Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Автоматика и автоматизация производственных процессов. Методические указания
.pdf
41
бочих обмоток. Это вызывает возрастание рабочего тока Iр c ростом
урххр
)( wIwII
у
уурр
wIwI
р
у
у
р
w
w
I
I
K
i
у
н
2
у
2
у
н
2
р
у
р
R
R
K
RI
RI
P
P
K
ip
Iу.
График, показывающий зависимость рабочего тока от тока
управления, называется статической характеристикой МУ.
На основании равенства магнитодвижущих сил (трансформаторного закона магнитных усилителей) можно записать следующее
уравнение:
,
где Iхх – ток холостого хода МУ, протекающий в рабочей цепи при Iу
= 0.
Наличие тока холостого тока объясняется тем, что действую-
щая магнитная проницаемость не уменьшается до нуля даже при
Iу = 0, однако если сердечник изготовлен из высококачественного
материала, Iхх << Iр; тогда можно считать, что
.
Из последнего выражения легко определить коэффициенты
усиления МУ по току (Ki) и мощности (Kp), а именно:
; (1)
. (2)
Формулы (1) и (2) являются приблизительными, так как не учи-
тывают ток холостого хода.
Из электротехники известно, что на величину
влияет сила
д
подмагничивающего тока (в данном случае Iу), но не влияет на его
направление. Поэтому изменение полярности управляющего напряжения не вызовет изменение силы или фазы рабочего тока. Для того,
чтобы рабочий ток реагировал на полярность управляющего напря-
жения, в МУ предусмотрена обмотка смещения (wсм). Эта обмотка
питается постоянным током смещения (I
) от специального выпря-
см
мителя, включение которого осуществляется тумблером В5. Ток
смещения можно изменять реостатом, движок которого выведен на
лицевую панель блока МУ (« рег.I
см
»).
При наличие смещения магнитного поля сила рабочего тока зависит от полярности управляющего напряжения, но фаза рабочего
тока от полярности управляющего напряжения не зависит. Такие
магнитные усилители называются однотактными или нереверсив-
42
ными – в отличие от двухтактных (реверсивных), у которых при из-
оспос
1 KKK
i
U
~
к
U
менении полярности управляющего напряжения изменяются и сила,
и фаза рабочего тока.
С целью повышения коэффициента усиления в исследуемом
МУ применена внутренняя положительная обратная связь (ПОС),
осуществляемая за счет постоянной составляющей тока в рабочих
обмотках. Для создания ПОС в цепь рабочих обмоток включены ди-
оды V1и V2. При этом в каждой рабочей обмотке течет не перемен-
ный, а пульсирующий ток. Пульсирующий ток имеет постоянную
составляющую, создающую магнитное поле, которое, складываясь
(при правильном включении) с постоянным полем управляющей обмотки, усиливает его влияние на магнитную проницаемость сердечника. Коэффициент усиления по току при наличии ПОС определяет-
ся по формуле
, (3)
где K
– коэффициент усиления по току при наличии ПОС; Ki – то
i пос
же, без ПОС; Kос – коэффициент обратной связи.
Для изменения коэффициента обратной связи предусмотрен
реостат, движок которого выведен на лицевую панель блока МУ и
обозначен «рег. ОС». Обратная связь максимальная при максимальном сопротивлении реостата (левом по схеме положении движка) и
отсутствует при сопротивлении реостата, равном нулю. Реостат
«Rвх» и прибор «сигнал ошибки» в данной работе не применяются.
Программа и порядок выполнения работы
1. Ознакомиться с расположением блоков лабораторного стен-
да.
2. Установить органы управления стендом в исходное положе-
ние:
на панели блока ТРЩ:
– тумблер «сеть» – «откл.»;
на панели блока ИП:
– тумблер «
» – «откл.»;
– тумблер «U» – «откл.»;
– тумблер «
» –откл.;
– тумблер «ЗОВ–3В» – «ЗОВ»;
– тумблер «50 мА –5мА» – «50 мА »;
43
– переключатели: «рег. Uс» – «0»;
U
– тумблер «контроль» – «Uк»;
– тумблер «Uдв–Uс» – «Uдв»;
– ручка «Uк» – в крайнее левое положение;
– ручка «Iк» – в правое крайнее положение;
на панели блока МУ:
– тумблер «220» –откл.;
– тумблер «МУ1» –откл.;
– тумблер «МУ2» –откл.;
– тумблер «смещение» –откл.;
– тумблер «работа – контроль» – «контроль»;
– переключатель «усиление» – «0»;
– ручку «Rвх»– в крайнее левое положение;
– тумблер «рег. ОС МУ1» – в положение «0».
3. Снять зависимость Iр = f (Iу) без смещения и обратной связи
при двух значениях коэффициента усиления.
Для выполнения этого необходимо проделать следующие опе-
рации.
