- •А.Г. Староверов основы автоматизации производства
- •Глава 1. Общие сведения о системах автоматики и составляющих ее элементах
- •1. Основные понятия и определения
- •2. Классификация систем автоматического управления
- •3. Элементы автоматических систем
- •Глава 2. Первичные преобразователи
- •1. Общие сведения и классификация первичных преобразователей
- •2. Потенциометрические первичные преобразователи
- •3. Индуктивные первичные преобразователи
- •4. Емкостные первичные преобразователи
- •5. Тензометрические первичные преобразователи
- •6. Фотоэлектрические первичные преобразователи
- •Глава 3. Усилители и стабилизаторы
- •2. Электромеханические и магнитные усилители
- •3. Электронные усилители
- •5. Стабилизаторы
- •Глава 4. Переключающие устройства и распределители
- •1. Электрические реле
- •2. Реле времени
- •3. Контактные аппараты управления
- •4. Бесконтактные устройства управления
- •Наименование н обозначение логических функций н элементов
- •5. Вспомогательные устройства
- •Глава 5. Задающие и исполнительные устройства
- •1. Классификация задающих и исполнительных устройств
- •2. Задающие устройства
- •3. Электрические исполнительные механизмы
- •Раздел II. Контрольно-измерительные приборы и техника измерения параметров технологических процессов
- •Глава 6. Общие сведения об измерении и контроле
- •1. Основные метрологические понятия техники измерения и контроля
- •2. Погрешности измерений
- •3. Методы измерения и классификация. Контрольно-измерительных приборов
- •Глава 7. Контроль температуры
- •1. Температурные шкалы. Классификация технических приборов и устройств измерения температуры
- •2. Термометры расширения
- •Технические характеристики стеклинных ртутных, термометров типа тт
- •Технические характеристики дилатометрических гермометров
- •3. Манометрические термометры
- •Характеристики манометрических термометров
- •4. Термоэлектрические термометры
- •Основные характеристики термоэлектрических термометров
- •Технические характеристики милливольтметров
- •5. Термометры сопротивления и термисторы
- •Технические характеристики термометров сопротивления
- •6. Бесконтактное измерение температуры
- •7. Техника безопасности при контроле температуры
- •Глава 8. Контроль давления и разрежения
- •1. Общие сведения и классификация приборов
- •2. Манометры
- •Технические характеристики показывающих и сигнализирующих манометров
- •3. Тягонапоромеры
- •Технические характеристики тягомеров, напоромеров и тягонапоромеров
- •4. Вакуумметры
- •Технические характеристики промышленных вакуумметров
- •5. Техника безопасности при контроле давления
- •Глава 9. Контроль расхода, количества и уровня
- •1. Общие сведения и классификация приборов
- •2. Расходомеры
- •Технические характеристики ротаметров
- •Технические характеристики шариковых расходомеров
- •3. Счетчики жидкостей и газов
- •Технические характеристики счетчиков жидкостей и газов
- •4. Счетчики и весы твердых и сыпучих материалов
- •5. Уровнемеры жидкостей и сыпучих материалов
- •Технические характеристики поплавковых уровнемеров с пружинным уравновешиванием
- •Технические характеристики буйковых уровнемеров
- •6. Техника безопасности при контроле расхода, количества и уровня
- •Глава 10. Контроль специальных параметров
- •1. Контроль состава газа
- •2. Контроль влажности и запыленности газа
- •3. Контроь влажности сыпучих материалов
- •4. Контроль плотности жидкости
- •5. Техника безопасности при контроле специальных параметров
- •Раздел III. Автоматическое управление, контроль и регулирование
- •Глава 11. Системы автоматики с программным управлением
- •1. Общие принципы построения систем
- •2. Интуитивный метод разработки схем управления
- •3. Аналитический метод разработки схем управления
- •Глава 12. Автоматическая блокировка и защита в системах управления
- •1. Системы автоматической блокировки
- •2. Системы автоматической защиты
- •Глава 13. Системы автоматического контроля и сигнализации
- •1. Структура и виды систем
- •2. Измерительные системы с цифровым отсчетом
- •3. Системы централизованного контроля
- •4. Системы автоматической сигнализации
- •Глава 14. Системы автоматического регулирования
- •1. Основные понятия и определения
- •2. Обыкновенные системы регулирования
- •3. Самонастраивающиеся системы регулирования
- •4. Качественные показатели автоматического регулирования
- •Глава 15. Объекты регулирования и их свойства
- •1. Общие сведения
- •2. Параметры объектов регулирования
- •3. Определение основных свойств объектов
- •Глава 16. Типы регуляторов
- •1. Классификация автоматических регуляторов
- •2. Регуляторы прерывистого (дискретного) действия
- •3. Регуляторы непрерівного действия
- •4. Выбор типа регуляторов и параметров его настройки
- •Формулы для определения параметров настройки регуляторов
- •Глава 17. Конструкции и характеристики регуляторов
- •1. Регуляторы прямого действия
- •2. Электрические регуляторы косвенного действия
- •3. Гидравлические регуляторы косвенного действия
- •4. Пневматические регуляторы косвенного действия
- •5. Техника безопасности при эксплуатации регуляторов
- •Раздел IV. Микропроцессорные системы
- •Глава 18. Общая характеристика микропроцессорных систем
- •1. Основные понятия и определения
- •2. Организация работы вычислительной машины
- •3. Производство эвм
- •4. Структура эвм
- •Глава 19. Математическое и программное обеспечение микроЭвм
- •1. Системы счисления
- •2. Правила перевода одной системы счисления в другую
- •3. Формы представления чисел в эвм. Машинные коды
- •4. Основы программирования
- •Глава 20. Внешние устройства микроЭвм
- •1. Классификация внешних устройств
