- •Элементы систем автоматики.
- •Введение
- •1.1. Предмет и задачи курса
- •1.2. Основные понятия и определения дисциплины
- •Автоматика и автоматизация
- •Управление техническими объектами,
- •Системы
- •Функции системы
- •1.3. Элементы
- •Параметры и характеристики элементов систем автоматики. Элементная база систем автоматического управления
- •Понятие и классификация элементов.
- •1.2 Основные координаты и характеристики элементов.
- •2.1. Определение и общие характеристики датчиков
- •2.2. Датчики положения объектов (дпо)
- •2.2.1. Назначение, классификация, структура
- •2.2.2. Электроконтактные датчики положения объектов
- •Датчик – микровыключатель
- •2.2.3. Индуктивные выключатели
- •2.2.4. Магнитные выключатели типа дкпу
- •2.2.5. Оптические, радиоактивные, ультразвуковые дпо
- •2.2.6. Генераторные дпо
- •2.3. Датчики перемещений (дп)
- •2.3.1. Назначение и классификация дп
- •2.3.2. Потенциометрические дп
- •2.3.3. Индуктивные дп
- •2.3.4. Магнитные дп
- •Дифференциально-трансформаторный дп
- •Сельсины
- •Индуктосины
- •2.3.5. Емкостные датчики
- •2.3.6. Цифровые дп
- •Разрешающая способность этого датчика равна
- •2.3.7. Локационные датчики (лд)
- •Электромагнитные измерительные преобразователи
- •2.4. Датчики скорости
- •2.4.1. Тахогенераторные дс
- •2.4.2. Магнитоиндукционные датчики
- •2.4.3. Цифровые датчики скорости
- •2.5. Датчики усилий
- •2.6. Датчики крутящего момента
- •2.7. Датчики вибраций
- •2.8. Датчики токов и напряжений
- •Электростатические измерительные преобразователи
- •Усилительно-преобразовательные элементы
- •4.1. Общие положения
- •4.2. Регуляторы непрерывного действия
- •4.3. Позиционные регуляторы
- •4.4. Импульсные регуляторы
- •4.5. Микропроцессорные регуляторы
- •Преобразователи и регуляторы напряжения
- •9.1. Трёхфазные выпрямители
- •9.2. Управляемые выпрямители
- •9.3. Преобразователи частоты
- •9.4. Системы управления преобразователями
- •9.4.1.Типовые структуры перспективных систем управления приводами переменного тока
- •9.5. Общие сведения о преобразователях постоянного напряжения в переменное
- •9.6. Инверторы
- •9.6.1. Инверторы с прямым цифровым управлением
- •Схемы включения силовых ключей
- •9.7. Импульсные преобразователи и регуляторы напряжения
- •Преобразователи информации
- •Цифро-аналоговые преобразователи
- •Преобразователи аналоговых величин в цифровые
- •Микропроцессорные средства управления электроприводами Классификация и характеристика
- •Программируемые логические контроллеры
- •Быстродействие плк
- •Промышленные компьютеры
- •Промышленные контроллеры
- •Промышленные контроллеры российских производителей
- •Однокристальные микроЭвм
- •Интерфейс микропроцесорных систем автоматизации
- •Каналы связи
- •Классификация радиоволн
- •Переносчики информации
- •10.3. Проводные линии связи
- •Принцип организации многоканальной связи
- •Высокочастотная связь по линиям электропередач
- •Каналы связи по радио
- •Сотовая связь.
- •Коммутационные устройства и индикаторы Переключатели
- •Электромагнитные реле
- •Трансформаторы питания
- •Индикаторы
2.4.2. Магнитоиндукционные датчики
Датчик ДМ-2 (рис. 2.36) не имеет механической связи с объектом, в нем нет подвижных частей. Датчик представляет собой катушку с сердечником, размещенную внутри постоянного магнита цилиндрической формы.
