- •1.Основные понятия и определения автоматики. Сау- ее схема, элементы
- •2 Направления автоматизации тп пищ. Производств
- •3. Классиф-я автоматических средств управления
- •4 Методы измерений и ошибки измерения (статическая, динамическая)
- •5 Средства измерений и контроля в автоматике
- •6 Государственная система приборов (гсп) и средств автоматизации
- •7 Общие сведения о датчиках
- •8 Датчики температуры
- •9 Датчики давления и разрежения
- •10 Датчикии расхода и количества вещества
- •11. Преобразователи параметров движения
- •12. Методы и устройства измерения состава и свойств в-в
- •13 Общие сведения об усилительных устройствах в автоматике
- •14. Электромеханические и магнитные усилители
- •15 Электронные усилители (эу)
- •16 Гидравлические и пневматические усилители(гу и пу)
- •17. Общие сведения об исполнительных механизма
- •18. Гидравлические и пневматические им
- •19. Электрические им
- •20. Регулирующие органы
- •21. Ро объемного, скоростного, дроссельного типа
- •22. Математическое описание элементов и систем автоматики в статическом режиме
- •23. Динамический режим работы сар, динамические хар-ки: временные и частотные
- •24. Типовые входные воздействия и хар-ки сар- временные, частотные, передат. Ф-ция
- •25. Типовые звенья сар: пропорциональные, идеальные интегрирующее и дифференцирующее, их хар-ки
9 Датчики давления и разрежения
К ним отн-ся датчики с чувст. элементами, преобр-ми изменения давления жидкостных и газообразных сред в физ. величины, удобные для дальнейшего исп-я – в линейное или
угловое перемещение, в электр. сигнал и др. В кач-ве чувствительных элементов исп.: упругие чувств-е элементы (сильфоны, мембраны, манометрические пружины); пьезоэлектрические элементы; тензометрические элементы и др.
Сильфон предст. собой тонкостенную гофрированную трубку или цилиндр с 2-мя днищами, внутренняя полость к-й через тонкую трубку соединяется с источником контр-го давления р. При увелич. давления происх. растяжение сильфона, в случае снижения давления сильфон сжимается.
Изгот-ся сильфоны из упругих сплавов меди, стали и др.
Мембрана выполняется в виде упругой эластичной пластины, закрывающей измерительную полость, к к-й подводится контр-е давление Мембраны мог. быть плоские и гофрированные. Гофрированная мембрана обеспечивает большие выходные перемещения и более чувствительна, чем плоская.
Манометрическая пружина предс. собой трубку овального сечения и изогнутую по дуге, в, один конец к-й закрыт и может перемещаться. При подаче давления внутрь трубки, она стремится распрямиться, при снижении давления – скручиваться. Сущ. также многовитковые конструкции, облад. большей чувствительностью и больш. перемещение свободного конца.
Пьезоэлектрические чувствительные элементы или датчики функционируют на основе пьезоэлектрического эффекта. Сущн. этого явления сост. в том, что под действ. приложенного усилия у кристаллов нек-х материалов (кварц, титанат бария, сегнетовая соль и др.) на гранях появляется электрический заряд и возникает напряжение UВЫХ, пропорц. силе сжатия и толщине кристалла (Рис. 3.7). Однако с теч. времени, если сила давления не изменяется, заряд «стекает» и напряжение UВЫХ исчезает. Поэтому такие датчики применяют для измерения переменных давлений, частота которых сост. более 15 …20 кГц.
|
Рис. 3.7 Пьезоэлектрический датчик давления. |
Тензометрические элементы (датчики), это устройства, к-е функционируют на явлении тензоэффекта. Его суть закл. в изменении вел. активного сопротивления электропроводящего материала под возд. мех. напряжения.
10 Датчикии расхода и количества вещества
Расход изм. в массовых ед. (кг/с) или в объемных ед. (м3/с). Колич. показатели в-в связывает плотность Наиб. Распространен. датчиками расхода жидкостей и газов явл. дроссельные, скоростные и бесконтактные датчики.
