6. Надежность элементов систем автоматики

— это способность сохранять наиболее существенные свойства на заданном уровне в процессе эксплуатации. Для надежной работы системы необходимо использовать элементы, обладающие хорошими показателями надежности. Чем сложнее эти системы, чем большее число элементов они содержат, тем больше появляется причин для снижения надежности. Следует повышать надежности элементов автоматики, разработка методов создания надежных систем, состоящих из ненадежных элементов; разработка систем контроля, предупреждающих и обнаруживающих отказы; разработка методов обслуживания сложных систем.

Отказами в работе элемента называют как выход из строя, так и изменение его параметров, приводящее к неудовлетворительному выполнению элементов его функций. Отказы появляются внезапно, случайно.

В

ероятность безотказной работы P(t) — вероятность того, что за время t не произойдет отказа в работе. Эта величина может находиться в пределах от 0 до 1. ; ;

Вероятность безотказной работы элемента автоматики можно определить по результатам испытаний большого количества одинаковых элементов в течение заданного промежутка времени t:

N — общее число испытанных элементов, п — число элементов, вышедших из строя за время испытаний.

И

нтенсивность отказов используется для количественной оценки надежности элементов и при расчете надежности системы автоматики, состоящей из нескольких элементов. Можно оценить как отношение числа отказавших элементов к числу оставшихся к данному моменту времени работоспособными элементов, взятое за единицу времени (число отказов в час).

от 0 до t₁— период приработки и тренировки. В этот период выходят из строя некачественно изготовленные элементы. Обычно этот период проходит на заводе-изготовителе, дорожащем своей репутацией. Дефектные элементы заранее «выжигают», а не пускают в продажу.

от t₁ до t₂— период нормальной эксплуатации элемента, в течение которого интенсивность отказов низкая и примерно постоянная. На этом участке вероятность безотказной работы определяется по формуле .

от t₂ и характеризуется нарастанием интенсивности отказов, что объясняется старением и износом элементов. Обычно рекомендуется произвести замену элементов до наступления момента времени t₂. Среднее время безотказной работы при постоянной интенсивности отказов: .

7. Электрические измерения неэлектрических величин

В системах автоматики сигналы управления зависят от различных неэлектрических и электрических величин, характеризующих данный производственный процесс. Информация об этих величинах должна быть получена от датчика и сформирована в виде некоторого сигнала. Электрические методы измерения неэлектрических величин получили широкое распространение. Они должны обеспечивать высокую точность преобразования неэлектрической величины в электрический сигнал и быстро реагировать на ее изменение.

Информация о контролируемой неэлектрической величине получается с помощью датчика. Неэлектрические величины удобно предварительно преобразовывать в механическое перемещение, а затем уже с помощью датчика перемещения получить электрический сигнал. От датчика получен электрический сигнал, несущий информацию о неэлектрической величине. Этот сигнал представляет собой изменение активного сопротивления, или индуктивности, или напряжения, или тока, или какого-либо другого электрического параметра. Чтобы измерить этот параметр, нужен соответствующий электроизмерительный прибор. А для согласования сигнала датчика с электроизмерительным прибором необходима измерительная схема. Каждый элемент схемы обладает чувствительностью S и сопротивлением Z. Все они могут питаться от источника электроэнергии. Датчик преобразует входную неэлектрическую величину х в электрический параметр у (сопротивление, напряжение). . Измерительная схема преобразует изменение одного электрического параметра у в другой электрический параметр z. . Электроизмерительный прибор дает показания а (в виде отклонения стрелки на шкале), пропорциональные параметру z. Чувствительность прибора - чувствительность, обеспечиваемая при электрическом методе измерения неэлектрической величины х.

Ч

увствительность прибора будем полагать величиной заданной и неизменной. А вот чувствительность измерительной схемы можно существенно изменять выбором, как самой схемы, так и ее элементов. 2 режима работы измерительной схемы.

1. Внутреннее сопротивление прибора Z_np значительно больше выходного сопротивления измерительной схемы Z_cx: Z_np>>Z_cx. Тогда показания прибора зависят от напряжения на выходе схемы и поэтому для такого режима определяют чувствительность по напряжению (полагая ): (1)

2. Внутреннее сопротивление прибора соизмеримо с выходным сопротивлением измерительной схемы. Прибор реагирует на изменение силы тока I_np. Для такого режима определяют чувствительность по току: (2)

При непосредственной оценке измерительная схема выполняет лишь функции преобразования выходного сигнала датчика, например усиливает его или согласует выходное сопротивление датчика с входным сопротивлением прибора. Этот метод прост, но применяется сравнительно редко, так как ему свойственны значительные погрешности (особенно при изменении напряжения питания датчика).

Метод сравнения обеспечивает более высокие точность и чувствительность. При этом используются мостовые, дифференциальные и компенсационные схемы измерения.