Файл: Шпоры автоматика-1.docx

Под передаточной функции звена или системы понимается отношение изображения выходной величины к входной.

- основное определение автоматики.

Не трудно заметить, что передаточная функция не зависит от входных и выходных величин, а определяется только видом уравнения динамики и его коэффициентом.

Пр.: Найти передаточную функцию.

Пример:

Второе свойство Лапласа.

Вопрос - 7Структурная схема системы управления на базе программируемого контролера.

Контроллер представляет собой комплекс технических средств в состав которых входит модуль центр. процесса (МЦП) УСО, а так же другие компоненты объединенные стандартной шиной.

Контроллер является проектно-компануемым изделием— его состав и конфигурация определяются требованиями техн. процесса. Контроллер предназначен для приема и обработки информации поступающей от измерительных преобразователей и дискретных датчиков и выдачи управл. воздействий на ИМ и устройства сигналзации, а так же для передачи данных в ЭВМ.

Основными функциями контроллера явл-ся:

1. управление ходом технологического процесса;

2. сигнализация при отклонении параметров от технологического регламента.

Осн. Звеном явл. МЦП. В состав МЦП входит высокопроизводительная микросхема процессора, оперетивная память, флэш память, последовательные порты СОМ. В состав входят так же параллельный порт, адаптер для подключения к видеомонитору, контроллер Ethernet для предачи данных на более высокий уровень локально-промышленной сети, входи базовое програмное обеспечение(что ускоряет запуск изделия).

Связь МЦП с датчиками ИМ осуществляется через модули УСО.

Сущ. 4 разновидности модулей УСО:

1-модули аналогового ввода;

2-вывода;

3-дискретного ввода;

4-вывода.

Основными характеристиками модуля УСО является кол-во входных и выходных каналов; тип (характеристика входных и выходных сигналов)

Таким обр. для цифрового сигнала характерным явл-ся наличие двух уровней напряжения(5В-высокий уровень(логическая единица) и 0В(логический нуль))

8 Термометры сопротивления.

Термометр сопротивления представляет собой измерительное устройство, состоящее из термопре­образователя сопротивления (ТС), электроизмерительного прибора и проводов, соединяю­щих их между собой в единое целое. Термометры сопротивления широ­ко применяются во всех отрас­лях пищевой промышленности для измерения температуры в достаточно широком диапазоне (от —100 и ниже и до +650°С).

Термопреобразователи сопротивления

Измерение температуры с помощью термопреобразователей сопротивления (ТС) основано на ис­пользовании зависимости элек­трического сопротивления чувствительного элемента от температуры:

R = f(t).Вид этой функции зависит от природы материала термопреобра­зователя сопротивления. Для изго­товления металлических ТС при­меняются только чистые металлы, отвечающие следующим ос­новным требованиям:

1. Нейтральность к измеряемой среде.

2. Высокий и неизменный температурный коэффициент электри­ческого сопротивления для металлов, используемых в ТС, температурные коэффициен­ты принято определять в интер­вале. 0—100°С (в 1/°С):

3. Изменение сопротивления с изменением температуры по пря­мой или плавной кривой без резких отклонений и гистерезиса, т. е. монотонная зависимость сопротивления от температуры.

4. Большое удельное электрическое сопротивление.

Указанным требованиям в определенных температурных интер­валах отвечают платина, медь, ни­кель, вольфрам и железо. ТС мо­гут изготовляться из полупроводниковых материалов. Преимуществом полупроводниковых термопреобразователей сопротивления — терморезисторов — является боль­шой температурный коэффициент сопротивления [(Зч-4) 10~2 1/°С], вследствие чего из них можно изготовлять ТС малых размеров, а следовательно, с малой тепловой инерцией. Их недостат­ками является плохая воспроизводимость параметров, что затрудняет взаимозаменяемость, а также возможность измерять температуру только до 250—300° С. Промышлен­ностью выпускается не­сколько типов терморезисторов, постоянная времени которых от 10 до 100 с. В настоящее время выпускаются две большие группы металли­ческих стандартных термопреобразо­вателей сопротивления: плати­новые и медные. Платиновые предназначены для измере­ния темпе­ратуры от —260 до +650° С, медные — от —50 до +100° С. Плати­новые ТС выпуска­ются двух модификаций: одинарные и двойные. В двойных в одну арматуру вмонтированы два эле­мента, не связанные электрически друг с другом. Медные ТС выпускаются толь­ко одинарными. Чувствительные элементы широко распространенных платиновых ТС представляют собой двух - или четырехканальный керамический каркас, в каналы которого укладываются платиновые спирали из проволоки (0,1 мм), закрепляемые в них глазурью. Для увеличения механической прочности и умень­шения тепловой инерции ТС пространство между стенками каналов и спиралями засыпается спе­циальным порошком из алюминия. Существуют также конструкции с многослойной намоткой платиновой проволоки, изолированной винифлексовым лаком, с намоткой проволоки на кера­мический каркас в виде «звездочки» и др. Для защиты от повреж­дений элементы ТС помещают в защит­ные чехлы (трубки). Элементы медных ТС изготовляются из эмалированной прово­локи диаметром 0,08—0,1 мм, много­слойно безындукционно намо­танной на цилиндрический пластмассовый стержень. Выводы дела­ются из медной проволоки диаметром 1,0—1,5 мм. Элемент поме­щается в защитную стальную трубку. Наружная арматура ТС, так же как и арматура термоэлектрических преоб­разователей, состоит из защитной трубы, подвижного или неподвижного штуцера для крепления и головки, в которой помеща­ется контактная колодка с зажимами для проводов, соединяющих ТС с измерительным устройством термометра сопро­тивления. Защит­ная труба в зависимости от назначения изготовляется из углеро­дисто1 или нержавеющей стали. Имеется ряд конструкций защитной арматуры ТС. В пищевой промышленности применяются общепромышленные термопреобра­зователи сопротивления в соответствующей защитной арматуре, однако ряд типов ТС изготовляется специально для использования в пищевой промышлен­ности: для шприц-машин и шприц-прессов, холодильных установок, рефрижера­торов и т. п.

