1 7 Сурет. Өлшеу жүйесінің құрылымдық сұлбасы.

Сезгіш элемент 1 өлшенетін шаманың тікелей әсерінде болады. Түрлендіруші элемент 2 өлшенетін ақпарат сигналын қолдану үшін ыңғайлы нысанға түрлендіреді. Өлшеуші механизм 3 өлшеу процесін жүзеге асырады.

1-3 элементтері жалпы жағдайларда алғашқы өлшеуші түрлендіргішті (алғашқы аспап) I құрайды. Өлшеу нәтижесін беретін түрлендіргіш элементпен 4 түрлендіреді және байланыс желісі бойынша (б.ж.) екіншілікті аспапқа ІІ беріледі. Бұл аспаптың құрамына кіретіндер: аралық өлшеуші түрлендіргіш 5, өлшеуші механизм 6, есептеуші құрылғы 7, ол шкала мен сілтеуші көмегімен өлшенетін шаманың мәнін есептеуге арналған.

3.экстремальды реттегіштердің әрекеттену принцптері Өзінің жұмыс режимін өзгерту мүмкіндігіне тәуелді реттегіштер екі сыныпқа бөлінеді: детерминирленген және күйге келтірумен — экстремалды және адаптивті. Детерминирленген реттегіштер реттеу процесінде өзінің параметрлерін өзгертпейді, ал экстремалдылар — объектінің шығыс шамаларының оптималдық мәнін үздіксіз іздейді. Адаптивті реттегіштерде, объектінің жұмыс істеуі кезінде оның сипаттамаларының өзгеруі кезінде реттеудің оптималды сапасына жету мақсатында параметрлерді күйге келтіру жүргізіледі.

45 Билет

1 Күшейтуші элемент, немесе күшейткіш, оған түсетін энергияны шығатын сигналға түрлендіруші болып табылады. Дегенмен, бұл түрлену кіретін қуаттың қатты жоғарылауымен жүзеге асады. Көптеген жағдайларда, күшейткіш ретінде шығатын сигналы кіретінмен физикалық табиғаты бір құрылғыны қабылдайды. Дегенмен, автоматты жүйелерде кеңінен қолданылатын гидравликалық және пневматикалық күшейткіштер сигналдар энергиясы түріндегі қосымша түрлендіргішпен сипатталады.

Атқарушы элементтер (ИЭ) АЭ объектіге реттеуші әсер U ету үшін қызмет атқарады. Атқарушы элемент көп жағдайда сервоқозғалтқыш немесе сервомотор деп те аталады.

Жоғарыда қарастырылған элементтер объектімен біріге отырып реттеуші әсердің өтуіне арналған тұйықталған тізбекті түзеді. Дегенмен, көп жағдайларда мұндай қосылыстар реттеудің автоматты жүйесіндегі жұмыстың талап етілетін көрсеткішін алуды қамтамасыз ете алмайды. Сондықтан жүйенің жалпы сұлбасына, өтпелі процестерді түзету үшін қызмет атқаратын бірқатар қосымша элементтер енгізіледі. Түзетуші элементтер (КЭ) ТЭ, реттеу заңының сәйкес өзгерісін тудыра отырып, реттеудің автоматты жүйесіне қосымша әсер жасай алады. Өте жиі, түзетуші элементтер (КЭ) ТЭ, жүйенің бір немесе бірнеше элементтерін қамтитын қосалқы кері байланыстар көмегімен түзіледі.

Элементтердің олардың функциялары бойынша немесе олардың конструктивтік ерекшеліктері бойынша бөлінуі реттеудің автоматты жүйесінің тұрақтылығы мен дәлдігін талдау кезінде қажетті деректерді алуды қамтамасыздандыра алмайды. Бұл жағдайда элементтердің шығатын және кіретін шамалар арасындағы байланыс түрі бойынша бөлінуі тиімді. Осы тұрғыдан реттеудің автоматты жүйесін қарастыру, әртүрлі функцияны атқаратын және әртүрлі конструкцияда болатын түрлі элементтер, элементтің кіретін және шығатын шамалырының арасындағы байланыстарды орнықтыратын бір операторда бола алатынын көрсетеді. Сондықтан жүйенің барлық элементтерін, оны зерттеу барысында, белгілі бір типтік буындармен алмастырылады. Олар өзара, буын операторының түрін анықтайтын статикалық және динамикалық сипаттамалармен ерекшелінеді. Бұл кезде кіретін шаманың түрленуінің қарапайым операцияларын орындайтын, бірқатар типтік элементарлық буындар алынады.

