-за наличия различий с шумом усилителя. Объемные преобразователи Принцип работы иного рода биметаллического термометра построен на свойстве веществ расширяться и сжиматься в зависимости от действующей температуры. Диапазон действия преобразователя определяется в зависимости от стабильности материала. Датчик может использоваться при температурах от -60 до +400°С. Погрешность составит от 1 до 5%. При определении температуры датчиками на жидкости погрешность падает до 1-3% в зависимости от температурной среды. Температура закипания и замерзания жидкости также будет влиять на интервал работы датчика. Если датчик измеряет преобразователи на газе, то граница измерения зависит от точки перехода газа в жидкое состояние и стойкостью баллона в воздействующей температуре. Канальный Все цифровые термометры относятся к канальным, так как для передачи сигналов они используют каналы. В зависимости от количества таких “магистралей” определяется канальность устройства. Так термометр Testo 925 относится к 1-канальным, в основе работы лежит термопара, как и у термометра Testo 735-2 – 3-канального. А Testo 810 – 2-канальный прибор с инфракрасным термометром. Датчики давления. Классификация, назначение, применение. Классификация датчиков давления Измерение давления широко применяется как в промышленных отраслях, так и в будничной жизни: метеорологические барометры измеряют атмосферное давление, а тонометры – давление в надуваемых манжетах. Высотомеры также являются по своей сути барометрами, но с соответствующей шкалой. Что такое датчик давления? Под датчиком давления понимается устройство, где на выходные характеристики влияет давление вымеряемых веществ: жидкость, газ, пар. Они применяются в энергетической, нефтяной, пищевой отраслях. Датчик давления включает первоочередной преобразователь давления с чувствительным механизмом и приемником давления, разнообразные по установке корпусные элементы, технологию повторного обрабатывания сигнала. Классификация датчиков давления относительно их действия Резистивные (тензорезистивные). Чувствительные механизмы датчиков основываются на принципе измерения деформирования тензорезисторов, которые устанавливаются на мембрану, изгибающуюся под действием давления. Пьезоэлектрические приборы используют пьезоэлемент, излучающий эклектический сигнал лишь при деформировании (прямой пьезоэффект). Данный тип специализирован лишь на измерении быстро изменяющегося давления. Пьезорезонансные приборы используют обратный пьезоэлемент, т.е. форма пьезоматериала меняется под действием тока. Емкостные датчики включают пару электродов и зазор между последними, один из которых – это мембрана, на нее влияет меряемое давление, за счет чего меняется и значение зазора. Емкостные устройства могут зафиксировать минимальные изменения давления. Магнитные. Чувствительный механизм датчиков содержит Е-образную пластину с катушкой посредине и мембрану. Ртутные датчики являются довольно простым измерительным устройством, состоящим из сосудов, на один из них влияет давление, которое определяется ртутным столбиком. Оптические датчики. Классификация оптических приборов по принципу измерения Волоконно-оптические приборы считаются самыми точными, которые практически не подвержены перепадам температуры. Чувствительным механизмом здесь выступает оптический волновод. Компонентами оптоэлектронных датчиков станут многослойные прозрачные структуры, сквозь которые пропускается свет. Давление среды может изменить характеристики одного из этих слоев. Показатели, на которые необходимо акцентировать внимание при подборе датчика вид давления; диапазон вымеряемого давления; уровень защиты датчика; присутствие термокомпенсации; вид материала; тип сигнала на выходе. К выбору датчика нужно подходить со всей ответственностью, учитывая среду замеряемых элементов, чувствительность приборов, устойчивость к вибрации, точность показаний, климатические условия эксплуатации. Задающие устройства. Классификация, назначение, применение. Задающие устройства Назначением задающего устройства является ввод в систему автоматического управления задающего воздействия, которое в том или ином виде содержит информацию о желаемом течении управляемого процесса. В замкнутых системах, где осуществляется регулирование по отклонению, задающее устройство вводит заданное значение регулируемой координаты. В разомкнутых системах, где осуществляется регулирование по возмущению, задающее устройство как отдельный элемент отсутствует, и заданное значение регулируемой координаты вводится