- •Введение
- •Часть 1. Основы теории автоматического управления
- •Глава 1. Принципы построения автоматизированных производств
- •1.1. Автоматизация производства
- •1.2. Основные термины и определения автоматизированных производств
- •1.3. Конструкторская документация - схемы систем автоматики
- •Глава 2. Принципы построения сау и режимы ее работы
- •2.1. Фундаментальные принципы управления
- •2.2. Основные виды сау
- •Глава 3. Режимы работы сау
- •3.1. Статические режимы работы сау
- •3.1.1. Статические характеристики
- •3.1.2. Статическое и астатическое регулирование
- •3.2. Динамический режим сау
- •3.2.1. Уравнение динамики сау
- •3.2.2. Передаточная функция
- •3.2.3. Элементарные динамические звенья
- •3.3. Структурные схемы в сау
- •Глава 4. Временные характеристики сау
- •4.1. Понятие временных характеристик
- •4.2. Переходные характеристики элементарных звеньев
- •4.2.1. Безынерционное (пропорциональное, усилительное) звено
- •4.2.2. Интегрирующее (астатическое) звено
- •4.2.3. Инерционное звено первого порядка (апериодическое)
- •4.2.4. Инерционные звенья второго порядка
- •4.2.5. Дифференцирующее звено
- •4.2.6. Запаздывающее (чистого или транспортного запаздывания) звено
- •Глава 5. Частотные характеристики сау
- •5.1. Понятие частотных характеристик
- •5.2. Частотные характеристики типовых звеньев
- •5.2.1. Безынерционное звено
- •5.2.2. Интегрирующее звено
- •5.2.3. Апериодическое звено
- •5.2.4. Правила построения чх элементарных звеньев
- •5.3. Частотные характеристики разомкнутых одноконтурных сау
- •Глава 6. Законы регулирования и качество сар
- •6.1. Характеристики объекта управления
- •6.2. Законы регулирования
- •6.3. Понятие устойчивости системы
- •6.4. Основные условия устойчивости
- •6.5 Частотные критерии устойчивости сау
- •6.6 Качество регулирования сау
- •6.7 Синтез и коррекция сар
- •Часть 2. Технические средства автоматики
- •Глава 7. Элементная база устройств автоматики
- •7.1. Элементная база автоматики
- •7.2. Аналоговые схемы устройств автоматики
- •Глава 8. Цифровые схемы автоматики
- •8.1. Комбинационная логика
- •8.2. Элементы комбинационных логических устройств
- •8.3. Цифровые автоматы
- •Глава 9. Датчики параметров технологического процесса
- •9.1. Характеристики датчиков
- •9.2. Чувствительные элементы датчиков
- •9.2.1. Механические чувствительные элементы датчиков
- •9.2.2. Потенциометрические чувствительные элементы
- •9.2.3. Тензочувствительные элементы
- •9.2.4. Индуктивные чувствительные элементы
- •9.2.5. Индукционные чувствительные элементы
- •9.2.6. Емкостные чувствительные элементы
- •9.2.7. Пьезоэлектрические чувствительные элементы
- •9.2.7. Фотоэлектрические чувствительные элементы
- •9.2.8. Элементы, чувствительные к температуре
- •Глава 10. Принципиальные схемы датчиков
- •10.1. Датчики температуры
- •10.2. Датчики перемещений
- •10.3. Термоанемометр постоянной температуры
- •10.4. Датчик давления с ёмкостным преобразователем
- •10.5. Датчик влажности газов
- •10.6. Датчики, использующие фотоэлектрические элементы
- •Глава 11. Задающие, сравнивающие и усилительные устройства сар
- •11.1. Задающие устройства
- •11.2. Сравнивающие устройства
- •11.3. Усилители
- •Глава 12. Исполнительные устройства автоматики
- •Глава 13. Микропроцессорные средства и их использование в автоматике
- •13.1. Базовые средства микропроцессорной техники
- •13.2. Системы сбора информации с датчиков на базе микроЭвм
- •Глава 14. Программируемые регуляторы
- •Список терминов
- •- Преобразования
- •Список используемой литературы
- •Мичуринский государственный аграрный университет
- •393760, Тамбовская обл., г.Мичуринск, ул. Интернациональная, 101,
- •Лабораторный Практикум
- •«Автоматика»
- •110302 « Электрификация и автоматизация сельского хозяйства»,
- •110303 – «Механизация переработки сельскохозяйственной продукции»,
- •110304 – «Технология обслуживания и ремонта машин в апк»
- •Рецензент:
- •Содержание
- •Общие сведения
- •Выпрямительный диод
- •Стабилитрон
- •Полупроводниковые выпрямители
- •3. Описание лабораторного стенда
