- •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
17.1.2. Пьезоэлектрические преобразователи
Работа этих преобразователей основана на пьезоэлектрическом эффекте. Пьезоэлектрическими называются кристаллы или текстуры, электризующиеся под действием механических напряжений (прямой пьезоэффект) и деформирующиеся в электрическом поле (обратный пьезоэффект).
В зависимости от величины силы сжатия или растяжения меняется количество зарядов на гранях кристалла, перпендикулярных одной из осей симметрии кристаллической решетки (электрической оси). Одновременно меняется и разность потенциалов между этими гранями.
Заряд на гранях кристалла при деформации не зависит от геометрии кристалла, но определяется приложенной силой и положением граней относительно электрической оси симметрии кристаллической решетки:
где — пьезоэлектрический модуль материала,
Пьезоэлектрические свойства различных материалов показаны в табл. 2.
Таблица - 2
Кристалл |
Пьезоэлектрический модуль К0, Кл/Н |
Диэлектрическая проницаемость |
Кварц Сегнетова соль Титанат бария |
0,0021 2.1 0,225 |
4,5 9000 10 000 |
Рисунок 17.10 - Емкостные датчики угловых перемещений с переменной емкостью пластин: 1 — статор; 2 — ротор; 3 — вал
Кварц дешев, механически прочен, является хорошим электроизолятором. Однако его пьезоэлектрический модуль сравнительно невысок. Пьезоэлектрический модуль сегнетовой соли в 1000 раз больше, однако ее свойства сильно зависят от температуры и влажности. Титанат бария имеет большое значение , он механически прочен и нечувствителен к температуре и влажности, однако стареет: его падает примерно на 10 % за год.
Если приложенная сила не меняется, то заряды на гранях кристалла стекают в воздух или через изоляцию и разность потенциалов исчезает. Поэтому пьезоэлементы пригодны только для измерения динамических процессов.
Эти датчики относятся к генераторным и широко применяются в бытовой технике (например, в звукоснимателе проигрывателя).
Пьезоэлектрические датчики нашли широкое применение в машиностроении. Прямой пьезоэффект используется при измерении быстро протекающих процессов, например вибраций, когда быстро меняющееся напряжение на гранях пьезоэлемента усиливается и фиксируется. Обратный пьезоэффект используется для генерации высокочастотных звуковых колебаний, когда высокочастотное переменное электрическое напряжение подается на пьезоэлемент, который сжимается и разжимается с той же частотой, порождая в воздухе акустические волны.
Пьезоэлектрические преобразователи конструктивно просты, малогабаритны, надежны и широко применяются для измерения давления, силы, ускорения. На рис. 3.16, а показано устройство пьезоэлектрического датчика давления с двумя кварцевыми пластинами. Измеряемое давление действует на мембрану 1, являющуюся дном корпуса датчика. Кварцевые пластины 7 зажаты между металлическими прокладками 6. Средняя прокладка соединена с выводом 5, проходящим через экранированную втулку 2 из изоляционного материала. Крышка 5 соединяется с корпусом и через шарик 4 передает давление металлической прокладке и кварцевым пластинам. Использование двух (и более) пластин повышает выходную ЭДС, складывающуюся из ЭДС, возникающих на отдельных пластинах.
На рис. 17.11, б показан пьезоэлектрический датчик ускорения, используемый для измерения вибраций. Пьезоэлемент 5 из тита-ната бария расположен на корпусе прибора 4 между инерционной массой 3 и подпятником 2. Инерционная масса 3 и пьезоэлемент 5 прижаты к подпятнику 2 гайкой 1 через пяту 6 с изоляционной
Рисунок 17.11 - Пьезоэлектрические датчики давления (а) и ускорения (б)
прокладкой и контактной пластиной. Датчик позволяет измерять ускорения от 0,2 до 1 g при частоте до 5 Гц.
Выходная мощность пьезоэлектрических преобразователей очень мала, поэтому необходимо использовать усилители с большим коэффициентом усиления и большим входным сопротивлением.