ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 19.07.2024
Просмотров: 304
Скачиваний: 2
СОДЕРЖАНИЕ
Глава 2. Первичные преобразователи
Глава 3. Усилители и стабилизаторы
Глава 4. Переключающие устройства и распределители
Глава 5. Задающие и исполнительные устройства
Глава 6. Общие сведения об измерении и контроле
Глава 8. Контроль давления и разрежения
Глава 9. Контроль расхода, количества и уровня
Глава 12. Автоматическая блокировка и защита в системах управления
Глава 13. Системы автоматического контроля и сигнализации
Глава 14. Системы автоматического
Глава 15. Объекты регулирования и их свойства
Глава 17. Конструкции и характеристики регуляторов
Глава 18. Общая характеристика
Глава 19. Математическое и программное обеспечение микроЭвм
Глава 20. Внешние устройства микроЭвм
Глава 21. Применение микропроцессорных систем
Глава 23. Конструкции промышленных роботов
Глава 25. Роботизация промышленного производства
У вентильных преобразователей свободные электроны, изменяя свою энергию под действием светового потока, остаются в веществе. В промышленности получили наибольшее распространение селеновые и меднозакисные фотоэлементы.
Селеновый фотоэлемент (рис. 10, в) имеет четыре рабочих слоя. Первый слой образован тонкой пленкой золота 1, далее идут запирающий слой 2, селеновый слой 3 и стальная подкладка 4. Запирающий слой, обладая детекторным свойством, пропускает электроны, выделившиеся из пленки золота и препятствуют прохождению электронов противоположного направления. Таким образом, световой поток, проходя через пленку золота, создает вентильный фотоэффект, т. е. электроны из освещенного слоя переходят в неосвещенный. Это приводит к возникновению разности потенциалов 1/вых.
Фотоэлектрические преобразователи просты по устройству и достаточно надежны в работе. Они находят широкое применение в системах автоматики в литейных и термических цехах: для автоматического управления освещением цехов, для измерения температуры жидкого металла и нагретых деталей (фотоэлектрический пирометр), определения прозрачности жидкостей или газов, подсчета форм и изделий, проходящих по конвейеру, для контроля пламени в топках топливных печей. Они применяются в системах защиты обслуживающего персонала от травм и т. п. В целом возможности фотоэлектрических преобразователей в металлургическом производстве чрезвычайно велики.
Контрольные вопросы и задания
-
Какие элементы автоматического управления (контроля) называются первичными преобразователями (датчиками)?
-
В чем заключается различие между параметрическими и генераторными преобразователями?
-
Расскажите об устройстве потенциометрических преобразователей,
-
Почему у индуктивных преобразователей статическая характеристика (вход-выход) нелинейная?
-
Расскажите об устройстве трансформаторного преобразователя.
-
Объясните принцип действия ферродииамического преобразователя.
-
Объясните принцип действия и назначение емкостных преобразователей.
-
В чем заключаются достоинства и недостатки тензометрических преобразователей?
-
Перечислите типы фотоэлектрических преобразователей и укажите их достоинства н недостатки.
-
Объясните принцип действия фотоэлектрических преобразователей.
Лабораторная работа 1. Исследование статических характеристик тензометрических преобразователей
Цель работы. Изучить конструкцию и принцип действия проволочных и фольговых тензорезисторов. Получить статические характеристики испытуемых преобразователей.
Рис.
11. Лабораторнаи установка для испытания
тензорезисторов: а
— схема включення;
б
— схема нагружения
Порядок выполнения работы. 1. Ознакомиться с преобразователями, установленными на стенде, и изучить электрическую схему соединений тензорезисторов и измерительного прибора. 2. Собрать электрическую схему испытаний (рис. 11, а). 3. Изменяя массу груза т от нуля до максимального и от максимального до нуля, снимают зависимости для тензорезисторов 1 — f (m). Для повышения чувствительности тензорезисторов два из них R1 и R2 наклеивают на стальную пластину сверху и снизу. 4. Результаты измерений заносят в протокол испытаний и по ним строят зависимость I — f (а), где а — напряжение изгиба, определяемое как отношение момента изгиба М к моменту сопротивления пластины N в месте наклейки терморезисторов; а = — M/N; М — mL; N — bh2/6, где buh — ширина и высота пластины, м; I — расстояние от места приложения груза до центра тензорезистора, м.
Содержание отчета. Отчет должен содержать краткое описание принципа действия и назначение тензорезисторов, таблицу результатов испытаний, расчетные формулы и графики зависимостей выходных и входных величин.
Глава 3. Усилители и стабилизаторы
1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ И КЛАССИФИКАЦИЯ
УСИЛИТЕЛЕЙ
Выходные сигналы первичных преобразователей и сигналы рассогласования регуляторов в большинстве случаев обладают небольшой мощностью и не могут быть непосредственно измерены или привести в действие исполнительный механизм. Поэтому сигнал усиливают до значения, которое позволяет либо ее измерить (в системах контроля), либо приводить в действие исполнительный механизм (в системах регулирования).
