4. Содержание отчета

   1. Цель работы.

   2. Определение датчиков и их функции в системах автоматизации

   3. Принцип действия и область применения потенциометрических датчиков. Достоинства и недостатки потенциометрических датчиков.

   4. Упрощенная схема включения потенциометрических датчиков на лабораторном стенде ЛСА (рис. 5).

   5. Обозначения клемм, которые необходимо соединить между собой на схеме рис. 5, для работы:

• датчика ПД1 на холостом ходу;

• датчика ПД1 под нагрузкой;

• датчика ПД2 на холостом ходу;

• датчика ПД2 под нагрузкой.

6. Назначение вольтметра V и миллиамперметра мА на рис. 5.

7. Таблицы 1,2,3,4 снятых показаний.

8. Графики выходных характеристик датчика ПД1 при его работе на холостом ходу и под нагрузкой (графики построить на одном рисунке).

9. Графики зависимости статической и динамической чувствительности датчика ПД1 от сопротивления нагрузки (графики построить на одном рисунке).

10. Графики выходных характеристик датчика ПД2 при его работе на холостом ходу и под нагрузкой (графики построить на одном рисунке).

11. Графики зависимости статической и динамической чувствительности датчика ПД2 от сопротивления нагрузки (графики построить на одном рисунке).

12. Сделать выводы о влиянии сопротивления нагрузки на выходные характеристики и коэффициенты чувствительности датчиков ПД1 и ПД2.

При подготовке к лабораторной работе выполнить п.4.14.6, нарисовать таблицы 14.

Лабораторная работа № 2 "исследование электромагнитного и электронного реле времени"

Цель работы: Изучение принципа работы и конструкции электромагнитного реле.

Изучение принципа работы электронного реле времени.

1. Теоретические сведения

В различных устройствах и системах автоматики получили широ­кое распространение реле.

Реле называется элемент, в котором при достижении известного значения входной величины X, выходная величина Y изменяется скачкообразно (рис. 1).

Рис. 1. Блок-схема реле

Рис. 2. Статическая характеристика реле

Общий вид статической характеристики реле (зависимость Y = f(X) в установившемся режиме работы) показан на рис. 2. При изменении входной величины Х от нуля до Х₂ выходная величина Y остается постоянной и равной Y₁ или меняется незначительно. В момент X = X₂ происходит скачок и выходная величина Y изменяется от Y₁ до Y₂. При дальнейшем увеличении X выходная величина остается постоянной и равной Y₂ или меняется незначительно.

При уменьшении входной величины до значения Х₁ выходная величина также остается примерно равной Y₂ но в момент X = X₁ происходит скачок, выходная величина уменьшается до значения Y₁, и это значение приблизительно сохраняется неизменным при уменьшении Х до нуля.

Скачкообразное изменение Y в момент X=Х₂ называется срабатыванием реле, а соответствующая величина X₂. - величиной срабатывания.

Скачкообразное изменение Y в момент X=X₁ называется отпусканием реле, а величина X₁ - величиной отпускания.

Обычно в реле величина отпускания X₁ меньше, чем величина срабатывания X₂

Отношение величины отпускания X₁ к величине срабатывания X₂ называется коэффициентом возврата:

(1)

Коэффициент возврата обычно меньше 1.

По физической природе входного сигнала X реле бывают электрические (реле тока, напряжения), механические(реле давления, уровня), оптические (реле силы света, освещенности), тепловые (температуры).

В горно-разведочной и буровой автоматике наибольшее распространение получили электрические реле и среди них электромагнитные.

Электромагнитные реле используются в качестве датчиков тока и напряжения, промежуточных реле для передачи команд из одной цепи в другую и размножения сигналов, датчиков времени, выходных элементов различных датчиков технологических параметров рабочих машин и механизмов. Они выполняет функции управления, контроля, защиты и блокировок в системах автоматики.

Конструктивно электромагнитные реле делятся на реле с поворотным и втяжным якорем.

В лабораторной работе исследуется электромагнитное реле с поворотным якорем, которое работает следующим образом (рис. 3).

На сердечнике 2 магнитной системы реле находится катушка 1, на которую подается входной электрический сигнал. Когда ток I_K (напряжение U_K ) в цепи катушки 1 превысит некоторое значение, называемое током (напряжением) срабатывания реле, создаваемая им электромагнитная сила F_ЭМ станет больше противодействующей силы F_ПР возвратной пружины 3. Якорь 4 реле притянется к сердечнику 2 и обеспечит замыкание контактов 5.

Если уменьшить в катушке ток (напряжение) до значения, называемого током (напряжением) отпускания, то якорь под действием пружины 3 перейдет в исходное положение, и контакты реле вернутся в "нормальное" (исходное) положение.

