Классификация элементов систем автоматики.

Классификация элементов систем автоматики.

Системы автоматики предназначены для получения информации о ходе управляющего процесса, ее обработки и использовании при формировании управляющего воздействия на процесс. В зависимости от назначения системы делятся на:

-системы автоматической сигнализации, предназначена для извещения обслуживающего персонала о состоянии той или иной технической установки/процесса

-система автоматического контроля осуществляется без участия человека, контроль различных параметров и величин характерезующие работу какого-либо технологического агрегата.

-система автоматической блокировки и защиты служит для предотвращения возникновения аварийной ситуации в технических агрегатах и установках

-система автоматического пуска и остановки обеспечивает вкл/откл различных двигателей и приводов по заранее заданной программе

-система автоматического управления предназначена для управления работы тех или иных технических агрегатов либо тем или иными процессами.

Датчики являются чувствительными элементами они измеряют, регулируют величину и выпабатывают на выходе сигнал пропорциональной этой величине.

Системы автоматики могут быть построены с использованием сигналов различной физической природы. В качестве исполнительных элементов применяются электрические магниты, двигатели.

 

Статические и динамические характеристики элементов систем автоматики.

Вых величина является вых сигналом системы У

Вх величина явл вх сигналом системы Х

Режим работы, при котором входной и выходной сигналы постоянны, называют статическим или установившимся режимом. Характеристики, определяемые в этом режиме, называются статическими.

Основной характеристикой всех элементов автоматики является статистический коэфициет преобразованная К=Ууст/Хуст статистические характеристики бывают линейными и не линейными.

Если коэфт преобразования не зависит от входного сигнала, то статическая характеристика имеет вид прямой линии. Коэфт преобразования не линейных элементов не постоянен, хар-ка будет не линейна.

Не линейная характеристика может иметь вид ступенчатой линии, такой характеристикой обладает реле.

Переход системы из одного установившегося режима в другой с иными значениями входного и выходного сигналов называют динамическим режимом или переходным процессом. В динамическом режиме отношение выходного сигнала к входному может быть не равно коэффициенту преобразования. Поведение элемента или системы автоматики в переходном процессе может быть описано с помощью переходных характеристик. Переходной ха-рактеристикой называют зависимость выходного сигнала от времени y(t) при скачкообразном изменении входного сигнала.

 

Основные методы измерения и измерительные системы.

Методы измерения

-прямой определяется по измеряемому прибору

-косвенный измеряются дополнительные величины, а искомая величина рассчитывается по законам, соотношению

-контактный - чувствительный элемент соприкасается с измеряемой средой

-бесконтактный – без соприкосновения с измеряемой средой.

Существующие методы электрических измерений можно в основном разделить на два класса: непосредственной оценки и сравнения. При непосредственной оценке измерительная схема выполняет лишь функции преобразования выходного сигнала датчика, например, усиливает его или согласует выходное сопротивление датчика с входным сопротивлением прибора. Этот метод прост, но применяется сравнительно редко, так как ему свойственны значительные погрешности (особенно при изменении напряжения питания датчика). Метод сравнения обеспечивает более высокие точность и чувствительность. При этом используются мостовые, дифференциальные и компенсационные схемы измерения.

 

Классификация электрических датчиков.

Датчик – это элемент измерительного, сигнального, регулирующего или управляющего устройства, преобразующий контролируемую величину (температуру, давление, частоту, силу света, электрическое напряжение, ток и т.д.) в сигнал, удобный для измерения, передачи, хранения, обработки, регистрации, а иногда и для воздействия им на управляемые процессы. Или проще, датчик – это устройство, преобразующее входное воздействие любой физической величины в сигнал, удобный для дальнейшего использования.

Используемые датчики весьма разнообразны и могут быть классифицированы по различным признакам:

В зависимости от вида входной (измеряемой) величины различают: датчики механических перемещений (линейных и угловых), пневматические, электрические, расходомеры, датчики скорости, ускорения, усилия, температуры, давления и др.

По виду выходной величины, в которую преобразуется входная величина, различают неэлектрические и электрические: датчики постоянного тока (ЭДС или напряжения), датчики амплитуды переменного тока (ЭДС или напряжения), датчики частоты переменного тока (ЭДС или напряжения), датчики сопротивления (активного, индуктивного или емкостного) и др.

