- •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
16.2. Электромагнитные первичные преобразователи
Электромагнитные первичные преобразователи предназначены для преобразования перемещения в электрический сигнал за счет изменения параметров электромагнитной цепи. Возможно изменение магнитного сопротивления магнитной цепи датчика за счет перемещения сердечника или изменения воздушного зазора в магнитной цепи. В том и другом случае меняются индуктивность и реактивное сопротивление индуктивного датчика или взаимоиндуктивность и напряжение в выходной обмотке трансформаторного датчика.
Индуктивный преобразователь имеет одну катушку переменной индуктивности L. При приложении к преобразователю переменного напряжения с амплитудой U и частотой со в нем возникнет ток с амплитудой
где — реактивное сопротивление катушки.
Изменение индуктивности катушки L в результате перемещения или поворота элементов магнитопровода при перемещении щупа датчика при постоянном напряжении питания приводит к изменению тока в измерительной цепи, которое и контролируется. Так как выходной величиной индуктивных датчиков является непрерывно меняющаяся величина реактивного сопротивления, эти датчики обычно относятся к параметрическим аналоговым.
На рис. 16.3.10, а изображен преобразователь с переменным воздушным зазором d. Рабочее перемещение подвижного сердечника составляет 0,01... 10 мм. На рис. 16.3.10, б показан преобразователь с переменной площадью воздушного зазора. Рабочее перемещение в этом случае составляет 5...20 мм.
На рис. 16.5, в изображен преобразователь с разомкнутой магнитной цепью — катушка с перемещающимся сердечником.
Рисунок 16.5 - Схемы индуктивных датчиков перемещений
Рисунок 16.6 - Трансформаторный
датчик перемещений: 1 — неподвижный сердечник; 2 — ферромагнитная вставка; 3 — подвижный сердечник
Рабочее перемещение таких датчиков составляет 10... 100 мм. Известны и другие схемы индуктивных преобразователей.
Трансформаторные (взаимоиндуктивные) первичные преобразователи действуют по принципу трансформатора. На рис. 6 изображена схема трансформаторного преобразователя, в который входят две катушки и и магнитопровод, состоящий из П-образного неподвижного сердечника 1, подвижного сердечника 3 и воздушного зазора шириной между ними. К первичной обмотке приложено переменное напряжение , возбуждающее в ней переменный ток , который в свою очередь вызывает в ней переменный магнитный поток
у
где — число витков во входной обмотке; — взаимоиндуктивность, определяемая геометрией катушек, числом витков катушек и , геометрией и материалом магнитопровода.
Магнитное поле концентрируется в замкнутом магнитопроводе так, что магнитный поток одинаков во всех поперечных сечениях магнитопровода, в том числе и в выходной обмотке
Переменный магнитный поток через обмотку вызывает в ней ЭДС
и ток
В отличие от трансформатора в преобразователе сердечник имеет меньшую взаимоиндуктивность за счет воздушного зазора. При перемещении подвижного сердечника 3 по вертикали, его повороте или перемещении ферромагнитной вставки 2 меняются: геометрия сердечника, магнитное сопротивление и магнитный поток в магнитной цепи и, как следствие, взаимоиндуктивность , что ведет к изменению тока и напряжения на выходной обмотке . Таким образом, в трансформаторных преобразователях естественной входной величиной является перемещение или поворот элементов сердечника, естественной выходной величиной — изменение взаимоиндуктивности и, как следствие, изменения тока и напряжения на выходной обмотке. Так как выходной величиной этих датчиков является непрерывно меняющаяся величина выходного напряжения и тока, они обычно относятся к генераторным аналоговым датчикам.
Возможно построение индуктивного или трансформаторного датчика силы на основе эффекта изменения магнитной проницаемости материала сердечника в результате упругих деформаций растяжения, сжатия, кручения под действием приложенных сил (так называемого магнитоупругого преобразователя). В этом случае естественными входной и выходной величинами чувствительного элемента являются упругая деформация сердечника и взаимоиндуктивность. Датчики этого типа являются дискретными, инкрементными, параметрическими.
Электромагнитные датчики имеют линейную характеристику с зонами насыщения. Погрешность преобразователей с переменным воздушным зазором составляет 1... 1,5 %, погрешность магнитоупругих преобразователей достигает 4 %. Как правило, питание измерительной цепи индуктивных и трансформаторных преобразователей осуществляется от сети переменного тока частотой 50 Гц, напряжение питания не превышает 300 В, диаметр провода обмоток составляет не менее 0,07 мм.
Одним из основных достоинств электромагнитных преобразователей является возможность получения мощного выходного сигнала (1... 5 Вт), что снижает чувствительность измерительного прибора к электромагнитным помехам и позволяет использовать на выходе измерительной цепи малочувствительный указатель, например самописец. Лишь для малогабаритных преобразователей необходимо включать усилитель между измерительной цепью и указателем.
Существенным преимуществом индуктивных и трансформаторных датчиков является высокая надежность и практически неограниченный срок службы благодаря отсутствию механического контакта подвижных частей чувствительного элемента. Для уменьшения погрешности датчика и обеспечения линейности его характеристики часто используют дифференциальный преобразователь, состоящий из двух катушек и перемещающегося магнитного сердечника (рис. 7, а, б). Изменение индуктивностей катушек (активных плеч неравновесного моста) при перемещении щупа происходит в противоположных направлениях.
Для точного измерения больших перемещений (например, перемещения суппорта токарного станка) применяют линейные и круговые индуктивные преобразователи с зубчатыми сердечниками (рис. 7, в). При совмещении выступов подвижного и неподвижного сердечников индуктивность максимальна, при совмещении выступов впадинами — минимальна.
При перемещении подвижного сердечника реактивное сопротивление чувствительного элемента и ток в цепи меняются периодически так, что импульс в цепи соответствует перемещению щупа и сердечника на шаг зубьев.
Рисунок 16.7 - Измерительные схемы индуктивных датчиков
Рисунок 16.8 - Индуктивный датчик перемещения
Дифференциальный преобразователь строится из двух пар зубчатых сердечников так, что при совпадении выступов первой пары во второй паре выступ совпадает с впадиной, и пары сердечников работают в противофазе.
На рис. 8 приведена конструкция дифференциального индуктивного датчика перемещений, применяемого в динамометрах для определения усилия резания. Якорь датчика с диском укреплен на двух упругих мембранах между катушками и цилиндрическими элементами магнитопровода. При перемещении якоря в осевом направлении зазор между диском и одной из катушек растет (индуктивность этого датчика падает), зазор между диском и другой катушкой падает (индуктивность растет). Катушки включены в мостовую схему.
Одинарные индуктивные датчики применяют в качестве бесконтактных датчиков положения и концевых выключателей. Дифференциальные датчики позволяют замерять перемещения в диапазоне от сотых долей миллиметра до десятков сантиметров и Широко применяются в системах управления разного назначения.