Чтобы устранить явление магнитного "прилипания" якоря, в него запрессован выступающий латунный штифт 6, ограничивающий приближение якоря к сердечнику.

В электромагнитном реле входной величиной (рис. 1) является ток I_K или напряжение U_K катушки. Выходной величиной Y является положение контактов реле. При анализе схем, содержащих электромагнитные реле, условно считают, что при замкнутом состоянии контактов величина Y = I, а при разомкнутом I = 0.

Электронное реле времени (ЭРВ) предназначено для обеспечения большой задержки времени включения электромагнитного реле после подачи сигнала управления.

ЭРВ широко применяется, например, при автоматизации вентиляторов местного проветривания. В этом случае реле времени осуществляет выдержку времени 5—10 мин на включение электрооборудования тупиковой выработки от момента установления нормального режима проветривания и автоматическое, с выдержкой времени 1-2 мин, отключение электрооборудования тупиковой выработки при нарушении нормального режима проветривания.

В ЭРВ Обычно используются полупроводниковые усилители и конденсаторы, время разряда и заряда которых и определяет выдержку времени.

Рассмотрим принцип действия ЭРВ, блок-схема которого приведена на рис. 4. В состав ЭРВ входят: электронный усилитель ЭУ, электрическая R₁C₁ - цепочка, состоящая из резистора R₁ и конденсатора C₁, электромагнитное реле K\/. На вход R₁C₁ - цепочки подается постоянное напряжение U₀. Выходным напряжением R₁C₁ - цепочки является напряжение на конденсаторе U_C1, которое подается на вход ЭУ. На выходе ЭУ вклинена катушке электромагнитного реле KV. Когда выходное напряжение ЭУ U_ВЫХ превысит напряжение срабатывания электромагнитного реле, оно срабатывает и замыкает своими контактами цепь лампочки "ЭР" блока ПУ.

Задержка времени срабатывания реле KV в ЭРВ осуществляется следующим образом.

Пусть R₁C₁ цепочка отсутствует. Тогда при подаче на вход ЭУ напряжения U₀ Ос происходит практически мгновенное срабатывание реле KV. Включим на входе ЭУ R₁C₁ - цепочку. Пусть перед началом работы ЭРВ напряжение на конденсаторе U_C1 равно нулю. Подадим на вход R₁C₁ - цепочки напряжение U₀ Из законов электротехники следует, что напряжение на конденсаторе не может мгновенно измениться. Поэтому при подаче на вход R₁C₁ - цепочки постоянного напряжения U₀ напряжение на конденсаторе не сразу станет равным U₀, а будет расти до этого значения по экспоненциальному закону:

(2)

где T= R₁C₁ ч - постоянная времени R₁C₁ - цепочки.

При включении кнопки "РК" в положение 1 (рис. 4) напряжение на конденсаторе является входным напряжением ЭУ. Поэтому, в отличие от случая отсутствия R₁C₁ - цепочки, напряжение на входе ЭУ также будет изменяться не мгновенно, а по экспоненциальному закону (кривые 1, 2 на рис. 5).

Темп нарастания напряжения на конденсаторе определяется величиной постоянной времени T. Чем больше T, тем медленнее нарастает напряжение на конденсаторе. Для иллюстрации сказанного на рис. 5 приведены графики изменения напряжения на конденсаторе при разных значениях постоянной времени T. Кривая 1 соответствует случаю меньшей, а кривая 2 - большей постоянной времени T.

Предположим, что включение реле KV происходит, когда входное напряжение ЭУ равно напряжению U'_ВХ (рис. 5). Следовательно, срабатывание электромагнитного реле произойдет тогда, когда напряжение на конденсаторе достигнет величины U'_ВХ. Из рис. 5 видно, что это срабатывание произойдет с задержкой времени.

Причем задержка времени увеличивается с ростом постоянной времени R₁C₁ цепочки. В случае кривой 1, которой соответствует меньшая постоянная времени Т, срабатывание реле происходит в момент времени t₁, а в случае кривой 2, где имеет место большая постоянная времени Т срабатывание реле происходит в момент времени t₂, больший момента времени t₁.

Поэтому можно сделать вывод о том, что наличие R₁C₁ - цепочки на входе ЭУ приводит к задержке времени срабатывания электромагнитного реле KV при подаче на вход ЭРВ постоянного напряжения U₀ Время задержки срабатывания реле можно регулировать, изменяя постоянную времени R₁C₁ - цепочки. Чем больше Т, тем больше время задержки срабатывания реле. Так как T = R₁C₁, то изменяя значение сопротивления R₁ или емкости C₁, можно подобрать нужное время задержки срабатывания реле. В лабораторном стенде ЛСА постоянную времени регулируют путем изменения значения сопротивления R₁.