1) С помощью внешних проводов соединить клемму «U
вых
»
блока ИП с клеммой К «вход МУ», а клемму «+общ» блока ИП – с
клеммой Н, «вход МУ» (это направление тока Iу принимается за положительное).
2) К клеммам «Кл7» и «Кл8» блока МУ подключена внешняя
нагрузка Rн – резистор сопротивлением 300…620 Ом.
3) Переключатель «усилитель» на блоке МУ поставить в поло-
жение «2».
4) Тумблер МУ1– в положение «вкл.»;
5) Тумблер «сеть» блока ТРЩ – «вкл.»;
6) Тумблер «Uк» блока ИП – «вкл.»;
7) Тумблер «
» блока ИП – «вкл.»;
8) Тумблер «220» блока МУ – «вкл.».
9) Изменять величину Iy с помощью ручки «рег. U
»на блоке
к
ИП через 3 мА от нуля до 15 мА.
Контроль I
осуществляется по прибору «мА» на лицевой пане-
у
ли блока ИП. Рабочий ток, соответствующий каждому значению тока управления, измерять с помощью прибора «ток нагрузки» на ли-
цевой панели блока МУ, результаты измерения записать в табл. 2.
44
Iу, мА
–15
–12
–9
–6
–3 0 +3
+6
+9
+12
+15
I
р
, мА,
при
усилении
«2»
I
р
, мА,
при
усилении
«4»
)(урIfI
)(урIfI
)(урIfI
Таблица 2
Зависимость рабочего тока от тока управления при отсутствии смещения
и обратной связи
10) Повторить проделанные измерения для отрицательного
направления тока управления, записав результаты в табл. 2. Для из-
мерения направления Iу необходимо поставить тумблер «сеть» на
блоке ТРЩ в положение «откл.» и поменять местами провода на
клеммах «К» и «Н» «вход МУ».
11) Переключатель «усиление» блока МУ поставить в положе-
ние «4» и повторить действия, предусмотренные в пп. 9 и 10, изме-
няя IУ от 0 до ± 12 мА через 3 мА. Результаты записать в табл. 2.
12) Снять зависимость
при наличии смещения, для
чего поставить ручку «рег. 1 см» в среднее положение, тумблер
«смещение» – в положение «вкл.», а переключатель «усиление» –
«2». Выполнить операции, предусмотренные пп. 8–10, результаты
записать в табл. 3, которая по форме аналогична табл. 2.
4. Снять зависимость
при наличии обратной связи,
для чего тумблер «смещение» поставить в положение «откл.», а руч-
ку «рег. ОС МУ1» – «2». Выполнить операции пп. 8–10; результаты
записать в табл. 4 такой же формы, как и табл. 2.
5. Выключить лабораторную установку, поставив тумблер
«220» «сеть» в положение «откл.».
6. Произвести обработку экспериментальных данных и оформ-
ление отчета в следующем порядке.
1) по данным табл. 2 построить семейство статических характе-
ристик
для двух положений переключателя «усиления».
45
2) используя построенные статические характеристики, опреде-
у
р
I
I
K
i
у
2
у
н
2
р
р
RI
RI
K
)(урIfI
0
см
I
)(урIfI
;
у
н
пос
I
I
K
i
у
н
2
поср
R
R
KK
i
лить коэффициенты усиления по току и мощности, то есть
;
.
3) рассчитать теоретические значения коэффициентов усиления
по формулам (1) и (2), сравнив их с экспериментальными, получен-
ными в предыдущем пункте.
4) используя данные табл. 3, построить статическую характери-
стику
при
с помощью характеристик определить
Iсм.
5) по данным табл. 4 построить статическую характеристику
магнитного усилителя с обратной связью.
6) пользуясь статической характеристикой, определить коэф-
фициенты усиления по току и мощности при положительной обрат-
ной связи
.
7) Используя полученные в работе значенияKi и K
, вычис-
i пос
лить коэффициент обратной связи по формуле (3). ЗначенияKi и
K
, используемые при расчетах K
i пос
, должны быть определены при
ос
одинаковом положении переключателя «усиление».
Оформление отчета
Отчет должен содержать:
1. Принципиальную электрическую схему лабораторной уста-
новки.
2. Табл. 2–4 с экспериментальными данными.
3. Статические характеристики, построенные по данным табл.
2–4.
4. Рассчитанные значения коэффициентов усиления и обратной
связи.
ления?
Контрольные вопросы
1. Почему рабочий ток изменяется при изменении тока управ-
46
2. Почему магнитный усилитель выполняется на двух сердеч-
никах?
3. Почему ток холостого хода исследуемого усилителя не равен
нулю?
4. На каком законе основывается принцип усиления, использу-
емый в магнитных усилителях?
5. Чем объясняется различие коэффициентов усиления, полу-
ченных на основании экспериментальных данных и рассчитанных по
числу витков обмоток?
