Автоматическое регулирование

Для примера рассмотрим в качестве объекта управления тот же резервуар с жидкостью, при условии, что уровень ее не должен выходить за пределы верхней h₂ и нижней h₁ отметок. Оператор должен наблюдать за показаниями измерителя уровня и при обусловленных уровнях направлять команду на закрытие или открытие крана 5 (рис. 12.1).

Утомительную обязанность оператора по наблюдению и регу­лированию уровня можно возложить на автоматическое устрой­ство, которое имеет структурную схему рис. 12.2, в. Измеритель­ный преобразователь ИП измеряет регулируемую величину (в данном случае уровень жидкости в резервуаре) и преобразует ее в величину другого вида, более удобную для воздействия на управляющий орган УО.

Управляющий орган воспринимает это воздействие и сраба­тывает при достижении одного из заданных значений регулируе­мой величины, т. е. дает команду на работу исполнительного органа ИО, который, в свою очередь, воздействует нужным обра­зом на объект регулирования ОР.

Если разность между верхним и нижним пределами регулиру­емой величины (в примере с регулятором уровня жидкости Dh = h₂ - h₁) сокращать, то можно представить себе систему, которая поддерживает с определенной точностью одно заданное зна­чение регулируемой величины (уровня жидкости, скорости вращения вала или других величин).

Рассмотренная автоматическая система объединяет в себе функции контроля и управления, в ней осуществляется замкну­тая цепь воздействий: объект управления — измерительный пре­образователь — управляющий орган — исполнительный орган, который воздействует снова на объект управления.

Такую замкнутую систему автоматического управления назы­вают системой автоматического регулирования.

Автоматические системы состоят из отдельных взаимосвязанных элементов, которые по назначению можно делить на три группы: чувствительные, исполнительные, промежуточные.

Общие сведения об измерительных параметрических преобразователях

 

По характеру выходной величи­ны измерительные преобразователи делят только на два типа: параметрические, генераторные.

Измерительный преобразователь называют параметри­ческим, если он изменение контролируемой неэлектрической величины преобразует в изменение электрической величины, яв­ляющейся параметров электрических цепей, т. е. в изменение сопротивления R, индуктивности L или емкости С. Соответствен­но параметрический преобразователь называют резистивным, индуктивным или емкостным.

 

Резистивные преобразователи

К этой группе относятся кон­тактные, реостатные, тензометрические преобразователи, а так­же терморезисторы.

Контактный преобразователь (рис. 12.3) состоит из подвижного измерительно­го штифта 1 и контактов 2, 3, 4, один из которых (3) прикреплен к штифту и перемещается вместе с ним.

В данном случае механическое перемещение штока преобра­зуется в электрический сигнал, обусловленный замыканием или размыканием контактов. При этом выходная величина преобра­зователя — сопротивление между контактами изменяется в пре­делах от бесконечности практически до нуля. Подобные преобра­зователи применяют для контроля размеров деталей, в сортировочных автоматах. На рис. 12.3 показана схема для сортировки деталей по размерам. Если размер детали 5 наводится в пределах допустимых отклонений, то оба контакта разомкнуты, неоновые лампы не зажигаются, что означает годность детали. Когда под штифт попадает деталь, размер которой выходит за пределы допуска в ту или другую сторону (отклонение ³ ± D l, чему соответствует расстояние между подвижным и неподвижными контактами, то однаизламп загорается и сигнализиру­ет о браке детали. Рис. 12.3

 

Реостатный преобразователь

Реостатный преобразователь (рис. 12.4) по принципу действия подобен обычному реостату с движком, но отличается малыми размерами, тщательным и точным исполнением. Размеры его тем меньше, чем меньше мощность объекта, с которым он связан.

Чувствительным органом преобразователя является тонкий провод из сплавов высокого сопротивления (манганин, константан и т. д.), равномерно намотанный на каркас из изоляционного материала (пластмасса, керамика и др.). Движок (щетку) изготовляют из фосфористой бронзы, а в ответственных случаях сплавов платины с иридием или бериллием.

Входная величина — угловое α или линейное х перемеще­ние — передается движку, с изменением положения которого изменяется выходная величина — сопротивление реостата.

Реостатные преобразователи применяют для измерения углов поворота, дистанционной передачи показаний различных прибо­ров, измерения уровня жидкости (см. рис. 12.1), перемещения деталей, усилий, давления и других величин, которые можно преобразовать в перемещение.