Файл: Измерительные преобразователи. Классификация измерительных преобразователей.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 04.12.2023
Просмотров: 27
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
вырабатываемыми встречными регулирующими воздействиями, обеспечивая заданное на каждый момент времени состояние объекта. Регулирование продолжается до тех пор, пока ошибка не становится меньше порога чувствительности системы.
Системы управления с обратной связью. любая система управления должна проектироваться так, чтобы по возможности уменьшить влияние нежелательных входных сигналов, называемых возмущениями, на выходной сигнал. Система управления – соединение отдельных элементов в определенную конфигурацию, обеспечивающую получение заданных характеристик. Если известна желаемая реакция системы, то можно сформулировать сигнал, пропорциональный ошибке между желаемой и действительной реакциями системы. Целью # управления является сведение ошибки к нулю. Использование этого сигнала для управления обхектом приводит к появлению замкнутой последовательности операций, как показано на рисунке. В результате образуется обратная связь. В ведение обратной связи часто вызывается необходимостью улучшения функционирования системы управления. Интересно, что обратная связь объективно присутствует в таких системах, как биол., физиол., созданных природой. Чтобы проиллюстрировать преимущества введения обратной связи, рассмотрим простую одноконтурную систему. Эта система в виде сигнального графа выглядит след. образом: Система без обратной связи – система с прямой цепью передачи воздействия, называется разомкнутой.
Мост Уистона. Подключение терморезистора. Сигнал рассогласования.
На рисунке приняты следующие обозначения: G – измерительный прибор, RTh – сопротивление датчика температуры, RV - сопротивление уравновешивающего резистора, R1M, R2M – сопротивления резистивного делителя, IS – ток питания моста, ITh – ток, протекающий через датчик. Измерительный прибор должен быть высокоомным, чтобы ток IG, протекающий между точками 1 и 2, был незначительным по сравнению с током ITh, протекающим через температурный датчик. Действие датчиков температуры основано на изменении сопротивления датчика от температуры. В зависимости от того, возрастает или понижается сопротивление датчика при
повышении температуры окружающей среды, различают датчики с положительным или отрицательным коэффициентами сопротивления (ТКС). Согласование сигналов – одна из наиболее важных технологий в системе измерений и автоматизации. Она обеспечивает интерфейс между сигналами/датчиками и измерительной системой. Используя внешний интерфейс согласования сигналов компании National Instruments, можно объединить многочисленные технологии в одной платформе, увеличивая тем самым число и типы доступных измерений. В зависимости от скорости сбора данных, типов сигналов/датчиков и числа каналов измерительной системы можно выбрать системы согласования сигналов SCXI или SCC компании National Instruments. Для приложений с большим числом каналов или систем, требующих больших скоростей сбора данных, можно выбрать модули согласования сигналов для контрольно-измерительной аппаратуры (Signal Conditioning extensions for Instrumentation – SCXI). SCXI - проверенная временем платформа, используемая инженерами и учеными с 1991 года и насчитывающая в своем составе более 25 модулей. Система Signal Conditioning Components (SCC) – идеальное решение для мобильных измерительных комплексов, требующих небольшого или среднего количества каналов. Можно выбрать подходящее решение из более чем 30 одно- и двухканальных модулей. Для работы большинства измерительных преобразователей необходим некоторый класс дополнительного внешнего оборудования. Например, терморезисторам необходим ток возбуждений, тензодатчикам необходима мостовая схема, состоящая из резисторов и называемая мостом Уитстона. Согласование сигналов – это процесс измерения и управления сигналами с целью улучшения точности, создания развязки, фильтрации и т.д. Для измерения сигналов, поступающих от датчиков, необходимо преобразовать их в форму, наиболее подходящую для устройств сбора данных. Например, выходное напряжение большинства термопар очень мало и чувствительно к шуму. Поэтому в этом случае понадобится предварительное усиление сигнала перед его оцифровкой. Усиление сигнала – одна из форм согласования сигналов. Самыми распространенными типами согласования сигналов являются усиление, линеаризация, возбуждение (запитка) преобразователя и гальваническая развязка (изоляция).
Задающие устройства: назначение, обозначение на схемах.
Задающие устройства предназначены для задания требуемого значения регулируемого (управляемого) параметра. По виду вырабатываемых сигналов задающие устройства подразделяют на два основных класса: аналоговые и цифровые. Аналоговые в свою очередь делят на непрерывные и дискретные, при этом дискретность может осуществляться как во времени, так и по значению вырабатываемого сигнала. Цифровые задающие устройства формируют только сигналы дискретных уровней. Существенным признаком классификации является род энергии вырабатываемых сигналов. В соответствии с этим признаком различают задающие устройства с электрическими, пневматическими, гидравлическими и механическими (в виде перемещений и усилий) сигналами. Для своей работы задающие устройства потребляют энергию от внешнего источника, вид которой может не совпадать с видом энергии сигнала. Так, например, в регуляторах прямого действия задающие устройства обычно вырабатывают механические сигналы, а для своей работы потребляют электрическую энергию. Одним из важнейших признаков задающих устройств является вид носителя программы. В задающих устройствах непрерывного действия наиболее часто для этих целей используют кулачковые и рычажные механизмы, функциональные потенциометры и бумажную диаграмму. В задающих устройствах дискретного действия находят применение многоцепные переключатели, перфокарты и перфоленты, магнитная пленка и кинопленка. Исполнительное устройство является промежуточным преобразователем, состоящим из двух самостоятельных узлов: исполнительного механизма и регулирующего (управляющего) органа.