- •2. Внешние запоминающие устройства
- •3. Устройства для связи эвм – оператор
- •4. Внешние устройства связи эвм с объектом
- •Глава 21. Применение микропроцессорных систем
- •1. Состав систем автоматики с применением микроЭвм
- •2. Управление производственными процессами
- •Раздел V. Промышленные роботы и роботизированные системы
- •Глава 22. Общие сведения о промышленных роботах
- •1. Основные определения и классификация промышленных роботов
- •2. Структура промышленных роботов
- •3. Основные технические показатели роботов
- •Глава 23. Конструкции промышленных роботов
- •1. Промышленные роботы агрегатно-модульного типа
- •Технические данные агрегатной гаммы промышленных роботов лм40ц.00.00 [9]
- •Технические характеристики и области обслуживания типового ряда промышленных роботов [9]
- •Технические данные модулей агрегатной гаммы рпм-25 [9]
- •2. Интерактивные промышленные роботы
- •3. Адаптивные промышленные роботы
- •4. Захватные устройства
- •5. Приводы промышленных роботов
- •Глава 24. Системы управления промышленными роботами
- •1. Назначение и классификация систем управления
- •2. Унифицированные системы управления
- •Технические данные унифицированных систем управления уцм [9]
- •Технические данные унифицированных систем управления упм [9]
- •Технические данные контурных систем управления укм [9]
- •3. Информационные системы
- •Глава 25. Роботизация промышленного производства
- •1. Основные типы роботизированных систем
- •2. Гибкие производственные системы с применением промышленных роботов
- •3. Техника безопасности при эксплуатации роботов
- •Приложение Буквенные обозначения элементов электрических схем
- •Список литературы
5. Тензометрические первичные преобразователи
Работа тензометрического преобразователя (тензорезистора) основана на изменении электрического сопротивления проводников при упругих деформациях растяжения или сжатия. Они применяются для преобразования деформаций, усилий и напряжений в электрический сигнал. В зависимости от конструкции и материала чувствительного элемента тензорезисторы подразделяются на проволочные, фольговые, полупроводниковые и тензолитовые.
Простейшим проволочным тензорезистором может служить отрезок тонкой проволоки. При деформации детали одновременно будет деформироваться и наклеенная проволока. Изменение электросопротивления R проволоки при ее растяжении или сжатии связано с относительной деформацией е соотношением
,
где R – номинальное сопротивление проволоки, Ом; k – коэффициент чувствительности.
Коэффициент чувствительности k зависит от вида материала и технологии изготовления преобразователя; его значение определяют экспериментально. Наибольшее распространение получили константан и нихром, для которых k = 1,9–2,1.
Размеры детали часто не позволяют закрепить на ней преобразователь в виде прямолинейного отрезка проволоки большой длины. Поэтому промышленность изготовляет тензометрические преобразователи в виде спирали (решетки) из нескольких петель проволоки (рис. 9, а). Проволоку 1 наклеивают на подложку 2 из тонкой бумаги или лаковой пленки и сверху наклеивают такую же тонкую бумагу. К проволоке приваривают (или припаивают) выводы 3, выполненные из тонких полосок медной фольги. Недостатком данной конструкции решетки является чувствительность преобразователя к поперечным деформациям. Для устранения этого недостатка петли между рядами заменяют медными перемычками 4 (рис. 9, б). Основными параметрами решетки являются: длина l (3 ... 75 мм), ширина а (0,03 ... 10 мм) и радиус закругления r (0,1 ... 0,3 мм).
Рис. 9. Тензометрические преобразователи:
а – проволочные; б – с медными перемычками; в – фольговые
Проволочные тензорезисторы просты по конструкции, имеют малую массу и невысокую стоимость. Их статическая характеристика линейна и реверсивна. К недостаткам проволочных тензорезисторов относятся низкая чувствительность и одноразовость действия. Они подвержены влиянию окружающей среды (температура и влага).
Фольговые тензорезисторы по принципу действия и основным параметрам сходны с проволочными преобразователями и отличаются только конструкцией решетки (рис. 9, в) и способом ее получения. Для фольговых тензорезисторов применяется фольга толщиной 4 ... 12 мкм из константана, нихрома, титан-алюминиевого или золото-серебряного сплавов. Решетку фольговых тензодатчиков получают методом фотолитографии, который позволяет изготовлять преобразователи любой конструкции (линейные, розеточные, мембранные и т. и.) с высокой повторяемостью параметров. Фольговые тензорезисторы по сравнению с проволочными имеют ряд преимуществ. Они более чувствительны и точны за счет лучшей передачи деформаиии от детали к фольге, имеют хороший механический контакт с контролируемой деталью и позволяют пропускать через фольгу большой ток.
В настоящее время начинают находить применение полупроводниковые тензопреобразователи, изготовленные из полупроводниковых материалов – кремния, германия, мышьяка, галия и др.
В отличие от проволочных и фольговых преобразователей изменение сопротивления при деформации у полупроводниковых происходит благодаря изменению удельного сопротивления.
Основным преимуществом полупроводниковых преобразователей является высокая чувствительность (почти в 100 раз выше, чем у проволочных). Они имеют большой выходной сигнал, что позволяет в некоторых случаях отказаться от применения усилителя. Однако у них большой разброс параметров и низкая механическая прочность, т. е. они хрупки.
Тензометрические преобразователи находят применение в машинах литья под давлением для определения давления металла в камере прессования, а также при контроле качества термической обработки.