18.Структурные схемы аср и и х преобразования

Для исследования различных по природе АСР с помощью единого матаппарата, их представляют в виде структкрных схем.

Для этого все элементы АСР разбивают на типовые звенья. С помощью правил преобразования структурных схем по известным динамическим свойствам типовых звеньев определяют динамические свойства всей системы в целом

Типовое звено рисуется в виде прямоуг.

Стрелки – например передача информации

Структурные схемы содержат узел связи, который характеризуется тем, что на вход подаются несколько величин, а на выходе образуется одна равная их алгебр. сумме

Узел разветвления. Характеризуеться тем, что входная величина разделена на нескольковеличин не менее своего значения

Последовательное соединение звеньев- выходная величина предыдущего звена являеться входной для последующего

Результат: надо упростить звено:

; ;;перемножаем передаточные функции:

;

Параллельное: на входе любого звена подается один и тот же сигнал х,а выходные сигналы, суммируясь, дают выходной сигнал у

;;

При параллельном соединении экв перед.функция равна сумме передаточных функций:

Встречно-паралельное соединение(соединение с обратной связью):

Характеризуется тем, что на вход звена W₁ подаеться сигнал х₀ равный алг сумме основного входного сигнала х и выходного сигнала х^’ со звена w₂.

Если х и х – действительны в первом направлении, т.е. имеют одинаковый знак, то такая обратная связь положительная, если в разный, то называеться отрицательной

x₀=x+x’

;;;;;

Усли бы имела место “-“ обратная связь, то х₀=х-х’, в знаменателе стоял бы знак +

Вопрос- 19Термопреобразователи сопротивления,ТС Принцип действия термопреобразователя сопротивленияоснован на использовании зависимости электрического сопротивления чувствительного элемента от температуры.R=f(t) Вид этой функции зависит от природы материала чувствительного элемента, в идеале линейная функция. Применяются только чистые металлы и полупроводниковые материалы (терморезисторы), отвечающие основным требованиям: Нейтральность к измеряемой среде - высокий и неизменный коэффициент электрического сопротивления. Для большинства чистых металлов в диапазоне 0-100ºС температурный коэффициент составляет α=4.10^-3 1/ºС, у терморезисторов температурный коэффициент сопротивления на порядок больше(3-4.10^-2 1º/С ).-ХарактеристикаR–tº без резких отклонений и гистерезиса -Большое удельное электрическое сопротивление

Данным требованиям в определённых температурных интервалах отвечают платина, медь, никель , вольфрам, железо, специальные полупроводниковые материалы. Промышленностью выпускаются 2 большие группы металлических стандартных термопреобразователей сопротивления: платиновые и медные. Платиновые работают в диапазоне –200÷+650ºС, медные –50÷+180)º С. . Платиновые ТС выпускаются одинарные и двойные ( в арматуре два не связанных электрически элемента). Медные ТС выпускаются только одинарными. Чувствительные элементы платиновых ТС выполняют платиновыми спиралями из проволоки 0,1мм на керамическом каркасе в каналах или многослойная намотка на керамическом каркасе. К платиновой проволоке припаиваются медные выводы. Элементы медных ТС выполняются из эмалированной проволоки Ǿ 0,08-0,1 мм многослойно безиндукционно намотанной (бифилярная намотка) на пластмассовый стержень. Выводы медные Ǿ 1-1,5мм. Выпускается широкая номенклатура ТС на различные пределы измерения и в различных конструктивных оформлениях, соответствующих условиям эксплуатации. Типовая конструкция ТС состоит из чувствительного элемента, наружной защитной арматуры (нержавеющая сталь, латунь) штуцера, крепления, головки с контактной колодкой.

ТС платиновые. Обозначение ТСП. Градуировка [R=f(t)] 21 и 22.

ТС медные. Обозначение ТСМ. Градуировки 23 и 24.