Дроссельные датчики- использ. для регистрации расхода жидкости, например, воды, имеют в своем составе диафрагму 2 и дифференциальный манометр 3, регистрирующий перепад давления Р Диафрагма имеет отверстие с диам. диам. канала трубопровода 1, в к-м теч. жидкость. Благодаря ее наличию поток жидк. перед ней тормозится и стат. давление Р1 потока увеличивается. За диафрагмой давление понижается, Р2 < P1. Разность давлений Р однозначно связана со скоростью ж потока жидкости в канале.
Р = Р1 - Р2; .
Вел. Р регистрируют и преобр. в электр. сигнал дифференциальным манометром. Очевидно, что при известном знач. ж и диам. канала D можно однозначно определять расход жидкости, как
|
|
Скоростные датчики расхода (анемометры) функц-т на основе измерения средней скорости потока в канале с пом. лопастных колес, вертушек, взаимод-х с потоком. В совр. конструкциях таких расходомеров прим. герметизированные преобразователи скорости вращ. вертушки в электр. сигнал, напр., импульсный. В преобразователе может исп. электромагнитная схема формирования импульсов или геркон. Частота следования импульсов п однозначно связана с частотой вращения вертушки и, соответственно, со скоростью потока ж = f(n), к-я опр. расход жидкости.
.
|
Рис. 3.9. Скоростной датчик расхода: 1 - трубопровод; 2 - вертушка; 3 - постоянный магнит; 4 - контактный формирователь электрических импульсов. |
Бесконтактные датчики расхода (ультразвуковые, электромагнитные (индукционные), радиоизотопные и др.) не вносят возмущения в поток жидк. и газа и позв. благодаря этому достичь более высок. точности регистрации скорости потока. Принцип их закл. в том, что под возд. какого-либо источника излучения в потоке происх. изменения плотности или образуются метки (ионные, радиоактивные), имеющие скорость, одинаковую с потоком. Измеряя скорость метки, получ. скорость потока. В УЗ датчиках используется эффект Допплера. Электромагнитные (индукционные) датчики функц-т на основе явления электромагнитной индукции.
Измерение расхода или колич. сыпучих в-в или массы порционных кол-в вещества опр. весовым методом дискретно или непрерывным способом.
Принцип реализации весового метода определения массы одной порции вещества: здесь пружинные весы мех. связаны с движком перемен. резистора, вел. сопротивления R к-го будет функц. связана с массой порции в-ва, как R=f(m). Очевидно и ток резистора также будет зав. от этой массы как I=f(m).
Принцип раб. весового измерителя непрер. действия: изм. масса m нах-ся на лент. транспортере, поддерживаемом пружиной. Деформация пружины вызыв. изменение сопр. переменного резистора. Зная массу m в-ва, нах-ся на ленте транспортера, при известной линейной скорости ленты, можно опр-ть мас. расход G, в-ва, как
, где m – масса вещества; L – рабочая длина транспортера; – скорость движения ленты.
Датчики уровня – позв. контролировать кол-во в-ва по его уровню h, как показателю объема. Очень часто исп. поплавковые датчики, у к-х линейное перемещение поплавка обеспеч. слежение за ур-м жидкости. Это перемещение может исп-ся, как управляющий мех. сигнал или может быть преобразовано в электрич. сигнал .Для измерения уровня сыпучих в-в (зерно, гранулированный материал) предусм. вибрации поплавка.
Кроме поплавковых преобразователей уровня исп. также датчики давления, емкостные преобразователи или электрические датчики, проводимость к-х опр-ся высотой заполнения чувствительного элемента . Если электроды чувствительного элемента запитать высокочастотным напряжением, а жидкость будет облад. высок. значением диэлектрической проницаемости (например, чистая вода), то получим емкостный датчик.
При высок. Знач. проводимости жидкости будет регистрироваться изменение проводимости чувств. элемента, пропорциональное уровню h.