- •4. Рабочее задание
- •5. Контрольные вопросы
- •Рабочая точка транзисторного каскада
- •Работа транзисторного каскада в режиме малого сигнала
- •3. Описание лабораторного стенда
- •4. Рабочее задание
- •5. Контрольные вопросы
- •Схемы с оу, охваченные обратной связью
- •Инвертирующий усилитель
- •Неинвертирующий усилитель
- •Дифференциальный усилитель
- •Суммирующая схема
- •Интегрирующая схема
- •Дифференцирующая схема
- •3. Описание лабораторного стенда
- •4. Рабочее задание
- •5. Контрольные вопросы
- •Однопороговый компаратор
- •Гистерезисный компаратор
- •3. Описание лабораторного стенда
- •4. Рабочее задание
- •5. Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа №5 Исследование цифровых систем
- •1. Цель работы
- •Сведения необходимые для выполнения работы
- •Логические элементы
- •Дешифраторы
- •Мультиплексоры
- •Триггеры
- •Счетчики
- •3. Рабочее задание
- •4. Контрольные вопросы
- •Литература
- •Методические указания по выполнению лабораторных работ
- •Цель работы
- •Общие сведения
- •Описание лабораторного стенда
- •Указания по выполнению работы
- •Содержание отчета
- •Цель работы
- •Оборудование и приборы лабораторного стенда
- •Общие сведения
- •Указания по выполнении работы
- •Содержание отчета
- •Рекомендуемая литература
- •Контрольные вопросы
- •Цель работы
- •Общие понятия
- •Оборудование и приборы лабораторного стенда
- •Указания по выполнению работы
- •Содержание отчета
- •Рекомендуемая литература
- •Контрольные вопросы
- •Цель работы
- •Общие сведения
- •Оборудование и приборы лабораторного стенда
- •Указания по выполнению работы
- •Рекомендуемая литература
- •Контрольные вопросы
- •Цель работы
- •Общие сведения
- •Описание лабораторного стенда
- •Указания и порядок выполнения работы
- •Содержание отчета
- •Рекомендуемая литература
- •Контрольные вопросы
- •Практикум по основам автоматики
- •110302 « Электрификация и автоматизация сельского хозяйства»,
- •110303 – «Механизация переработки сельскохозяйственной продукции»,
- •110304 – «Технология обслуживания и ремонта машин в апк»
- •Рецензент:
- •Содержание
- •Выбор варианта задания
- •1. Преобразователи и усилители электрических сигналов
- •2. Исполнительные устройства и электропривод
- •Автоматика
- •Рецензент:
- •1. Цели и задачи курса
- •2. Объем и содержание курса
- •3. Вопросы контрольного задания
- •Номера вопросов контрольного задания.
- •4. Выполнение контрольного задания
- •5. Литература
Содержание отчета
Отчет должен содержать краткое описание характеристик ПТР, принципиальные схемы измерения и термореле, протокол испытаний, расчеты и графики снятых характеристик.
Таблица 1.1 – Протокол испытаний ПТР с номинальным значением сопротивления RH=20 кОм. (ММТ-4, Т=20°С)
Вольт-амперная характеристика |
Температурная характеристика |
||||||
Т,°С |
UП, В |
I, мА |
Т,°С |
U, В |
I, мА |
Rt, кОм |
Kt=dR/dT |
|
|
|
25 |
5 |
|
|
|
|
|
30 |
|
|
|
||
|
|
35 |
|
|
|
||
|
|
40 |
|
|
|
||
|
|
45 |
|
|
|
||
|
|
50 |
|
|
|
||
|
|
55 |
|
|
|
Рекомендуемая литература
Егоров Ю.В. Автоматизация эксперимента в почвенных исследованиях. М.:МГУ, 1990.-100 с.
Контрольные вопросы
Перечислите типы датчиков температуры и объясните принципы их работы.
Назовите типы ПТР.
Расскажите о преимуществах ПТР, сравнивая их с металлическими терморезисторами
Для каких целей используются ПТР в схемах автоматики?
Перечислите основные характеристики ПТР.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2
ДАТЧИКИ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ
Цель работы
Изучить принцип действия и конструкции электрических датчиков перемещения. Снять тарировочные характеристики потенциометрического и
дифференциально-трансформаторного плунжерного датчиков перемещений.
Оборудование и приборы лабораторного стенда
Лабораторный стенд состоит из блоков питания переменного напряжения 0...250 В и постоянного тока 9 В, потенциометрический датчик (переменный линейный резистор), дифференциально-трансформаторный плунжерный датчик, мультиметр. Датчики перемещения закреплены на панели с возможностью имитации перемещения рабочих органов.
