- •Лекция 1 введение
- •Лекция 2 Дискретные системы управления и их преимущества
- •2.1 Структура дискретной системы управления.
- •2.2 Выбор аппаратной части цф
- •2.3 Выбор языка программирования цф
- •2.4 Методы перехода к дискретной передаточной функции.
- •Лекция 3 использование z и w - преобразования
- •Лекция 4 способы программирования дискретной передаточной функции
- •4.1 Параллельное и последовательное программирование
- •4.2 Непосредственное программирование
- •4.3 Реализация цф в виде подпрограмм
- •Лекция 5 анализ и синтез дискретных су
- •5.1 Обеспечение заданной точности
- •5.2. Обеспечение заданного запаса устойчивости
- •Цифровые системы с экстраполятором первого порядка
- •Лекция 6 Расчет корректирующих средств
- •6.1. Расчет непрерывных корректирующих средств
- •Можно принять
- •6.2. Расчет дискретных корректирующих средств
- •Дискретная частотная передаточная функция
- •Переход к передаточной функции цвм дает
- •Типовые последовательные дискретные корректирующие звенья
- •Лекция 7 разработка микропроцессорных средств (мпс) дискретных су
- •7.1 Регистровая алу. Базовая структура ралу.
- •7.2 Регистровая алу разрядно-модульного типа
- •7.3 Наращивание разрядности обрабатываемых слов
- •7.4 Однокристальные ралу
- •Лекция 8 устройства микропрограммного управления микропроцессорных су
- •8.1 Устройства управления на жёсткой логике
- •Блок (узел) микропрограммного управления (бму).
- •8.2 Эмуляция системы команд (архитектуры) микро эвм посредством программирования
- •Лекция 9 модули памяти микропроцессорных су
- •9.1 Особенности и принцип построения озу
- •Статические озу
- •Динамические озу
- •9.2 Особенности и принципы построения пзу и ппзу
- •9.3 Организация и применение стековой памяти
- •Лекция 10 модули памяти микропроцессорных су(продолжение)
- •10.1. Классификация зу микро-эвм
- •10.2. Функциональные схемы озу, пзу, ппзу
- •10.2.1. Функциональные схемы озу
- •10.3. Организация многокристальной памяти
- •Лекция 11 основы реализации многопроцессорных систем
- •Лекция 12 основы реализации многопроцессорных систем (Продолжение)
- •Лекция 13 особенности разработки аппаратных средств
- •Разработка аппаратных средств мпу
- •Особенности и принципы построения разрядно - модульных микропроцессоров
- •Лекция 14 аналого-цифровые преобразователи
- •14.1 Обеспечение совместимости объекта измерения с процессором по форме представления информации
- •14.1.1 Основные операции аналого-цифрового преобразования
- •14.1.2 Алгоритмы аналого-цифрового преобразования и структуры
- •14.2 Оптимизация выбора бис ацп и бис цап микропроцессорных средств.
- •Лекция 15 датчики
- •15.1. Первичные преобразователи (датчики)
- •15..2. Свойства и разновидности измерительных преобразователей
- •15.3. Измерительные цепи
- •15.4. Контактные резистивные преобразователи
- •Лекция 16 датчики (Продолжение)
- •16.1. Реостатные и потенциометрические преобразователи
- •16.2. Электромагнитные первичные преобразователи
- •Лекция 17 датчики и исполнительные приводы
- •17.1. Ёмкостные первичные преобразователи
- •17.1.2. Пьезоэлектрические преобразователи
- •17.1.3. Тензометрические преобразователи
- •17.1.4. Оптические преобразователи
- •17.1.5. Тепловые преобразователи
- •17.1.6. Терморезисторы
- •117.2 Исполнительные приводы
- •Лекция 18 Промышленные контролеры
- •Лекция 19 Промышленные контролеры (Продолжение)
- •19.1 Локальные промышленные сети
- •19.2 Общие принципы построения промышленных контроллеров
- •19.3 Особенности распределенной системы управления
- •Лекция 20 типовые структуры су с эвм
- •2. Для автоматических систем характерна замена человека в контуре
- •Лекция 21 Дискретные системы управления на основе малых локальных сетей
- •Лекция 22 дискретные системы управления с параллельной обработкой данных
- •Лекция 23 многопроцессорные дискретные системы управления с общей памятью
- •Лекция 24 перспективы развития и внедрения дискретных су
- •Лекция 25 модели связи и архитектуры памяти
15.4. Контактные резистивные преобразователи
Контактными называются измерительные преобразователи, в которых измеряемое механическое перемещение преобразуется в замкнутое или разомкнутое состояние контактов, управляющих электрической цепью. При этом естественной входной величиной является пространственное перемещение, выходной величиной — ток в цепи, а характеристика имеет релейный характер.
Так как сопротивление контактного датчика меняется скачком и может принимать одно из двух значений, этот датчик является дискретным. Так как под действием входной величины меняется сопротивление датчика, он является параметрическим.
Простейший однопредельный контактный преобразователь (рис. 3.8, а) имеет одну пару контактов 1 и 2, замыкание которых произойдет при перемещении вверх штока 5. При этом активное сопротивление между контактами упадет от бесконечности до очень малого значения контактного сопротивления. Конструктивно шток устанавливается в направляющие 4 и прижимается пружиной 6 к контролируемому объекту 3. Погрешность срабатывания контактных преобразователей находится в пределах 1...2 мкм. Попытки еще уменьшить погрешность успеха не имели.