6. Почему рабочий ток МУ без обмотки смещения не изменяет-
ся при изменении полярности управляющего напряжения?
7. Как изменяется статическая характеристика магнитного уси-
лителя при включении обмотки смещения?
8. Как изменяется статическая характеристика при изменении
направления тока смещения?
9. Каково назначение внутренней обратной связи и принцип ее
выполнения в лабораторном магнитной усилители?
10. Каким образом в лабораторном магнитном усилителе изме-
няют коэффициент обратной связи?
47
Лабораторная работа №5
ИССЛЕДОВАНИЕ ФОТОРЕЗИСТОРНОГО УСТРОЙСТВА
КОНТРОЛЯ ОТНОСИТЕЛЬНОГО СМЕЩЕНИЯ ДВУХ
ПОДВИЖНЫХ ОБЪЕКТОВ
Цели работы
Целями лабораторной работы являются:
1) исследование характеристик фоторезисторов и схем их вклю-
чения;
2) ознакомление с принципом действия фотодатчика смещений и
исследование его характеристик.
Описание лабораторной установки
Все элементы лабораторной установки по исследованию фоторезисторного датчика смещения входят в состав блоков ИП, ПУ,
ИМ1, ИМ2 (рис.1).
Рис.1. Расположение блоков лабораторного стенда
В данной работе используются блоки, отмеченные штрихов-
кой: ТРЩ – токораспределительный щит; ИП - источник питания;
ПУ – пульт управления; ЭУ – блок электронного усилителя; ИМ1 и
ИМ2 – блоки исполнительных механизмов №1 и 2.
В качестве датчиков светового потока использованы фоторезисторы. Принцип действия фоторезисторов заключается в уменьшении их электрического сопротивления и возрастании тока при увеличении освещенности фотослоя. Электропроводность фоторезисто-
48
ра связана с величиной светового потока Ф следующим соотноше-
Ф
11
0
тф
K
RR
нием:
(1)
где RФ – сопротивление освещенного фоторезистора; Rт – сопротивление фоторезистора в темноте; K0 – удельная светочувствительность фоторезистора.
Зависимость тока фоторезистора от его освещенности называ-
ется световой характеристикой.
Рис.2. Принципиальная электрическая схема для исследования световой ха-
рактеристики фоторезистора
Электрическая схема представлена на рис.2 Регулирование
напряжения и светового потока лампы Л производится реостатом R,
измерение тока фоторезистора – микроамперметром мкА.
В данной работе фоторезисторы используются для контроля
взаимного расположения кареток К1 и К2 в блоках ИМ1 и ИМ2.
Фоторезисторы ФР1 и ФР2 установлены на каретке К1 (рис.3) в
блоке ИМ1 так, чтобы на них падал свет от лампочки Л («Маяк»),
смонтированной на каретке К2 в блоке ИМ2. На рис.3 точками О
О
на оси у обозначены центры светочувствительных площадок S1 и
2
S2 фоторезисторов ФР1 и ФР2, точкой О – середина отрезка О
и
1
1О2
,
точкой М – центр лампочки Л. Векторами n1 и n2 обозначены нормали к площадкам S1 и S
, точками О1, О’, О
2
’
– проекции О
2
, О и О2 на
1
ось x.
Каретка К1 может перемещаться только по оси у, К2 – по оси х.
При взаимном перемещении кареток К1 и К2 световые потоки Ф1 и
Ф2, падающие соответственно на фоторезисторы ФР1 и ФР2, будут
меняться как за счет изменения
49
О
О
2
ФР2
y
S
2
S
1
β1 β
2
n1 n2 ε
ФР1
л1 О
’
1
О’ м Каретка К2
О
1
Каретка К1
О
’
2
х
Рис.3 Схема взаимодействия фоторезисторных датчиков с «Маяком»
расстояний О1М и О2М, так и за счет изменения углов β
падения световых лучей на площадки S1 и S
поместить в точку О и обозначить отрезок О
. Если начало координат
2
’
М = ε, который
1
и β
2
является смещением одной каретки относительно другой, то
графические зависимости Ф1, Ф2 = f (ε) выглядят так, как
представлены на рис.4.
50
Ф2
Ф
Ф1
ФР1
-U
0
v
ФР2
Rн Rн R1 R2 U
фд 2Uфд T2 T1
Рис.4 График изменения освещенности фоторезисторов
в зависимости от относительного смещения кареток
Принципиальная электрическая схема фоторезисторного устройства
для контроля относительного смещения двух объектов приведена на
рис.5. Фоторезисторы ФР1 и ФР2 включены в базовые цепи
транзисторов Т1 и Т2. Коллекторные цепи транзисторов питаются от
источника напряжения U
В эмиттерные цепи Т1 и Т2 включены
0.
резисторы R1 и R2.
Рис.5 Принципиальная электрическая схема фоторезисторного датчика
смещений
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]