2 Автоматты реттегіш деп көмегімен автоматты реттеу процесі жүзеге асырылатын құрылғы (құрылғылар жиынтығы) аталады. Автоматты реттегіштің жұмыс істеуі реттеу алгоритміне сәйкес жүреді, реттеу алгоритмі деп реттеуіштің шығысындағы шаманың кірісіндегі шамаға функционалды тәуелділігінің математикалық көрсетілуін түсінеміз. Реттегіштердің негізгі міндеті, объектінің талап етілетін күйін қалпына келтіру үшін, реттелетін шаманың өлшенген ауытқуына тәуелді реттеу объектісіне басқару әсерін қалыптастырумен қорытындыланады. Автоматты реттегіштер әртүрлі белгілері бойынша сыныпталады.

Өзінің жұмыс режимін өзгерту мүмкіндігіне тәуелді реттегіштер екі сыныпқа бөлінеді: детерминирленген және күйге келтірумен — экстремалды және адаптивті. Детерминирленген реттегіштер реттеу процесінде өзінің параметрлерін өзгертпейді, ал экстремалдылар — объектінің шығыс шамаларының оптималдық мәнін үздіксіз іздейді. Адаптивті реттегіштерде, объектінің жұмыс істеуі кезінде оның сипаттамаларының өзгеруі кезінде реттеудің оптималды сапасына жету мақсатында параметрлерді күйге келтіру жүргізіледі.

3 Қосымша энергия көзінің болуына байланысты реттегіштер тура және тура емес әрекетті реттегіштер болып бөлінеді. Тура әрекеттегі реттегіштер реттелетін ортадан алатын энергия есебінен реттеуші органды басқарады, және қосымша энергияны қажет етпейді. Тура емес әрекеттегі реттегіштерде сыртқы көздерден келетін энергияны басқаратын қуат күшейткіштері бар. Бұл кезде қолданылатын энергия түріне байланысты электрлік, пневматикалық, гидравликалық және құрамдас реттегіштер болып бөлінеді.

Объектіге әсер ету сипатына қарай реттегіштер үздіксіз және дискретті әрекеттегі реттегіштер болып сыныпталады. Біріншісі реттеуші әсердің үздіксіз өзгеруін қамтамасыздандырады. Көп жағдайларда оларға реттеуші органның импульсті қозғалуы болатын реттегіштер жатады. Екіншісі арасында реттеуші әсер тұрақты интервалдағы уақыттың белгілі бір кезеңінде ғана реттеуші ықпалды өзгертеді. Кіретін сигналды кванттау түріне қарай дискретті әрекеттегі реттеушілер релейлі, импульсті және сандық болып бөлінеді.

Реттудің жүзеге асырылатын заңына сәйкес реттеушілер пропорционалды, интегралды, пропорционалды-интегралды, пропорционалды-дифференциалды, пропорционалды-интегралды-дифференциалды, релейлі екі- және үшжайғасымды және релейлі тұрақты жылдамдықты механизмді болып бөлінеді.

Өзінің құрылымын өзгерті қабілеттілігіне қарай тіркелген (белгіленген) және ауыспалы құрылымды реттегіштер болып бөлінеді. Біріншілері реттеу объектілерінің сипаттамалары өзгерген кезде өзінің құрылымын өзгертпейді. Екіншілерінің құрылымы объект қасиеті өзгерген кезде өзгереді. Шығыс және кіріс координаталарының математикалық байланысының сипаты бойынша реттегіштер сызықты және сызықсыз болып бөлінеді.