Во избежание образования дуги или искры, разрушающих контакты, мощность тока в цепи не должна превышать 100 мВт. Это значит, что если звено цепи — приемник сигнала от датчика — потребляет мощность 50... 100 мВт, то можно снимать сигнал непосредственно с датчика. В противном случае следует использовать Усилитель на реле, транзисторах или тиристорах. Датчики этого типа широко применяются как конечные выключатели, датчики контроля попадания размера в поле допуска и т.д.
Лекция 16 датчики (Продолжение)
16.1. Реостатные и потенциометрические преобразователи
Реостатным преобразователем называют реостат, движок которого перемещается щупом вслед за перемещением контролируемой точки объекта, т. е. преобразователи этого типа являются регулятора
Рисунок 16.4 - Контактный (а) и реостатный (б) датчики
с нанесенным на него сопротивлением в виде обмотки 2 из проволоки, слоя полупроводника или пленки металла; подвижная токосъемная щетка 1, скользящая непосредственно по поверхности сопротивления или по ряду соединенных с ним контактов.
Рис. 16.3.9. Потенциометрический датчик угловых перемещений: 1 — обмотка; 2 — движок; 3 — каркас; 4 — подвижный контакт
На рис. 16.4 приведена конструкция потенциометрического датчика для измерения угловых перемещений, состоящего из каркаса 3 с обмоткой 1, по которой ходит движок 2 с подвижным контактом 4.
Материалы проволоки, используемые для намотки реостатных датчиков, указаны в табл. 1.
На практике чаще других используются константан, нихром и манганин, обладающие низкой стоимостью, высоким удельным сопротивлением, обеспечивающим высокую точность измерения, и широким температурным диапазоном. Кроме того, эти материалы стойки к износу и коррозии, что обеспечивает хороший контакт с движком, лируемыми омическими сопротивлениями. Естественной входной величиной датчиков этого типа является перемещение движка.
При последовательной схеме включения (см. рис. 15.3.6, а) датчик называется реостатным, перемещение движка реостата преобразуется в изменение активного выходного сопротивления реостата или тока, являющихся естественными выходными величинами. При схеме делителя напряжения (схеме потенциометра) (см. рис. 15.3.6, г) датчик называется потенциометрическим первичным преобразователем, его естественной выходной величиной является выходное напряжение.
Так как выходной величиной реостата служит сопротивление, датчик является параметрическим; сопротивление меняется плавно при изменении входной величины (положения движка), датчик является аналоговым. Сопротивление реостата может зависеть от перемещения движка как линейно (чаще всего), так и по более сложному закону.
Основным требованием, предъявляемым к этим датчикам, является обеспечение определенной однозначной зависимости между величиной сопротивления и перемещением движка.
Основными элементами реостатного датчика (рис. 15.4, б) являются: каркас 3 из диэлектрика (дерево, текстолит, пластмасса)
Таблица 1
Материал |
Удельное сопротивление, Ом * мм2/м |
Максимальная рабочая температура, °С |
Константан Нихром Манганин Платина Золото |
0,48 1,1...1,2 0,42 0,09.-0,105 0,022 |
500 1050 300 500 500 |
Щетки выполняют в виде проволок, лент или роликов из бронзы, серебра, платиноиридиевого сплава и других упругих материалов. Провод реостата должен быть покрыт эмалью или слоем окислов, изолирующих витки друг от друга. Вдоль траектории движка изоляция счищается, а сам провод полируется. Активное сопротивление реостата составляет десятки и сотни ом при погрешности порядка 1 %. Индуктивное и емкостное сопротивления реостата малы, и ими можно пренебречь при частотах до 10 кГц. Сопротивление реостата меняется скачкообразно при переходе движка с одного витка на другой, соседний. Чтобы уменьшить погрешность квантования, увеличить разрешающую способность и сделать датчик практически аналоговым, число витков выбирают обычно не меньше 100. Для реостатных первичных преобразователей пригодны все ранее рассмотренные виды измерительных цепей, из которых типичной является цепь потенциометрического включения (см. рис. 15.3.6, г) когда
Достоинствами реостатных датчиков являются:
простота конструкции;
высокий уровень выходного сигнала (напряжение — до нескольких десятков вольт, ток — до нескольких десятков миллиампер);
возможность работы как на постоянном, так и на переменном токе.
Недостатками этих преобразователей являются:
невысокая надежность и ограниченная долговечность вследствие износа скользящего контакта и истирания обмотки;
сравнительно большое усилие, необходимое для перемещения ползунка;
опасность искрообразования на контакте обмотки с ползунком;
относительно большие габаритные размеры.
Реостатные датчики применяются для измерения больших перемещений (десятки миллиметров) с точностью до 0,1 мм. В автоматических системах движок реостата может быть механически связан с суппортом, клапаном или другим подвижным элементом, положение которого требуется измерять и передавать в виде электрического сигнала. При перемещении элемента перемещается и движок, вызывая изменение тока и напряжения в цепи. Чем сильнее движок прижимается к обмотке, тем надежнее контакт, но больше усилие, требуемое для перемещения движка. Это вызывает определенные трудности при конструировании измерительного прибора, так как усилие, развиваемое чувствительными элементами (мембранами, поплавками и т.п.) часто невелико.