- •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
17.1.3. Тензометрические преобразователи
В основе работы тензорезисторов лежит тензоэффект, заключающийся в изменении активного сопротивления проводников при их механической деформации. Характеристикой тензоэффекта материала является коэффициент относительной тензочувствительности , определяемый как отношение изменения сопротивления к изменению длины проводника
где — относительное изменение сопротивления про-
водника; — относительное изменение длины проводника.
Основными требованиями, предъявляемыми к материалу тензорезисторов, являются:
высокий коэффициент тензочувствительности у, определяющий разрешающую способность преобразователя;
высокое удельное электрическое сопротивление для упрощения построения измерительных цепей;
низкий температурный коэффициент сопротивления (слабая зависимость сопротивления от температуры) в рабочем диапазоне температур;
линейная зависимость сопротивления от деформации (стабильность у) в возможно более широком диапазоне деформаций;
химическая стойкость к материалу, обеспечивающему крепеж датчика, стойкость к окислению и механическая прочность.
При изготовлении тензорезисторов чаще других материалов применяют константан для обычных и нихром для высоких температур. Конструктивно тензорезистор (рис. 12, а) состоит из лаковой или бумажной подложки 2, на которой при помощи связующего (клея) укреплен чувствительный элемент 1, к нему присоединены выводные проводники 3. Чувствительный элемент представляет собой обычно проволочную (толщина проволоки составляет 0,02...0,05 мм) петлевую решетку или ленту из фольги толщиной 0,004...0,012 мм. Сверху чувствительный элемент защищен тонкой бумагой.
Существуют так называемые пленочные тензорезисторы, получаемые вакуумной возгонкой тензочувствительного материала (например, титаноалюминиевого сплава или полупроводников германия или кремния) и последующей конденсацией его на подложку.
Важнейшим параметром чувствительного элемента, определяющим разрешающую способность датчика, является его длина (база) , составляющая обычно 5... 30 мм. Номинальное сопротивление тензодатчиков составляет 50...400 Ом, коэффициент тен-зочувствительности к = 2 ±0,2, номинальный рабочий ток 30 мА, максимально допустимые деформации не превышают ±0,3 %, габариты от
Тензорезисторы применяются для определения относительной деформации и механического напряжения (где — модуль упругости) в элементах конструкции. Для этого датчики наклеиваются на поверхность элемента, элемент подвергается нагружению, возникающие деформации элемента передаются тензорезистору. Контроль за изменением его сопротивления по времени и несложный пересчет его в деформации, перемещения, напряжения и другие параметры позволяет сравнительно просто получать достоверную информацию о напряженно-деформированном состоянии локальных областей объекта.
Текущее сопротивление тензорезистора определяется как его деформацией (естественной входной величиной) или , так и приращением, возникающим при изменении температуры:
где — температурный коэффициент сопротивления; — температура, при которой проводилось уравновешивание измерительного моста.
В случае, когда температурные коэффициенты линейного расширения тензорезистора и материала испытываемого объекта не совпадают, происходит деформация чувствительного элемента за счет неодинакового температурного расширения датчика и поверхности объекта:
Во время эксперимента замеряется температура, по которой рассчитываются составляющие и систематической тем-
пературной погрешности, вычитаемые из полученного при замере значения R. Можно также контролировать изменение сопротивления тензорезистора, наклеенного на участке конструкции, имеющем ту же температуру, но не испытывающем деформаций. Показания этого тензодатчика будут содержать только систематическую температурную погрешность, которую нужно вычесть из показаний основного датчика.
Особенностью тензорезисторов является их разовое использование. Поэтому перед испытаниями они подвергаются тарированию — деформированию и нагреву конструкции с наклеенными
Рисунок 17.12 - Тензорезистор (а), схемы расположения тензорезисторов (б) и измерительной цепи (в)
датчиками на известную величину, замеру изменения сопротивлений и точному расчету тензочувствительности и других параметров. В случае невозможности тарирования остается пользоваться паспортными данными на партию датчиков. Поэтому в последнее время все большие требования предъявляются к стабильности, воспроизводимости параметров датчиков внутри партии.
В качестве измерительных цепей для тензопреобразователей, как правило, используются неравновесные мосты, рассмотренные ранее. Схема расположения тензорезисторов при измерении Деформаций изгиба пластины и схема измерительной цепи представлены на рис. 3.17, б, в.
При невозможности предварительного тарирования измерительного прибора погрешность, обусловленная разбросом характеристик датчиков и качества их монтажа, составляет 1... 5 %, а общая погрешность измерительного прибора (включая погрешность усилителя и указателя) может достигать 10... 15 %. Градуировкой датчиков, контролем коэффициента усиления усилителя и контролем нуля указателя можно снизить погрешность измерения до 0,1... 0,2 % при статических и до 1... 1,5 % при динамических испытаниях.
Достоинствами проволочных тензодатчиков являются:
простота конструкции;
безынерционность;
линейная и симметричная при растяжении-сжатии (без гистерезиса) характеристика;
малая масса, небольшие габаритные размеры и невысокая стои-моств.
К недостаткам проволочив тензодатчиков относятся:
невысокая чувствителвность и необходимость применения усилителей;
чувствителвность показаний к температуре;
малый диапазон деформаций (до 0,3 %);
необходимость защита от воздействия агрессивной среды;
одноразовое использование;
значительная база (достигает — 5...30 мм).
Помимо тензодатчиков, использующих тензоэффект в сплавах, существуют полупроводниковые тензодатчики, использующие изменение удельного сопротивления полупроводникового кристалла при деформации. Эти датчики обладают:
высокой тензо-чувствительностью (примерно в 100 раз выше, чем у проволочных);
большим выходным сигналом, что позволяет обходиться без усилителя.
К недостаткам этих датчиков следует отнести:
малую механическую прочность (хрупкость);
сильное влияние окружающей температуры;
большой разброс параметров датчиков внутри партии (до 20 %).