Бесконтактные переключающие устройства на транзисторах. Бесконтактные переключающие устройства. Эти устройства (на основе фотоэлементов или индуктивных элементов) надежнее контактных, особенно при большой частоте переключений. Бесконтактные переключающие устройства типа фотореле, работающего с двумя уровнями освещения, создают на основе простых схем усиления. В качестве бесконтактных переключающих устройств индуктивного типа широкое распространение получили параметрические и генераторные датчики положения. Это транзисторный генератор колебаний, амплитуда колебаний которого управляется при помощи металлической заслонки
2 между катушкой колебательного контура 1 и катушкой обратной связи 3. При отсутствии заслонки в зазоре между катушками схема генерирует колебания, вызывающие увеличение среднего значения тока через транзистор-генератор T1. Этот ток усиливается выходным транзистором. Когда заслонка проходит между катушками, коэффициент обратной связи уменьшается, амплитуда колебаний падает и колебания прекращаются, что в свою очередь вызывает закрытие выходного транзистора Т2. На таком принципе построены бесконтактные выключающие устройства типа КВД и БК. Принципиальная схема бесконтактного выключателя КВД состоит из генератора и усилителя на транзисторах. При введении металлической пластинки в щель между базовой и коллекторной обмотками происходит уменьшение коэффициента обратной связи, вызывающее срыв генерации. Нормально закрытый выходной транзистор Т3 открывается, что вызывает срабатывание реле или логического элемента, включенного в цепь коллектора Т3. Выключатели типа КВД, БК предназначены для коммутации электрических цепей управления и сигнализации.
Бесконтактные переключающие устройства на лампах. Бесконтактное переключающее устройство, содержащее газоразрядные лампы, соединенные по кольцевой пересчетной схеме с общим анодным резистором, конденсаторы, диоды и источник питания, отличающееся тем, что, с целью расширения области регулирования рабочих частот и повышения помехозащищенности устройства, управляющая сетка каждой лампы подключена к катоду диода, анод которого соединен через конденсатор с источником питания и через резистор со средней точкой делителя напряжения, включенного между анодом и катодом предыдущей лампы.
Системы управления с обратной связью. любая система управления должна проектироваться так, чтобы по возможности уменьшить влияние нежелательных входных сигналов, называемых возмущениями, на выходной сигнал. Система управления – соединение отдельных элементов в определенную конфигурацию, обеспечивающую получение заданных характеристик. Если известна желаемая реакция системы, то можно сформулировать сигнал, пропорциональный ошибке между желаемой и действительной реакциями системы. Целью # управления является сведение ошибки к нулю. Использование этого сигнала для управления обхектом приводит к появлению замкнутой последовательности операций, как показано на рисунке. В результате образуется обратная связь. В ведение обратной связи часто вызывается необходимостью улучшения функционирования системы управления. Интересно, что обратная связь объективно присутствует в таких системах, как биол., физиол., созданных природой. Чтобы проиллюстрировать преимущества введения обратной связи, рассмотрим простую одноконтурную систему. Эта система в виде сигнального графа выглядит след. образом: Система без обратной связи – система с прямой цепью передачи воздействия, называется разомкнутой.