Монтаж ТС выполняется с помощью штуцеров или фланцев заводского изготовления или специального крепежа по месту. Требования к монтажу аналогичны требованиям к монтажу термопар

–Приборы В качестве измерительных приборов, применяемых в комплекте с ТС используются уравновешенные и неуравновешенные мосты и лагометры. Для дистанционной передачи сигнала используются вторичные нормирующие преобразователи ТС в стандартные сигналы 0-10в, 0-5ма, 4-20ма. Из измерительных приборов наибольшее распространение получила схема с применением уравновешенного моста, в которой первичный преобразователь ТС подключается к прибору по 3-х проводной схеме, практически исключается погрешность от изменения сопротивления проводов (ТС-прибор) из-за колебаний температуры окружающей среды. В 3-х проводной схеме сопротивление соединительных проводов не влияет на результаты измерения. Для уравновешенного моста справедливо выражение: R_t=kR_p –k₁ Изменение Rt можно уравновесить изменением Rp. Rp можно выразить шкалой в ˚С.

№20 Статические и астатические элементы АСР. Типовые звенья АСР: динамические свойства, переходные характеристики.

Любую АСР можно представить в виде соединения простейших в динамическом отношении типовых звеньев. Под типовым звеном понимается звено с одним вход. и выход. параметром и описывается ур-нием динамики не выше второго порядка.

Все типовые звенья делится на 2 гр:

- статические

- астетические.

К статич. относят такие звенья, у кот. при ступенчатом изменении вход. величины, выходная, изменяясь во времени, приходит в новое установившееся состояние.

К астатич. Относят такие звенья, у кот. при ступенчатом изменении вход. величины, выход. величина приходит к постоян. скорости своего изменения.

Типовые статич. звенья.

1. Статич. звено нулевого порядка( усилительное звено)

Под переход. хар-кой поним. реакция сис-мы на единичное ступенчатое возмущение h(t).

2. Типовое звено первого порядка

3. Типовое звено второго порядка

Астатич. типовые звенья

1. Интегрирующие звено- скорость изменения выход. величины пропорционально входной.

Т_и- постоянная от времени интегрирования-это

время, за кот. выход. величина достигает значен.

вход. величины.

2. Дифференцирующее звено

где Т_D- время дифференцирования, за кот. выход.величина пропорциональна изменению скорости вход. велич.

Общий вид дифферен.звена:

№21 Государственная система приборов и средств автоматизации

К к.50-х 20в. появилась госуд. система приборов ГСП осн. задачей кот. являлась удовлетворение потребителей приборами и средствами при номин. номенклатуре выпускаемой продукции.

- по функциональному назначению все приборы ГСП делятся на 4 гр:

1) датчики- первич. Измерит. Преобразователь, предназначенный для преобразования измеряемой величины в сигнал удобный для хранения.

2) приборы логической переработки информации ( вторичные приборы, автоматические регуляторы, передающие устройства)

3) исполнительные устройства (электрические, пневмотические, гидравлические)

4) уст-ва, кот. обеспечивают нормал. работу первых 3-х ( фильтры, клапана, блоки питания)

- по виду использ. энергии все приборы ГСП делится на 4 ветви:

1) электрич. ветвь – источник энергии явл. электричество. Носителем явл. токовый сигнал 0…5 мА.

+ - высокая точность, возможность передачи сигнала на большие расстояния

-- - сложность.

2) пневмотическая ветвь – источник энергии давление сжатого воздуха 140 кПа. Носителем информ. явл. пневмотический сигнал в диапазоне 20-100 кПа

+ - простата, надежность, невысокая стоимость

-- - ограниченный радиус действия

3) гидравлическая ветвь – источник энергии и носителем информации явл. давление жидкости.

4) уст-ва прямого действия – кот. не требует дополнит. Источника энергии для своей работы, а используют энергию среды параметры которой они регулируют.

+ - не требуют дополн. источник энергии.

-- - отсутствие дистанцион. Управления, невысокая мощность.

№22 Уровнемеры и сигнализаторы уровня: уст-во, принцип действия. Ист. возникнов. погрешностей и способы их компенсации.

Средства измерения уровня широко используются в производствах связанных с переработкой и транспортировкой больших объемов жидких продуктов, а также на элеваторах и мельницах.

