2.4 Выбор первичных измерительных преобразователей (датчиков)

Воспринимающий орган или датчик выбирается в два этапа.

На первом этапе по роду контролируемого параметра и условием работы определяет разновидность датчика, а на втором этапе, после выбора всех элементов системы, по каталогу находят его тип. Воспринимающий орган (датчик) выбирается таким образом, чтобы диапазон изменения измеряемой величины находился в пределах 0,3 ÷ 0,75 диапазона измерения датчика. Особое внимание необходимо обращать на инерционность датчика.

Постоянное времени датчика определяется из условия .

Передаточная функция воспринимающего органа можно представить в виде инерционного звена первого порядка:

.

Коэффициент передачи воспринимающего органа (датчика) определяется как отношение изменения сопротивления к соответствующему диапазону изменения температуры :

, .

Технические параметры датчиков приведены в литературе [1,7,10], параметры термометров сопротивления приведены в таблицах П.2, П.3.

На практике используется медные термометры сопротивления (ТСМ) на номинальное сопротивление 53 Ом (гр22) и 100 Ом (гр24) для измерения температуры от -50 до +180 ºС, а также платиновые термометры сопротивления на номинальные сопротивления 46 Ом (гр 21) и 100 Ом (гр22) для измерения температуры от -200 до +650 ºС.

Чувствительность (коэффициент передачи) медного термометра сопротивления определяется по формуле:

,

где - сопротивление датчика при 0°С, значение которого соответствует градуировке (гр 23 или гр 24);

- температурный коэффициент, сопротивление, соответствующий для меди 3,8 10^-3 1/град.

Полупроводниковые терморегуляторы обладают большей чувствительностью, выпускаются две группы терморезисторов: с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления термисторы и положительным - позисторы. Зависимость сопротивления терморезисторов от температуры нелинейна Чувствительность терморезисторов определяется экспериментально. Номинальное сопротивление и постоянный коэффициент указываются на корпусе терморезистора.

2.5 Обоснование закона регулирования и выбор регулятора

Система автоматического управления состоит из регулятора и объекта управления. Критерием правильного выбора закона регулирования служит отношение времени чистого запаздывания объекта к его постоянной времени, . Если , выбирают регулятор позиционного действия, при - регулятор импульсного типа; если - непрерывный закон регулирования.

При обосновании закона регулирования и выборе соответствующего ему регулятора нужно знать не только свойства объекта, но и некоторые конструктивные особенности самих регуляторов.

Промышленные регуляторы реализуют законы регулирования с определенной погрешностью. Свойства регулятора и других технических устройств, входящих в состав системы автоматического управления, должны быть учтены. В сельскохозяйственном производстве широко используются регуляторы, реализующие позиционные и непрерывные законы.

Позиционные (релейные) регуляторы работают по принципу: включено- выключено, они выдают сигнал, обеспечивающий перемещение регулирующего органа в одно из фиксированных положений - позиций. По количеству позиций различают двух-, трех- и многопозиционные регуляторы. Процесс позиционного регулирования - автоколебательный.

Двухпозиционные регуляторы имеют статические характеристики без зоны неоднозначности и с зоной неоднозначности.

В качестве примера приведем статическую характеристику двухпозиционного регулятора с зоной неоднозначности. Границы зоны неоднозначности обозначены и , ширина зоны неоднозначности ; и - выходные воздействия регулятора. В общем случае регулятор может оказывать в одну сторону воздействия а в другую сторону воздействия , при этом .

На рисунке 2.4 представлена статическая характеристика регулятора.

Рисунок 2.4 - Статическая характеристика регулятора

Ширина зоны неоднозначности должна быть меньше допустимых отклонений температуры в помещении _.

Регуляторы непрерывного действия - это регуляторы, у которых сигналы на входе и на выходе непрерывны во времени. Регуляторы непрерывного действия подразделяются на интегральные (И), или астатические; пропорциональные (П), или статические; пропорционально-интегральные (ПИ), или изодромные. Пропорционально-дифференциальные (ПД), или статические с предварением и пропорционально-интегрально-дифференциальные (ПИД), или изодромные с предварением. Дифференциальные уравнения, передаточные функции, частотные и временные характеристики, а также математические модели реальных регуляторов приведены в литературе [1,2,6,13].

Технические характеристики регуляторов температуры приведены в таблице П.3.