При вращении или линейном движении ФМ (шестерни редуктора, специального барабана с металлическими стержнями, роликов цепи и т.п.) изменяется магнитный поток вследствие изменения магнитного сопротивления в магнитной цепи датчика, что вызывает появление ЭДС на выходе катушки:
,
где
– скорость изменения магнитного потока,
пропорциональная частоте вращения ФМ
(скорости изменения магнитного
сопротивления); W –
число витков катушки.
Рис. 2.36. Магнитоиндукционный датчик скорости: 1 – сердечник; 2 – катушка; 3 – металлическая пластина; 4 – постоянный магнит; 5 – переменная ферромагнитная масса ФМ объекта
Зависимость
является нелинейной и может быть в
ограниченной зоне линеаризована, а
частота ЭДС датчика прямо пропорциональна
n. Поэтому в системах
автоматики часто используют датчик
ДМ-2 в качестве чувствительного элемента
с последующим преобразованием его
сигнала в последовательность прямоугольных
импульсов постоянной амплитуды и
длительности, частота которых имеет
линейную зависимость от скорости
движения объекта.
2.4.3. Цифровые датчики скорости
Цифровые ДС преобразуют угловую или линейную скорость движения объекта в цифровой код. Они обладают более высокой точностью измерения по сравнению с аналоговыми, могут быть непосредственно связаны с цифровыми управляющими устройствами, достаточно просто позволяют решать задачи определения направления движения объекта и локальной индикации, регистрации и сигнализации.
В общем случае структура цифрового ДС может быть представлена схемой (рис. 2.37).
Рис. 2.37. Обобщенная структура цифрового датчика скорости
На схеме обозначено:
ИЭ – импульсный (чувствительный) элемент датчика;
ИЦП – импульсно-цифровой преобразователь;
n – частота вращения (угловая или линейная скорость движения объекта);
– частота выходных
импульсов ИЭ;
N – цифровой код скорости.
В качестве примера ниже представлен цифровой ДС с фотоэлектрическим чувствительным элементом (рис. 2.38).
При вращении диска 1 световой поток, воспринимаемый ФД, пульсирует. Частота электрических импульсов, образующихся на выходе каналов 1, 2 и ЛЭ, определяется выражением
,
где М – информационная емкость диска (количество отверстий на одной дорожке); n – частота вращения объекта (например, вала электродвигателя).
Рис.
2.38. Структурная схема цифрового датчика
скорости: 1 – кодовый диск с отверстиями,
которые равномерно расположены на двух
концентрических дорожках и сдвинуты
относительно друг друга на ¼ шага; СД,
ФД – свето- и фотодиоды; Ус – усилитель;
ТШ – триггер Шмитта, формирующий импульсы
прямоугольной формы; ЛЭ – логический
элемент, определяющий знак скорости;
СИ – счетчик импульсов, обеспечивающий
импульсно-цифровое преобразование; ГТИ
– генератор тактовых импульсов,
формирующий время счета измерительных
импульсов;
– последовательности счетных импульсов,
формируемые импульсными каналами
1, 2 и сдвинутые по фазе на 90 эл. градусов.
Выходной цифровой сигнал датчика определяется как произведение частоты счетных импульсов и времени измерения
N = fT = MTn = kn n,
где М – количество отверстий на концентрической дорожке кодового диска; Т – время счета измерительных импульсов, равное полупериоду тактовых импульсов; kn = МТ – коэффициент преобразования (чувствительности) датчика.
Знак скорости определяется ЛЭ по знаку сдвига фазы между импульсами U1 и U2: при движении вперед импульсы U1 опережают импульсы U2 на 90 эл. градусов, а при движении назад – наоборот, отстают на 90 эл. градусов.
Относительная погрешность измерения скорости цифровым ДС, обусловленная дискретностью процесса измерения, равна
,
где
– шаг измерения
Анализ погрешности показывает, что ее значение тем меньше, чем больше параметры М, Т, а также частота вращения. При измерении малых скоростей, описанным выше способом погрешность столь велика, что в ряде случаев требует иного подхода: счетчик переключается на подсчет количества тактовых импульсов за период следования измерительных импульсов.