Конструкциялық орындалуына тәуелді аспапты, аппаратты және агрегатты типті реттегіштер болады. Аспапты типтегі реттегіштер реттеу жүйесінде, қателік сигналы қалыптасатын қосалқы аспаппен бірізді қосылады. Аппаратты типті реттегіштер қателік сигналын өздері қалыптастырады және қосалқы аспапқа паралель қосылады. Құрудың агрегаттық принципі датчиктердің шығысындағы стандартты сигналдар кезінде қолданылады. Мұндай принцип кез-келген стандартталған датчикті реттегіштің бірегейлендірілген кірісіне тікелей қосуға мүмкіндік береді.

Реттелетін шамалар санына сәйкес реттегіштер бірөлшемді және көпөлшемді болып бөлінеді. Реттегіштер жүйелер сыныптары мен дайындаушы-фирмалар бойынша да сыныпталады, мысалы, электронды агрегатты бірегейлендірілген жүйелер реттегіштері және т.б

46 – БИЛЕТ

1 - Сыйымдылықты манометрлер

Сыйымдылықты манометрдің әрекеттену принципі, өлшенетін қысымның әсерінен оның пластиналары арасындағы ара қашықтықтың өзгеруі кезінде жалпақ конденсатордың сыйымдылығының өзгеруіне негізделген.

Жалпақ конденсатор үшін сыйымдылық С тең:

C = еS/д (53)

мұндағы е — конденсатор пластиналары арасында ортаның диэлектрлік өтімділігі; S — бір пластинаның ауданы; д — конденсатор пластиналары арасындағы қашықтық.

31 сурет. Электрлік кедергінің манганиндік манометрі.

Қысымның жоғарылауы кезінде д шамасы төмендейді және сыйымдылық гиперболалық заңға сәйкес өзгереді. Ең үлкен сезімталдық д бастапқы аз шамалары кезінде алынады. Манометрдің көрсеткішіне температура едәуір әсер етеді.

2- Қосымша энергия көзінің болуына байланысты реттегіштер тура және тура емес әрекетті реттегіштер болып бөлінеді. Тура әрекеттегі реттегіштер реттелетін ортадан алатын энергия есебінен реттеуші органды басқарады, және қосымша энергияны қажет етпейді. Тура емес әрекеттегі реттегіштерде сыртқы көздерден келетін энергияны басқаратын қуат күшейткіштері бар. Бұл кезде қолданылатын энергия түріне байланысты электрлік, пневматикалық, гидравликалық және құрамдас реттегіштер болып бөлінеді.

Объектіге әсер ету сипатына қарай реттегіштер үздіксіз және дискретті әрекеттегі реттегіштер болып сыныпталады. Біріншісі реттеуші әсердің үздіксіз өзгеруін қамтамасыздандырады. Көп жағдайларда оларға реттеуші органның импульсті қозғалуы болатын реттегіштер жатады. Екіншісі арасында реттеуші әсер тұрақты интервалдағы уақыттың белгілі бір кезеңінде ғана реттеуші ықпалды өзгертеді. Кіретін сигналды кванттау түріне қарай дискретті әрекеттегі реттеушілер релейлі, импульсті және сандық болып бөлінеді.

3- Өлшеу процесі, барлық физикалық процестер сияқты, өлшенетін шаманың нақты мәні туралы өлшеуші тұлғаға бұрмаланған көрініс көрсететін, қателіктермен жүреді. Өлшеуші құралдардың қателіктерінің сандық мәнінің нысанына қарай, қателер абсолютті, салыстырмалы және келтірілген болып бөлінеді.

Абсолютті қателік Дх аспаптың көрсеткіші х_п мен өлшенетін шаманың мәні х арасындағы айырмамен анықталады:

Дх = х_п – х (13)

Абсолютті қателік белгілі бір белгіде болады (плюс немесе минус) және өлшенетін шаманың бірлігімен көрсетіледі. Егер Дх > 0, онда аспап көрсеткіші жоғарылатылған; егер Дх < 0 – көрсеткіш төмендетілген.

Теңдеуден алынады:

х = х_п – Дх = х_п + Ду (14)

мұндағы Ду - аспаптың көрсеткіштеріне түзету.