Большинство датчиков являются электрическими. Это обусловлено следующими достоинствами электрических измерений:

-электрические величины удобно передавать на расстояние, причем передача осуществляется с высокой скоростью;

-электрические величины универсальны в том смысле, что любые другие величины могут быть преобразованы в электрические и наоборот;

-они точно преобразуются в цифровой код и позволяют достигнуть высокой точности, чувствительности и быстродействия средств измерений.

По принципу действия датчики можно разделить на два класса: генераторные и параметрические (датчики-модуляторы). Генераторные датчики осуществляют непосредственное преобразование входной величины в электрический сигнал.

Параметрические датчики входную величину преобразуют в изменение какого-либо электрического параметра (R, L или C) датчика.

По принципу действия датчики также можно разделить на омические, реостатные, фотоэлектрические (оптико-электронные), индуктивные, емкостные и д.р. изменения входного сигнала.

 

Контактные датчики: назначение, принцип действия.

Контактные датчики относятся к параметрическим, поскольку их электрическое сопротивление изменяется в зависимости от входной механической величины. Так как сопротивление изменяется скачком (в результате замыкания или размыкания контактов), то контактные датчики имеют дискретный выходной сигнал.

Рассмотрим работу предельного контактного датчика. На установочной плите размещена деталь, точность выполнения вертикального размера которой необходимо контролировать. К детали подводится измерительный щуп и прижимается с помощью пружины. В зависимости от размера детали щуп перемещается в вертикальном положении. При опускании щупа замыкается неподвижный контакт, при поднятии контакта. Допустимые пределы могут быть установлены с помощью настроечных винтов. Контактные многопредельные датчики используются в сортировках автоматах, разделяющих детали по размерам с достаточно высокой точностью.

 

Трансформаторные датчики

Принцип действия трансформаторных датчиков основан на изменении коэффициента взаимоиндукции обмоток при переме­щении якоря. Они относятся к электромагнитным датчикам гене­раторного типа.

Магнитные системы трансформаторных датчиков такие же, как и у рассмотренных в предыдущем параграфе индуктивных датчиков. От­личие заключается лишь в том, что до­бавляется еще обмотка, с которой и снимается выходной сигнал. Благода­ря этому в трансформаторных датчи­ках отсутствует непосредственная элек­трическая связь между цепью питания и измерительной цепью. Существует связь лишь за счет магнитного поля (трансформаторная связь), что позво­ляет выбором числа витков выходной обмотки получить любой уровень выходного напряжения.

Пример: Обмотка возбуждения w1 питается напряжением U1, ко­торое создает в магнитопроводе переменный магнитный поток Ф. Во вторичной обмотке w2 индуцируется ЭДС E2, значение кото­рой зависит от величины воздушного зазора б. Максимальная ЭДС Е2 получается при =0, поскольку при этом магнитное со­противление замкнутого магнитопровода минимально и по нему проходит максимальный магнитный поток Ф. С увеличением! уменьшаются магнитный поток и соответствующая ему ЭДС E2.

Трансформаторные датчики используются для измерения линейных перемещений, давлений, расходов и др.

 

Классификация элементов систем автоматики.

Системы автоматики предназначены для получения информации о ходе управляющего процесса, ее обработки и использовании при формировании управляющего воздействия на процесс. В зависимости от назначения системы делятся на:

-системы автоматической сигнализации, предназначена для извещения обслуживающего персонала о состоянии той или иной технической установки/процесса

-система автоматического контроля осуществляется без участия человека, контроль различных параметров и величин характерезующие работу какого-либо технологического агрегата.

-система автоматической блокировки и защиты служит для предотвращения возникновения аварийной ситуации в технических агрегатах и установках

-система автоматического пуска и остановки обеспечивает вкл/откл различных двигателей и приводов по заранее заданной программе

-система автоматического управления предназначена для управления работы тех или иных технических агрегатов либо тем или иными процессами.

Датчики являются чувствительными элементами они измеряют, регулируют величину и выпабатывают на выходе сигнал пропорциональной этой величине.

Системы автоматики могут быть построены с использованием сигналов различной физической природы. В качестве исполнительных элементов применяются электрические магниты, двигатели.