2. Лабораторная установка

Лабораторная установка представляет собой систему автоматического регулирования с двухпозиционным регулятором.

Объектом регулирования является термостат для нагрева небольших изделий, например, транзисторных сборок, тиристоров и т.п. Термостат представляет собой тонкостенный алюминиевый сосуд, на внешней поверхности которого уложены витки электрического нагревателя сопротивления. Нагреваемой средой в термостате служит либо воздух, либо трансформаторное масло. Нагрузку термостата можно изменять ступенчато, включая или отключая вентилятор для обдува термостата.

В нагреваемую среду помещают изделие, подвешивая его изнутри к крышке термостата.

Термостат снабжён двумя малогабаритными полупровод-никовыми датчиками температуры. Датчик температуры изделия _днаходится в термическом контакте с изделием. Датчик температуры среды_срсостоит в контакте со средой. Оба датчика подключены ко входам электронных схем термометров, снабжённых показывающими приборами, отградуированными в единицах температуры.

Функционально-принципиальная схема САР лабораторной установки изображена на рис. 4.

Сигнал с выхода датчика температуры изделия _дпоступает кроме схемы термометра на электронный релейный элемент, обладающий зоной возврата_в, в котором сравнивается с заданной температурой_зд. Если температура датчика_дменьше (_зд-_в/2), релейный элемент включает ключ К в цепи питания нагревателя. Если температура_дбольше (_зд+_в/2), релейный элемент через ключ К отключает нагреватель. Включение и отключение нагревателя сопровождается появлением светового и звукового сигналов.

Описанная САР с электронным релейным элементом может быть настроена на разные заданные температуры и на весьма малые колебания температуры в автоколебательном режиме. Однако в учебных целях для облегчения проведения опытов и лучшего понимания процессов, происходящих в двухпозиционном регуляторе, зона возврата релейного элемента сделана большой, составляющей примерно 1/3 от среднего значения поддерживаемой температуры, а заданное значение температуры нерегулируемым.

Внешний вид лабораторной установки показан на рис. 5. Назначение отдельных элементов ясно из подрисуночной подписи. Для приведения лабораторной установки в рабочее состояние блок управления соединяется кабелями со штепсельными разъёмами с объектом и блоком питания.

3. Выполнение работы

1. Подготовить САР к работе, для чего:

соединить объект, блок управления и блок питания;

выключить термостат и вентилятор;

подать напряжение, включив блок питания.

По выполнении этих операций должен загореться светодиод «Нагрев», однако термостат нагреваться не будет, поскольку его питаниеU_потключено тумблером «Термостат».

2. Одновременно перевести тумблер «Термостат» в положение «Вкл» и пустить секундомер. Через каждые 10 с записывать показания термометров «Температура датчика» и «Температура среды». Особо отметить момент времени (точка t₂на рис. 3), когда автоматически отключится нагрев, и температуру по обоим приборам в этот момент. При отключении нагрева загорится светодиод «Охлаждение» и звякнет колокольчик.

3. Продолжать непрерывный отсчёт десятисекундных интервалов времени и показаний по шкалам термометров. Как и при нагреве, особо отметить момент времени, когда произойдёт повторное включение на нагрев (точка t₃на рис. 3). В этот момент включится светодиод «Нагрев» и раздастся звуковой сигнал.

4. Продолжать непрерывные отсчёты десятисекундных интервалов, запись показаний термометров и отметки в моменты переключения, чтобы всего получить три участка кривых при нагреве и два при охлаждении.

5. По полученным результатам вычертить графики, анало-гичные показанным на рис. 3, и графически найти среднюю температуру нагрева _среднна участке автоколебательного режима. Для вычисления_среднудобно строить графики на миллиметровой бумаге, на которой легко измерить указанные выше площади.

6. По графику изменения температуры датчика определить значение установленной температуры задания _зди сравнить его со значением средней температуры_средн.

7. Повторить опыты, предварительно включив вентилятор и охладив термостат до температуры окружающей среды. Эту серию опытов провести со включённым вентилятором, что будет соответствовать повышенной нагрузке на объект. Построить графики и вычислить среднюю температуру _среднпри этой нагрузке.

8. Сравнить между собой полученные значения _средни сделать выводы о влиянии нагрузки на эту величину.