Измерительно-преобразовательные элементы в технологическом процессе
Цель: изучение измерительно-преобразовательных элементов, их назначение и классификацию.
План
1. Назначение измерительно-преобразовательных элементов.
2. Их классификация.
3. Требования, предъявляемые к ним.
Вопрос: Определение передаточных функций систем управления?
1. Назначение измерительно-преобразовательных элементов (датчиков). Любая система автоматического управления и контроля содержит в качестве функционально необходимых элементов один или несколько измерительных преобразователей, или датчиков, служащих для получения первичной информации о состоянии объекта управления. Измерительный преобразователь представляет собой устройство, осуществляющее измерение действительного значения управляемой или контролируемой координаты и преобразование этого значения в сигнал, наиболее приемлемый для дальнейшей его передачи по каналу управления. Вопрос: Что представляет собой измерительный преобразователь? 2. Классификация. Следует отметить, что один и тот же элемент первичной информации в зависимости от характера применения может выполнять функции измерения и преобразования контролируемого параметра одновременно, а может осуществлять только преобразование. Так, например, элементы потенциометрического и индуктивного типа, используемые для получения информации об объекте, управляемой координатой которого является линейное или угловое перемещение, нужно рассматривать как датчики, т.к. эти элементы выполняют функции измерения и преобразования управляемого параметра одновременно. То же самое можно сказать о емкостном элементе, применяемом в системе регулирования концентрации в среде, сигнал на выходе которого меняется за счет изменения емкости конденсатора, зависящей от концентрации вещества. Однако, эти элементы автоматики, используемые, например, для получения информации о других физических параметрах управления (давлении, скорости или ускорении подвижного объекта) будут выполнять только функции преобразователя, поскольку в качестве измерителей применяются другие чувствительные к изменению этих параметров элементы (мембранные или сильфонные приемники давления, гироскопические элементы и акселерометры). Таким образом, можно заключить, что невозможно произвести четкое разграничение элементов, используемых для получения первичной информации о состоянии регулируемой координаты, на измерительные преобразователи (датчики) и преобразовательные устройства. В связи с этим условимся в дальнейшем при рассмотрении элементов первичной информации относить к классу измерительных преобразователей или датчиков те элементы, которые допускают одновременное выполнение функций измерения и преобразования хотя бы по отношению к одному виду регулируемой координаты какого-либо технического объекта управления. Датчики сигналов можно подразделить на два класса: параметрические и генераторные. В основе построения датчиков параметрического типа лежит свойство изменения некоторого параметра четырехполюсника при изменении его входной величины, вследствие чего выходная величина четырехполюсника меняется. Генераторные датчики производят непосредственное преобразование механической энергии в энергию электрического или ионного сигнала управления. По виду измеряемой (преобразуемой) величины различают датчики положения, скорости, ускорения, давления, температуры и других физических параметров. По принципу действия различают датчики сопротивления: потенциометрические, тен-зометрические, фоторезисторные и терморезисторные; датчики индуктивности и взаимоиндуктивности: индуктивные, индукционные датчики, сельсины, микросины, вращающиеся трансформаторы; датчики магнитоиндукционные: тахогенераторы постоянного и переменного тока, емкостные и др. Вопрос: На какие классы можно подразделить датчики сигналов? 3. Требования, предъявляемые к ним. К датчикам предъявляются следующие требования: высокая динамическая точность, состоящая в том, что формирование сигнала должно производиться с минимальным искажением. Это требование означает, что датчик должен обладать такой передаточной функцией, которая в пределах полосы пропускания объекта управления и контроля сводилась бы к постоянной величине; высокая статическая точность работы; высокая надежность при работе в условиях, определяемых тактико-техническими требованиями; допустимые габариты и масса; достаточно высокий коэффициент преобразования, обеспечивающий реагирование датчика на относительно небольшие рассогласования между требуемым и действительным значениями управляемой величины; достаточно высокая мощность выходного сигнала. В соответствии с приведенными требованиями при изучении датчиков различных типов необходимо уделить внимание следующим вопросам: статической характеристике датчика и ее виду; чувствительности датчика, или коэффициенту преобразования; разрешающей способности; шумам, генерируемым датчиком; наибольшей мощности выходного сигнала; мощности входного сигнала датчика; динамическим характеристикам. Контрольные вопросы: Для чего служат измерительно-преобразовательные элементы? Классификация измерительно-преобразовательных элементов? Каким вопросам следует уделить внимание при изучении датчиков различных Литература: «Элементы систем автоматического управления и контроля». Н.И. Под-лесный, В.Г. Рубанов.
типов?