Рис. 12. Классификация усилителей
Усиление сигнала осуществляется устройством, называемым усилителем, путем изменения потока вспомогательной энергии, поступающей от источника к измерительному прибору или исполнительному механизму в соответствии со знаком и амплитудой сигнала. В некоторых случаях одновременно с усилением сигнала происходит его качественное преобразование. В связи с этим усилители можно разделить на четыре группы (рис. 12): с механическим перемещением на входе и выходе; с электрическим сигналом на входе и выходе; с механическим перемещением на входе и пневматическим или гидравлическим сигналом в виде изменения давления на выходе; с механическим перемещением на входе и электрическим сигналом на выходе.
Элементы, усиливающие механические перемещения, выполняют в виде рычажных устройств, механических регуляторов или механических и гидравлических муфт. Они имеют относительно небольшой коэффициент усиления.
Усилители электрических сигналов выполняют в виде электромеханических (реле), электромашинных, магнитных и электронных устройств.
Усилители, имеющие механическое перемещение на входе и пневматический или гидравлический сигнал в виде изменения давления на выходе, представляют собой вентиль, золотник или устройство типа сопло-заслонка (дроссельная заслонка).
Усилители, имеющие механическое перемещение на входе и электрический сигнал на выходе, представляют собой переменный резистор, автотрансформатор или замыкающиеся и размыкающиеся контакты реле.
В зависимости от вида применяемой вспомогательной энергии различают пневматические, гидравлические, электрические (электромеханические, магнитные), диэлектрические, электронные (полупроводниковые и тиристорные) и комбинированные усилители. В системах автоматики наибольшее распространение получили электрические усилители.
К основным характеристикам усилителей относятся выходная мощность, коэффициент усиления и форма статической характеристики. Выходная мощность усилителя определяется потребной мощностью исполнительного механизма и изменяется в весьма широких пределах (от долей ватт до десятков киловатт).
Коэффициент усиления является одной из основных характеристик усилителя. В электрических усилителях различают коэффициенты усиления по напряжению, току и мощности. Коэффициентом усиления по напряжению К1г называют отношение напряжения выходного сигнала £/вых к входному £/вх, т. е. /Сн = — ивых/ивх. Коэффициент усиления ПО току К,г определяет отношение тока выходного сигнала /вых к входному току /вх усилителя, т. е. Л'т = /вых//вх. Коэффициент усиления по мощности Ки характеризует отношение выходной мощности Рвых к мощности на входе Р„, т. е. Км = РвыХ!Рвх-
Статическая характеристика усилителя отражает зависимость между входной и выходной величинами в установившемся режиме и может быть линейной и нелинейной. Наиболее предпочтительна линейная характеристика.
-
Электромеханические и магнитные усилители
Электромеханические усилители выполняют в виде электромашинных усилителей (ЭМУ) или электромагнитных реле.
Электромашинные усилители — специальные электрические генераторы постоянного тока, выходная мощность которых регулируется путем изменения мощности управления. Конструктивно электромашинные усилители выполняют в виде установки, в корпусе которой располагаются асинхронный электродвигатель и генератор.
Электромашинные усилители допускают значительные форсировки по току и по напряжению, имеют малую мощность управления и хорошее быстродействие.
Однако электромашинные усилители имеют невысокую надежность из-за наличия подвижных контактов между щетками и коллектором, создают большие помехи для работы радиоаппаратуры, имеют относительно большие размеры и массу.
В электромагнитных реле получаемый управляющий сигнал подают на каТушку, в результате чего замыкаются контакты, способные пропускать ток большей мощности. Усилители подобного типа позволяют увеличивать энергию входного сигнала в 1000 раз, существенно упростить схему управления и повысить ее стабильность по отношению к изменениям температуры окружающей среды. Они получили широкое распространение в системах автоматического регулирования (стабилизации) температуры термических и плавильных печей.
Магнитные усилители представляют собой электромагнитное устройство, в котором связь выхода и входа осуществляется через магнитное поле. В основу принципа его действия положена нелинейная зависимость магнитной проницаемости ферромагнитных материалов от напряженности постоянного подмагничивающего поля, созданного или изменяемого входным сигналом.
Магнитные усилители подразделяют на простые и с самонасы- щением. У первых по рабочем обмоткам протекает только переменный ток, а в усилителях второй группы по рабочим обмоткам протекает ток, содержащий постоянную составляющую.
Основными параметрами магнитных усилителей являются характеристики управления, т. е. взаимосвязь между установившимися значениями входной и выходной величин, например между рабочим током нагрузки и током управления.
Простейший магнитный усилитель — усилитель дроссельного типа (рис. 13, а). Он представляет собой катушку индуктивности 1 с ферромагнитным магнитопроводом 2 и дополнительной управляющей обмоткой 3. Нагрузка усилителя /?н включена последовательно с рабочей обмоткой, питание которой осуществляется переменным током ио.