Мост Уистона. Подключение терморезистора. Сигнал рассогласования. На рисунке приняты следующие обозначения: G – измерительный прибор, RTh – сопротивление датчика температуры, RV - сопротивление уравновешивающего резистора, R1M, R2M – сопротивления резистивного делителя, IS – ток питания моста, ITh – ток, протекающий через датчик. Измерительный прибор должен быть высокоомным, чтобы ток IG, протекающий между точками 1 и 2, был незначительным по сравнению с током ITh, протекающим через температурный датчик. Действие датчиков температуры основано на изменении сопротивления датчика от температуры. В зависимости от того, возрастает или понижается сопротивление датчика при
повышении температуры окружающей среды, различают датчики с положительным или отрицательным коэффициентами сопротивления (ТКС). Согласование сигналов – одна из наиболее важных технологий в системе измерений и автоматизации. Она обеспечивает интерфейс между сигналами/датчиками и измерительной системой. Используя внешний интерфейс согласования сигналов компании National Instruments, можно объединить многочисленные технологии в одной платформе, увеличивая тем самым число и типы доступных измерений. В зависимости от скорости сбора данных, типов сигналов/датчиков и числа каналов измерительной системы можно выбрать системы согласования сигналов SCXI или SCC компании National Instruments. Для приложений с большим числом каналов или систем, требующих больших скоростей сбора данных, можно выбрать модули согласования сигналов для контрольно-измерительной аппаратуры (Signal Conditioning extensions for Instrumentation – SCXI). SCXI - проверенная временем платформа, используемая инженерами и учеными с 1991 года и насчитывающая в своем составе более 25 модулей. Система Signal Conditioning Components (SCC) – идеальное решение для мобильных измерительных комплексов, требующих небольшого или среднего количества каналов. Можно выбрать подходящее решение из более чем 30 одно- и двухканальных модулей. Для работы большинства измерительных преобразователей необходим некоторый класс дополнительного внешнего оборудования. Например, терморезисторам необходим ток возбуждений, тензодатчикам необходима мостовая схема, состоящая из резисторов и называемая мостом Уитстона. Согласование сигналов – это процесс измерения и управления сигналами с целью улучшения точности, создания развязки, фильтрации и т.д. Для измерения сигналов, поступающих от датчиков, необходимо преобразовать их в форму, наиболее подходящую для устройств сбора данных. Например, выходное напряжение большинства термопар очень мало и чувствительно к шуму. Поэтому в этом случае понадобится предварительное усиление сигнала перед его оцифровкой. Усиление сигнала – одна из форм согласования сигналов. Самыми распространенными типами согласования сигналов являются усиление, линеаризация, возбуждение (запитка) преобразователя и гальваническая развязка (изоляция).
Задающие устройства: назначение, обозначение на схемах.
Задающие устройства предназначены для задания требуемого значения регулируемого (управляемого) параметра. По виду вырабатываемых сигналов задающие устройства подразделяют на два основных класса: аналоговые и цифровые. Аналоговые в свою очередь делят на непрерывные и дискретные, при этом дискретность может осуществляться как во времени, так и по значению вырабатываемого сигнала. Цифровые задающие устройства формируют только сигналы дискретных уровней. Существенным признаком классификации является род энергии вырабатываемых сигналов. В соответствии с этим признаком различают задающие устройства с электрическими, пневматическими, гидравлическими и механическими (в виде перемещений и усилий) сигналами. Для своей работы задающие устройства потребляют энергию от внешнего источника, вид которой может не совпадать с видом энергии сигнала. Так, например, в регуляторах прямого действия задающие устройства обычно вырабатывают механические сигналы, а для своей работы потребляют электрическую энергию. Одним из важнейших признаков задающих устройств является вид носителя программы. В задающих устройствах непрерывного действия наиболее часто для этих целей используют кулачковые и рычажные механизмы, функциональные потенциометры и бумажную диаграмму. В задающих устройствах дискретного действия находят применение многоцепные переключатели, перфокарты и перфоленты, магнитная пленка и кинопленка. Исполнительное устройство является промежуточным преобразователем, состоящим из двух самостоятельных узлов: исполнительного механизма и регулирующего (управляющего) органа.
Бесконтактные переключающие устройства на транзисторах. Бесконтактные переключающие устройства. Эти устройства (на основе фотоэлементов или индуктивных элементов) надежнее контактных, особенно при большой частоте переключений. Бесконтактные переключающие устройства типа фотореле, работающего с двумя уровнями освещения, создают на основе простых схем усиления. В качестве бесконтактных переключающих устройств индуктивного типа широкое распространение получили параметрические и генераторные датчики положения. Это транзисторный генератор колебаний, амплитуда колебаний которого управляется при помощи металлической заслонки
2 между катушкой колебательного контура 1 и катушкой обратной связи 3. При отсутствии заслонки в зазоре между катушками схема генерирует колебания, вызывающие увеличение среднего значения тока через транзистор-генератор T1. Этот ток усиливается выходным транзистором. Когда заслонка проходит между катушками, коэффициент обратной связи уменьшается, амплитуда колебаний падает и колебания прекращаются, что в свою очередь вызывает закрытие выходного транзистора Т2. На таком принципе построены бесконтактные выключающие устройства типа КВД и БК. Принципиальная схема бесконтактного выключателя КВД состоит из генератора и усилителя на транзисторах. При введении металлической пластинки в щель между базовой и коллекторной обмотками происходит уменьшение коэффициента обратной связи, вызывающее срыв генерации. Нормально закрытый выходной транзистор Т3 открывается, что вызывает срабатывание реле или логического элемента, включенного в цепь коллектора Т3. Выключатели типа КВД, БК предназначены для коммутации электрических цепей управления и сигнализации.
Бесконтактные переключающие устройства на лампах. Бесконтактное переключающее устройство, содержащее газоразрядные лампы, соединенные по кольцевой пересчетной схеме с общим анодным резистором, конденсаторы, диоды и источник питания, отличающееся тем, что, с целью расширения области регулирования рабочих частот и повышения помехозащищенности устройства, управляющая сетка каждой лампы подключена к катоду диода, анод которого соединен через конденсатор с источником питания и через резистор со средней точкой делителя напряжения, включенного между анодом и катодом предыдущей лампы.