- •8 Термометры сопротивления.
- •9 Логометры.
- •11Расходомеры переменного перепада давления.
- •14 Позиционные аср: характер переходных процессов, показатели качества, область применения
- •15 Назначение и принцип действия электросилового и электропневматического преобразователей.
- •16 Прядок выбора типа автоматического регулятора и определение его настроечных параметров.
- •17.Основные понятия и определения тар
- •18.Структурные схемы аср и и х преобразования
- •23. Термоэлектрические термометры: устройство, принцип действия, области применения
- •24. Цифро-аналоговый преобразователь: схема, принцип действия.
- •25.Преоразователи температуры: классификация, области применения.
- •26Аналогово- цифровой преобразователь (ацп) – преобразует аналоговый сигнал в цифровой (двоичное число).
- •29. Расходомеры постоянного перепада давления. Индукционные расходомеры: устройство, принцип действия, область применения.
- •30. Влияние и-составляющей закона регулирования на качество переходных процессов аср.
- •31. Жидкостные манометры, принцип действия, преимущества, недостатки.
- •32.Многоконтурные аср
- •33. Функциональная структура и классификация измерительных устройств.
- •34. Статистика и динамика аср. Способы получения уравнений динамики, линейные системы. Линеаризация характеристик реальных элементов.
- •38 Устойчивость аср. Критерий устойчивости Гурвица
- •39. Структурная схема включения увк в замкнутый контур управления технологическим процессом
- •40. Логические элементы: и, или, не.
- •41 Структурная схема устройств аналогового ввода информации
- •43 Структурная схема увк (Управляющий вычислительный комплекс)
18.Структурные схемы аср и и х преобразования
Для исследования различных по природе АСР с помощью единого матаппарата, их представляют в виде структкрных схем.
Для этого все элементы АСР разбивают на типовые звенья. С помощью правил преобразования структурных схем по известным динамическим свойствам типовых звеньев определяют динамические свойства всей системы в целом
Типовое звено рисуется в виде прямоуг.
Стрелки – например передача информации
Структурные схемы содержат узел связи, который характеризуется тем, что на вход подаются несколько величин, а на выходе образуется одна равная их алгебр. сумме
Узел разветвления. Характеризуеться тем, что входная величина разделена на нескольковеличин не менее своего значения
Последовательное соединение звеньев- выходная величина предыдущего звена являеться входной для последующего
Результат: надо упростить звено:
; ;;перемножаем передаточные функции:
;
Параллельное: на входе любого звена подается один и тот же сигнал х,а выходные сигналы, суммируясь, дают выходной сигнал у
;;
При параллельном соединении экв перед.функция равна сумме передаточных функций:
Встречно-паралельное соединение(соединение с обратной связью):
Характеризуется тем, что на вход звена W1 подаеться сигнал х0 равный алг сумме основного входного сигнала х и выходного сигнала х’ со звена w2.
Если х и х – действительны в первом направлении, т.е. имеют одинаковый знак, то такая обратная связь положительная, если в разный, то называеться отрицательной
x0=x+x’
;;;;;
Усли бы имела место “-“ обратная связь, то х0=х-х’, в знаменателе стоял бы знак +
Вопрос- 19Термопреобразователи сопротивления,ТС Принцип действия термопреобразователя сопротивленияоснован на использовании зависимости электрического сопротивления чувствительного элемента от температуры.R=f(t) Вид этой функции зависит от природы материала чувствительного элемента, в идеале линейная функция. Применяются только чистые металлы и полупроводниковые материалы (терморезисторы), отвечающие основным требованиям: Нейтральность к измеряемой среде - высокий и неизменный коэффициент электрического сопротивления. Для большинства чистых металлов в диапазоне 0-100ºС температурный коэффициент составляет α=4.10-3 1/ºС, у терморезисторов температурный коэффициент сопротивления на порядок больше(3-4.10-2 1º/С ).-ХарактеристикаR–tº без резких отклонений и гистерезиса -Большое удельное электрическое сопротивление
Данным требованиям в определённых температурных интервалах отвечают платина, медь, никель , вольфрам, железо, специальные полупроводниковые материалы. Промышленностью выпускаются 2 большие группы металлических стандартных термопреобразователей сопротивления: платиновые и медные. Платиновые работают в диапазоне –200÷+650ºС, медные –50÷+180)º С. . Платиновые ТС выпускаются одинарные и двойные ( в арматуре два не связанных электрически элемента). Медные ТС выпускаются только одинарными. Чувствительные элементы платиновых ТС выполняют платиновыми спиралями из проволоки 0,1мм на керамическом каркасе в каналах или многослойная намотка на керамическом каркасе. К платиновой проволоке припаиваются медные выводы. Элементы медных ТС выполняются из эмалированной проволоки Ǿ 0,08-0,1 мм многослойно безиндукционно намотанной (бифилярная намотка) на пластмассовый стержень. Выводы медные Ǿ 1-1,5мм. Выпускается широкая номенклатура ТС на различные пределы измерения и в различных конструктивных оформлениях, соответствующих условиям эксплуатации. Типовая конструкция ТС состоит из чувствительного элемента, наружной защитной арматуры (нержавеющая сталь, латунь) штуцера, крепления, головки с контактной колодкой.