Общие сведения
Датчики - преобразователи одной физической величины в другую, удобную для использования в последующих элементах автоматической системы.
Статическая характеристика - зависимость y=f(x) выходной величины у
от входной величины х.
Чувствительность или коэффициент преобразования - отношение
выходной величины у к входной величине х:
к=у/х.
Порог чувствительности - минимальная величина на входе датчика, которая вызывает изменение выходной величины.
Абсолютной погрешностью датчика (ошибкой) называют разность между действительным значением выходной величины и ее расчетным значением dy=yl-y, где у1-действительное значение выходной величины, у- расчетное значение.
Омические датчики. По принципу действия первичного преобразователя омические датчики относятся к параметрическим - изменение входной величины X приводит к пропорциональному изменению активного сопротивления электрической цепи R, рисунке 2.1-а. По функциональному назначению омические датчики наиболее часто используют для измерения перемещений, вибраций, размеров и т.п. Общим их достоинством является простота конструкции, безинерционность, стабильность характеристик, большой коэффициент чувствительности и значительная мощность сигнала.
Потенциометрические датчики. Основаны на изменении сопротивления переменного резистора при перемещении его движка под действием внешней силы - объекта управления. Конструктивно состоят из каркаса и нанесенного на него регистра или проволоки. Схема включения приведена на рисунке 2.1-б.
Выходной сигнал U пропорционален длине или углу перемещения движка:
U=kx
где к- коэффициент чувствительности, В/м; х- длина перемещения движка, м.
Недостатком потенциометрического датчика является наличие подвижного контакта, снижающего надежность, большое потребное усилие на перемещение движка.
Тензометрические датчики. Основаны на явлении тензоэффекта изменении величины активного сопротивления материалов под воздействием приложенных к ним механических напряжений. Применяются для измерения малых перемещений, усилий и давлений. Конструктивно выполняются из проволоки в виде спирали, наклеенной на бумажную подложку; фольги; полупроводниковых кристаллов. Чувствительность проволочных - константановых равна 2, полупроводниковых тензодатчиков-100.
Электромагнитные датчики. Принцип действия основан на изменении индуктивности L магнитной системы под воздействием входной величины. По виду преобразования электромагнитные датчики делятся на индуктивные, трансформаторные, магнитоупругие и индукционные.
Индуктивные преобразуют изменения регулируемой величины в изменения индуктивного сопротивления обмотки. Они работают на переменном токе и состоят из сердечника, катушки индуктивности и якоря. При перемещении якоря меняется воздушный зазор 1, индуктивность L и ее полное сопротивление переменному току Z
Z2 = (R2a + Х2L)
где - Ra, XL- активное и индуктивное сопротивление катушки.
Трансформаторные датчики - разновидность индуктивных. Принцип их действия основан на изменении взаимной индуктивности обмоток W1 и W2 при перемещении одной относительно другой или при перемещении якоря датчика.
Плунжерные трансформаторные дифференциальные датчики (ДТД) предназначены для измерения перемещений до десятков мм - ДТД имеет первичную обмотку L1 рисунке 2.1-в, а также две вторичные обмотки L2 и L3, включенные последовательно и встречно и плунжер Пл, входящий в указанные катушки. Поэтому напряжение входного сигнала на вторичных обмотках равно
U = U21 - U22,
где U- напряжение на выходе датчика, U21 напряжение на первой вторичной обмотке, U22- напряжение на второй вторичной обмотке.
Если плунжер Пл не введен в датчик, то есть Х=0, то напряжение на обоих вторичных обмотках равны между собой. При введении плунжера сверху вниз на интервале 0<х<l/2, где l - длина датчика, индуктивное сопротивление XL1 обмотки L1 уменьшается, а индуктивное сопротивление XL2 обмотки L2 не изменяется. Если плунжер переместится на всю длину, х=l, то напряжения U21 и U22 будут равны между собой. Следовательно, можно записать:
X=0,U21=U22,U=0;
0<Х<l/2; U21>U22; U>0; X=l/2 -> Umax;
l/2<х<l; U22-> U21; U-> 0, при х=l, U=0.
Чувствительность плунжерного дифференциально-трансформаторного датчика равна
K=dl/dU.
а) – схема включения омического датчика перемещения;
б) – схема включения потенциометрического датчика перемещения;
в) – схема включения плунжерного дифферинциально-трансформаторного датчика перемещения
Рисунок 2.1. Схемы включения датчиков