Абсолютті қателік өлшеу сапасын толық сипаттау үшін жеткіліксіз. Оны салыстырмалы қателік жақсы сипаттайды, ол абсолютті қателіктің өлшенетін шаманың нақты мәніне қатынасымен анықталады, яғни

дх = Дх / х (15)

Әншейінде х_п мәні х мәнінен аз айырмашылықты болады, онда (14) теңдеудің орнына салыстырмалы қателіктің басқа нысанын қолданады, бұл кезде пайызбен есептеледі:

дх = (Дх / х_п)100 (16)

Жеке өлшеудің сапасын қанағаттанарлықтай сипаттайтын, салыстырмалы қателік, аспаптың сапасын сипаттау үшін пайдасы жоқ деуге болады. Аспаптар үшін оның сапасын барынша толық сипаттайтын шама, ол келтірілген қателік Д, ол абсолютті қателіктің аспап шкаласының соңғы мәніне қатынасына тең

Д = (Дх / А_соң.)100 (17)

Пайызбен келтірілген, негізгі келтірілген қателіктің ең ұйғарынды мәнін аспаптың дәлдік сыныбы деп атайды:

К=Д_макс=(Дх_макс / А_соң.)100 (18)

Қоршаған ортаның жағдайының және басқа пайдалану көрсеткіштерінің нормадан ауытқуы кезінде аспаптың қосымша қателігі пайда болады.

Қоршаған ортаның жағдайларының ауытқуы кезінде және басқада қолдану көрсеткіштерінің қалыптылықтан ауытқуы кезінде аспаптың қосымша қателесуі пайда болады.

47 – БИЛЕТ

1- Ионизациялық манометрлер

Бұл аспаптар 133,3х10 ^-4 дан 133,3х10 ^-10 Па дейінгі вакуумды өлшеуге арналған. Мұндай манометрлердің әрекеті газ молекуласының қыздырылған катодтан немесе а-бөлшек сәулеленуінен шығарылатын электрондар ағынымен иондалуына негізделген. Ионизациялаушы манометр, қыздырылған катодты, өзінің құрылымы бойынша тура қыздырылатын үшэлектродты шамға ұқсас. Шыны немесе металдық баллонда вольфрам жібі (катод), тор және анод (коллектор) болады. Катодтан ұшып шығатын электрондар өзінің жолында, газ қысымына тәуелді, көп немесе аз молекулалар санын иондайды. Иондар коллекторға түседі және анодты ток пен газ қысымының шамасына пропорционал ток I_k тудырады:

I_k = kI_aP (56)

мұндағы I_а — анодтық ток, А; Р—газ қысымы, Па; k — түрлендіргіштің геометриялық мөлшері мен газ құрамына тәуелді пропорционалдық коэффициенті.

Өлшеу жүргізу кезінде эмиссия тогі тұрақты болуы қажет. Иондық токты анықтай отырып, вакуумдық жүйедегі газ қысымын анықтауға болады. Сиреудің жоғары дәрежесі кезінде (10^-8 Па дейін) иондық ток, мысалы ВИ типті иондаушы вакуумметрдің, өте төмен (2х10^-7—2х10^-3 А) және тікелей өлшене алмайды. Сондықтан токты өлшеудің жанама әдісі қолданылады.

2- Манометрлік термометрлер.

Манометрлік термометрлердің әрекеттену принципі, өлшенетін ортаның температурасына тәуелді тұйықталған жүйедегі газдың немесе сұйықтың қысымын өлшеуге негізделген.

Манометрлік термометрдің принципиалдық сұлбасы 18 суретте кескінделген. Өлшенетін ортаның температурасы термобаллоннан 1, капиллярлық құбыршадан 7 және манометриялық серіппеден 2 тұратын терможүйемен қабылданады, жәнеде қысымның өзгеруіне түрленеді. Бұл кезде манометрлік серіппенің еркін ұшы тяга 6, тісті сектор 8, шестерня 5 арқылы көрсететін тілді 3 шкала бойынша 4 қозғалтады. Термобаллон тот баспайтын болаттан, ал капилляр — мыс немесе ішкі диаметрі 0,15—0,5 мм болат құбыршадан жасалған. Капилляр ұзындығы 60 м жетеді.

Термометрдің терможүйесі жұмысшы затпен толтырылады: газбен, сұйықпен немесе сұйықтың оның қаныққан буымен қоспасымен. Газдық, сұйықтық және конденсацияланған манометрлік термометрлер болып бөлінеді.