ТС платиновые. Обозначение ТСП. Градуировка [R=f(t)] 21 и 22.
ТС медные. Обозначение ТСМ. Градуировки 23 и 24.
Монтаж ТС выполняется с помощью штуцеров или фланцев заводского изготовления или специального крепежа по месту. Требования к монтажу аналогичны требованиям к монтажу термопар
–Приборы В качестве измерительных приборов, применяемых в комплекте с ТС используются уравновешенные и неуравновешенные мосты и лагометры. Для дистанционной передачи сигнала используются вторичные нормирующие преобразователи ТС в стандартные сигналы 0-10в, 0-5ма, 4-20ма. Из измерительных приборов наибольшее распространение получила схема с применением уравновешенного моста, в которой первичный преобразователь ТС подключается к прибору по 3-х проводной схеме, практически исключается погрешность от изменения сопротивления проводов (ТС-прибор) из-за колебаний температуры окружающей среды. В 3-х проводной схеме сопротивление соединительных проводов не влияет на результаты измерения. Для уравновешенного моста справедливо выражение: Rt=kRp –k1 Изменение Rt можно уравновесить изменением Rp. Rp можно выразить шкалой в ˚С.
№20 Статические и астатические элементы АСР. Типовые звенья АСР: динамические свойства, переходные характеристики.
Любую АСР можно представить в виде соединения простейших в динамическом отношении типовых звеньев. Под типовым звеном понимается звено с одним вход. и выход. параметром и описывается ур-нием динамики не выше второго порядка.
Все типовые звенья делится на 2 гр:
- статические
- астетические.
К статич. относят такие звенья, у кот. при ступенчатом изменении вход. величины, выходная, изменяясь во времени, приходит в новое установившееся состояние.
К астатич. Относят такие звенья, у кот. при ступенчатом изменении вход. величины, выход. величина приходит к постоян. скорости своего изменения.
Типовые статич. звенья.
Статич. звено нулевого порядка( усилительное звено)
Под переход. хар-кой поним. реакция сис-мы на единичное ступенчатое возмущение h(t).
Типовое звено первого порядка
Типовое звено второго порядка
Астатич. типовые звенья
Интегрирующие звено- скорость изменения выход. величины пропорционально входной.
Ти- постоянная от времени интегрирования-это
время, за кот. выход. величина достигает значен.
вход. величины.
Дифференцирующее звено
где ТD- время дифференцирования, за кот. выход.величина пропорциональна изменению скорости вход. велич.
Общий вид дифферен.звена:
№21 Государственная система приборов и средств автоматизации
К к.50-х 20в. появилась госуд. система приборов ГСП осн. задачей кот. являлась удовлетворение потребителей приборами и средствами при номин. номенклатуре выпускаемой продукции.
- по функциональному назначению все приборы ГСП делятся на 4 гр:
1) датчики- первич. Измерит. Преобразователь, предназначенный для преобразования измеряемой величины в сигнал удобный для хранения.
2) приборы логической переработки информации ( вторичные приборы, автоматические регуляторы, передающие устройства)
3) исполнительные устройства (электрические, пневмотические, гидравлические)
4) уст-ва, кот. обеспечивают нормал. работу первых 3-х ( фильтры, клапана, блоки питания)
- по виду использ. энергии все приборы ГСП делится на 4 ветви:
1) электрич. ветвь – источник энергии явл. электричество. Носителем явл. токовый сигнал 0…5 мА.
+ - высокая точность, возможность передачи сигнала на большие расстояния
-- - сложность.
2) пневмотическая ветвь – источник энергии давление сжатого воздуха 140 кПа. Носителем информ. явл. пневмотический сигнал в диапазоне 20-100 кПа
+ - простата, надежность, невысокая стоимость
-- - ограниченный радиус действия
3) гидравлическая ветвь – источник энергии и носителем информации явл. давление жидкости.
4) уст-ва прямого действия – кот. не требует дополнит. Источника энергии для своей работы, а используют энергию среды параметры которой они регулируют.
+ - не требуют дополн. источник энергии.
-- - отсутствие дистанцион. Управления, невысокая мощность.
№22 Уровнемеры и сигнализаторы уровня: уст-во, принцип действия. Ист. возникнов. погрешностей и способы их компенсации.
Средства измерения уровня широко используются в производствах связанных с переработкой и транспортировкой больших объемов жидких продуктов, а также на элеваторах и мельницах.
Современные приборы для измерения уровня можно разделить на 2 гр:
- уровнемеры, обеспечивающие получение непрерывной информации о положении уровня в контролируемой емкости в люб. момент времени;
- сигнализаторы, обеспечивающие получение информации (сигнала) о достижении уровнем каких-либо значений.