начальной настройкой системы. В замкнутых и разомкнутых системах автоматического управления с логическими программами рабочую программу вводит задающее устройство. В системах регулирования задающее воздействие содержит информацию количественного характера, выраженную в дискретной или непрерывной форме. В системах с логическими программами наряду с информацией количественного характера используются команды типа включить, выключить, вперед, назад и т. п. Характер задающего воздействия и объем содержащейся в нем информации определяют конструкцию задающего устройства. Простейшими задающими устройствами являются потенциометры, в которых входной величиной является перемещение, а выходной — электрический сигнал (ток, напряжение). Например, потенциометр, движок которого в начале процесса установлен в определенное положение, т.е. с выхода которого подается в САР определенное напряжение, может служить простейшим задающим устройством для стабилизирующей системы. Если же движок потенциометра связан с механизмом, осуществляющим его перемещение в течение рабочего процесса, это будет задающее устройство с переменным задающим воздействием. Автоматические системы с программным управлением, используемые в промышленности, весьма разнообразны и имеют задающие устройства различной степени сложности. Наиболее простые автоматические системы с постоянной программой без информационных звеньев обратной связи обычно работают с периодической повторяемостью рабочих циклов, т.е. по окончании одного цикла автоматически начинается следующий, и т.д. В качестве задающих устройств в таких системах используют командоаппараты, которые могут быть механическими, электрическими, гидравлическими, а также комбинированными. По виду выходной величины различают командоаппараты непрерывного (рис. 5.1) и дискретного (рис. 5.2) действия. Принцип действия командоаппаратов всех типов одинаков: распределительный вал вращается с постоянной скоростью от синхронного двигателя или привода самого автоматизированного Схема командоаппарата дискретного действия (контактного) устройства, совершая один оборот за заданное время цикла. На валу насажены кулачки, воздействующие на электрические контакты и рычаги, открывающие и закрывающие пневмоклапаны или другие управляющие органы. Фазные углы между кулачками можно регулировать, так как конструкция крепления предусматривает возможность угловых смещений. Можно менять и форму кулачков. За один оборот вала все кулачки и рычаги формируют один цикл задающих команд, посылаемых в автоматическую систему. При этом фактическое выполнение команд не влияет на ход задающего устройства (разумеется, кроме аварийных режимов, когда приборы защиты выключают всю систему). В автоматических программных системах, имеющих цепи обратной связи, использование задающих устройств типа командо- аппаратов не всегда приемлемо. В частности, они не могут применяться, когда начало последующей операции должно зависеть от окончания предыдущей. В качестве задающих устройств для таких систем используют шаговые командоконтроллеры или релейные логические схемы. Действие шагового командоконтроллера аналогично действию командоаппарата; разница заключается только в том, что в последнем переход от одного состояния коммутируемых цепей к другому осуществляется не по временному закону, а в зависимости от команд, поступающих от управляемого объекта. В качестве командоконтроллера может быть использован шаговый искатель или любой другой распределитель как с самостоятельным приводом, так и имеющий переменное сцепление посредством муфт с основным приводом машины. Если функции задающего устройства выполняет релейная схема, то переход от одной операции рабочего цикла к другой осуществляется изменением состояния элементов схемы (срабатыванием, отпусканием) по командам, поступающим от объекта. Автоматическое включение вращения шпинделя в цикле обработки осуществляется здесь после того, как деталь зажата в патроне; факт ее зажима контролируется срабатыванием реле давления гидросистемы (РД), т.е. когда оно срабатывает, включается привод шпинделя.  Устройства сравнения. Классификация, назначение, применение. Устройства сравнения (УС) выполняют функцию сравнения сигналов. Так, например в САУ с обратной связью к одному из входов УС поступает сигнал от датчика, а к другому от ЗУ (задатчика) заданное значение сигнала. В зависимости от разницы формируются сигналы для управления. В электрических схемах в качестве УС используются переменные резисторы, потенциометры, электронные устройства. |