9 Логометры.

Логометр — прибор магнитоэлектрической системы, используется для измерения температуры в комплекте с термопреобразователями сопротивления. Логометры выпускаются обычно с градуировкой шкалы в градусах Цельсия. Температурная шкала логометра действительна только для определенной градуировки термометра сопротивления и заданного значения сопротивления внешних соединительных проводов.

Измерительный механизм логометра состоит из 2 рамок, расположенных под некоторым углом одна к другой и жестко скрепленных между собой. Рамки помещены в воздушный зазор между полюсами постоянного магнита и сердечником. Воздушный зазор между полюсами постоянного магнита и сердечником сделан неравномерным и поэтому магнитная индукция в зазоре не постоянна.

Принципиальная схема логометра с внешним постоянным магнитом показана на рисунке 3.2.3. В межполюсном пространстве постоянного магнита на общей оси (двух кернах) укреплены 2 рамки R_p ^‘ и R_p, изготовленные из тонкой изолированной медной проволоки. Эти рамки могут свободно поворачиваться в пределах рабочего угла в воздушном зазоре. Выточки полюсных наконечников выполнены по окружности, но радиус этих выточек смещен по отношению к центру сердечника так, что воздушный зазор убывает от центра полюсных наконечников к их краям, а магнитная индукция возрастает приблизительно по квадратичному закону от центра к краям наконечников.

Рамки логометров включены таким образом, что их вращающие моменты инаправлены навстречу друг другу. Подвод тока к рамкам осуществляется либо с помощью «безмоментных» вводов, сделанных из золотых ленточек, либо посредством маломоментных спиральных волосков, изготовленных из бронзовых сплавов. На приведенной схемеR₁ и R₂ — добавочные манганиновые резисторы, R_t — сопротивление термометра сопротивления.

Как видно из рисунка, ток источника питания в точке а разветвляется и проходит по двум ветвям: через резистор R₁, рамку R_p и через термометр R_t, резистор R₂ и рамку R_p^’.

В точке b ветви сходятся, и дальше ток идет до одному проводнику до источника питания. При протекании по рамкам R_p^’ и R_p токов I₁ и I₁^’ создаются магнитные поля, в результате взаимодействия которых с полем постоянного магнита возникают вращающие моменты соответственно M_p и M_p^‘, направленные навстречу друг другу. Если , то=и при симметричном расположении рамок относительно полюсных наконечников вращающие моменты будут равны (рамки занимают положение, показанное на рис ).

Если сопротивление термометра сопротивления вследствие нагрева возрастает, то вращающий момент рамки R_p будет больше момента рамки R_p^’, так как , и подвижная система начнет поворачиваться по часовой стрелке, т.е. в направлении момента. При этом рамкас большим вращающим моментом попадет в более слабое магнитное поле и ее момент уменьшится, момент же рамки,наоборот, будет увеличиваться . При определенном угле поворота моменты сравняются и рамки остановятся.

Основным недостатком рассмотренной дифференциальной логометрической схемы является то, что для уменьшения температурной погрешности прибора приходится включать последовательно с рамками манганиновые резисторы с большими сопротивлениями и. Вследствие этого логометры с такой измерительной цепью обладают меньшей чувствительностью по сопротивлению по сравнению с приборами с мостовыми логометрическими схемами

УРАВНОВЕШЕННЫЕ МОСТЫ.

В качестве измерительных приборов, применяемых в комплекте с ТС, широко используются урав­новешенные мосты и логометры, а в некоторых случаях — неуравновешенные мосты.

Уравновешенные мосты. Принципиальная электрическая схема уравновешенного моста (рис1) состоит из постоянных резисторов R₁ и R₂, компенсирующего переменного резистора (реохорда) R_P, термопреобразователя сопротивления R_t и сопротивления соединительных проводов R_пр. В одну диагональ включен источник постоянного тока Е, в другую — нуль-прибор НП. Измерение R_t производится путем перемещения движка реохорда R_P до тех пор, пока стрелка нуль-прибора не установится на нулевой отметке. В этот момент ток в измерительной диагонали cd отсутствует.

Если считать, что температура окружающей среды постоянна, то 2R_пр = const. Тогда каждому значению R_t соответствует определенное значение сопротивления реохорда R_P, шкала которого проградуирована либо в Омах, либо в единицах неэлектрической величины (например, в градусах Цельсия), для измерения которой предназначена схема.