Уровнемеры могут быть снабжены сигнализирующими устройствами и выполнять функции сигнализаторов.
Разнообразие условий измерения обусловило применение большого количества физических принципов, положенных в основу средств измерений. Широкое применение находят механические, гидростатические, электрические, акустические. Радиоизотропные принципы действия.
Механ. уровнемеры (поплавковые, мембранные, контактно-механ., вибрационные): получили широкое распростран. благодаря простате, надежности и низкой стоимости. к этой группе относят средства измерений, основанные на использ. механ. силового воздействия уровня измеряем. материала на его чувствит. элемент.
Поплавковые уровнемеры: принцип действия основан на использ. перемещения поплавка, плавающего на поверхности жидкости.это перемещение механически или с помощью системы дистанционной передачи (механической, пневматической,электрической, частотной и др.) передается к измерительной части прибора. Изменение уровня жидкости в емкости определяется с помощью поплавка 1, плавающего на ее поверхности. Движение поплавка передается с помощью троса или мерной ленты 2, перекинутой через ролики 3 и 4, на мерный шкив 6, на оси которого укреплена стрелка 5, показывающая по шкале уровень жидкости в резервуаре. Поплавок и трос уравновешиваются контргрузом 7 или пружиной. Поплавковые приборы также широко применяются в качестве сигнализаторов и реле предельных значений уровня неагрессивных или слабоагрессивных некристаллизующихся, а также неналипающих жидкостей.
Мембранные уровнемеры Мембранные сигнализаторы уровня применяются для измерения уровня зерна и других сыпучих неслеживающихся материалов.
Гидростатические уровнемеры основаны на измерении давления-столба жидкости или выталкивающей силы, действующей на тело, погруженное в жидкость. В пищевой промышленности нашли широкое применение буйковые и пьезометрические (барботажные) гидростатические уровнемеры, а также уровнемеры-манометры и: дифманометры.
Уровнемеры-манометры и дифманометры. К гидростатическим приборам относятся уровнемеры, основанные на измерении давления, которое создается столбом жидкости. Это давление, определяемое согласно формуле: р=pgH (1) измеряется с помощью манометров.
Уравнение (1) показывает возможность измерения уровня путем определения гидростатического давления жидкости. Известны два основных варианта измерения уровня с помощью манометров: путем установки специального чувствительного элемента внутри емкости, в которой производится измерение, и путем .подключения манометра к сливному трубопроводу. Между манометром и жидкостью, находящейся в резервуаре, устанавливается разделительная мембрана (чаще всего резиновая). На этом принципе построен прибор для измерения уровня вина, состоящий из резиновой камеры, соединительной полиэтиленовой трубки и манометра, отградуированного в единицах измерения уровня. Погрешность таких приборов достигает ±4%, что для технических целей вполне приемлемо. Для измерения уровня жидкости, находящейся под давлением (например, уровня воды в барабанах паровых котлов), широко применяются гидростатические уровнемеры, основанные на принципе измерения разности давлений двух столбов жидкости с помощью дифманометрон. Подобные уровнемеры обеспечивают достаточно высокую точность измерения, однако необходимо иметь в виду влияние на нее изменения плотности жидкости, что должно быть учтено при градуировке приборов. Дифманометры-уровнемеры могут применяться также для измерения уровня жидкостей, находящихся в открытых сосудах или под вакуумом.
В электрических уровнемерах изменение уровня с помощью первичного измерительного преобразователя преобразуется в электрический сигнал, который измеряется каким-либо электроизмерительным прибором. При этом используются электрические свойства среды — ее электропроводность, диэлектрическая проницаемость и др.
Электролитические уровнемеры Принцип действия этих приборов-сигнализаторов уровня — основан на возникновении ЭДС между двумя различными металлами при погружении их в электролит. Чувствительный элемент сигнализатора представляет собой электродную систему, состоящую из металлической трубы и внутреннего стержня, изолированного от трубы. При достижении уровнем электролита чувствительного элемента возникает ЭДС, которая фиксируется измерительным прибором. На этом принципе построены сигнализаторы уровня раздела двух сред.
Акустические уровнемеры Принцип действия акустических (ультразвуковых) уровнемеров основан на свойстве колебаний отражаться от границы раздела сред с различным акустическим сопротивлением. В уровнемерах, как правило, используется метод импульсной локации границы раздела газ — жидкость (сыпучий материал) со стороны газа. Мерой уровня в этом случае является время распространения ультразвуковых колебаний от источника излучений до плоскости (границы) раздела и обратно.
Диапазон измерения уровня 0—3 м; класс точности 2,5; температура контролируемой среды 10—80° С; давление среды 0,6—4 МПа.
Радиоизотопные уровнемеры
Принцип действия радиоизотопных уровнемеров основан на использовании зависимости интенсивности потока ионизирующего излучения, падающего на приемник (детектор) излучения, от положения уровня измеряемой среды.