Тема 2. Датчики и преобразователи

Назначение чувствительных элементов систем автоматики. Понятие - собственно чувствительный элемент и датчик (преобразователь). Класси­фикация датчиков, требования к датчикам, общие характеристики.

Электрические датчики. Параметрические датчики активного сопро­тивления - контактные, реостатные и потенциометрические; тензодатчики, терморезисторы. Назначение и принцип действия, характеристики.

Параметрические датчики реактивного сопротивления - индуктивные (дифференциальные, трансформаторные, магнитоупругие) и емкостные. Назначение и принцип действия, характеристики. Схемы включения - мостовые и дифференциальные.

Генераторные датчики - термоэлектрические, пьезоэлектрические, индукционные. Назначение и принцип действия, характеристики. Схема включения - потенциометрическая (компенсационная).

 

Методические указания

Из индукционных датчиков (не следует путать с индуктивными) в автоматике наибольшее применение нашли тахогенераторы. Их конструкция, принцип действия. Наибольшее внимание следует уделить асинхронным тахогенераторам, так как именно они широко используются в автоматике и вычислительной технике. Рассматривая принцип действия и конструктивные особенности тех или иных датчиков, необходимо обратить внимание на то, в какой мере они удовлетворяют основным требованиям, предъявляемым к датчикам. Для каждого типа датчиков нужно знать область его применения.

Вопросы для самопроверки

1. Какую функцию выполняют датчики в системах автоматики?

2. Какие требования предъявляются к датчикам?

3. На каком принципе действуют контактные датчики?

4. Приведите схему и статическую характеристику потенциометри­ческого датчике. Как изменится характеристика, если выход веять со средней точки потенциометра?

5. Назначение тензодатчиков. Преимущество фольговых тензодатчиков.

6. Почему для изготовления терморезисторов не попользуются сплавы металлов?

7. Приведите примеры конструктивного выполнения емкостных

8. датчиков

9. Что дает включение индуктивных датчиков по дифференциальной или мостовой схеме?

10. Принцип работы пьезоэлектрического датчика и его конструкция.

11. Какими свойствами обладает термопара?

Тема 3. Усилители и стабилизаторы

Назначение, классификация, основные характеристики. Область применения различных усилителей.

Магнитные усилители (МУ), принцип действия, основные соотноше­ния. Нереверсивные магнитные усилители, устройство, действие, характе­ристики. Обратные связи в магнитных усилителях; назначение обратной связи, осуществление обратной связи, характеристика МУ с обратной связью. Реверсивные МУ.

Электромашинные усилители (ЭМУ). Принцип действия, характерис­тики. Устройство ЭМУ с поперечным полем.

Гидравлические усилители струйные, золотниковые и дроссельные; принцип действия, устройство и применение.

Пневматические усилители. Усилители типа сопло-заслонка. Пнев­матические преобразователи - преобразователи различных физических величин в стандартный пневматический выходной сигнал в виде давления сжатого воздуха, изменяющегося в пределах 9,6 + 98,1 кН/см2.

Стабилизаторы. Общие понятия. Способы осуществления стабилиза­ции. Стабилизаторы тока и напряжения.

Электрические стабилизаторы с нелинейными элементами (парамет­рические). Ферромагнитные и феррорезонансные стабилизаторы. Стабилиза­торы компенсационного типа.

Понятие о гидравлических и пневматических стабилизаторах (стабилизирующие клапаны).

 

Методические указания

Вопросы, связанные с принципом работы электрических (электромагнитных, электромашинных) усилителей, их характеристиками, конструктивными особенностями, хорошо освещены в [I] и [2]. При изучении магнитных усилителей следует разобраться в роли подмагничивания постоянным током, при этом сначала нужно рассмотреть работу и вывести основные соотношения для нереверсивного (дроссельно­го) магнитного усилителя. Необходимо уяснить роль обратной связи в магнитных усилителях, разобрать графическое построение статической характеристики МУ с обратной связью.

Следует обратить внимание на различие способов осуществления обратной связи. Внешняя обратная связь в магнитном усилителе осуществляется с помощью специальной обмотки обратной связи, на которую подает­ся сигнал с выхода усилителя. Внутренняя обратная связь выполняется путем включения выпрямителя последовательно с рабочей обмоткой.

В системах автоматического регулирования чаще используются реверсивные (двухтактные) МУ, у которых при нулевом входном токе управления выходной ток тоже равен нулю, а изменение полярности вход­ного тока сопровождается изменением на 180° (опрокидыванием) фазы вы­ходного тока. Применяются три вида схем реверсивных усилителей: дифференциальная, мостовая, трансформаторная. При изучении электромашинных усилителей особое внимание следует уделить ЭМУ с поперечным полем, уяснить, от чего зависит эффект усиле­ния и какую функцию выполняет компенсационная обмотка.

 

Вопросы для самопроверки

1. Назовите основные параметры, характеризующие работу усилителей.

2. Объясните принцип действия простейшего дроссельного магнитно­го усилителя, укажите его недостатки.

3. Как влияет обратная связь на работу магнитного усилителя?

4. Какая разница в схемах магнитных усилителей с внешней и внутренней обратной связью?

5. Объясните принцип действия дифференциального магнитного усилителя.

6. Опишите конструкцию и принцип работы электромашинного усилителя с поперечным полем.

7. Какую роль выполняет в электромашинном усилителе компенса­ционная обмотка?

8. На каком принципе основано действие гидравлических усилителей?

9. Объясните конструкцию и работу поршневого пневматического усилителя с управлением типа сопло-заслонка.