Современные приборы для измерения уровня можно разделить на 2 гр:

- уровнемеры, обеспечивающие получение непрерывной информации о положении уровня в контролируемой емкости в люб. момент времени;

- сигнализаторы, обеспечивающие получение информации (сигнала) о достижении уровнем каких-либо значений.

Уровнемеры могут быть снабжены сигнализирующими устройствами и выполнять функции сигнализаторов.

Разнообразие условий измерения обусловило применение большого количества физических принципов, положенных в основу средств измерений. Широкое применение находят механические, гидростатические, электрические, акустические. Радиоизотропные принципы действия.

Механ. уровнемеры (поплавковые, мембранные, контактно-механ., вибрационные): получили широкое распростран. благодаря простате, надежности и низкой стоимости. к этой группе относят средства измерений, основанные на использ. механ. силового воздействия уровня измеряем. материала на его чувствит. элемент.

Поплавковые уровнемеры: принцип действия основан на использ. перемещения поплавка, плавающего на поверхности жидкости.это перемещение механиче­ски или с помощью системы дистанционной передачи (механической, пневматической,электриче­ской, частотной и др.) переда­ется к измерительной части прибора. Изменение уровня жидкости в емкости определяется с помощью поплавка 1, плавающего на ее по­верхности. Движение поплавка пе­редается с помощью троса или мерной ленты 2, перекинутой че­рез ролики 3 и 4, на мерный шкив 6, на оси которого укреплена стрел­ка 5, показывающая по шкале уровень жидкости в резервуаре. Поплавок и трос уравновешиваются контргрузом 7 или пружиной. Поплавковые приборы также широко применяются в качестве сиг­нализаторов и реле предельных значе­ний уровня неагрессивных или слабоагрессивных некристаллизующихся, а также неналипаю­щих жидкостей.

Мембранные уровнемеры Мембранные сигнализаторы уровня применяются для измерения уровня зерна и других сыпу­чих неслеживающихся материалов.

Гидростатические уровнемеры основаны на измерении давления-столба жидкости или выталки­вающей силы, действующей на тело, погруженное в жидкость. В пищевой промышленности нашли ши­рокое применение буйковые и пьезометрические (барботажные) гидростатические уровнемеры, а также уровнемеры-манометры и: дифманометры.

Уровнемеры-манометры и дифманометры. К гидростатическим приборам относятся уровнемеры, основан­ные на измерении давления, кото­рое создается столбом жидкости. Это давление, определяемое согласно формуле: р=pgH (1) измеряется с помощью манометров.

Уравнение (1) показывает возможность измерения уровня путем опреде­ления гидростатиче­ского давления жидкости. Известны два основных варианта измерения уровня с помощью маномет­ров: путем установки специального чувст­вительного элемента внутри емкости, в которой произво­дится измерение, и путем .подключения манометра к сливному трубопроводу. Между манометром и жид­костью, находящейся в резервуаре, устанавливается разделительная мембрана (чаще всего резино­вая). На этом принципе построен прибор для измерения уров­ня вина, состоящий из резиновой камеры, соединительной полиэтиленовой трубки и манометра, отградуированного в единицах измере­ния уровня. Погрешность таких приборов достигает ±4%, что для технических целей вполне прием­лемо. Для измерения уровня жидкости, находящейся под давлением (например, уровня воды в бараба­нах паровых котлов), широко применяются гидростатические уровнемеры, основанные на прин­ципе измерения разности давлений двух столбов жидкости с по­мощью дифманометрон. Подобные уровне­меры обеспечивают доста­точно высокую точность измерения, однако необходимо иметь в виду влия­ние на нее изменения плотности жидкости, что должно быть учтено при градуировке приборов. Дифма­нометры-уровнемеры могут применяться также для измерения уровня жидкостей, находя­щихся в открытых сосудах или под вакуумом.

В электрических уровнемерах изменение уровня с помощью первичного измерительного преобразо­вателя преобразуется в электрический сигнал, который измеряется каким-либо электроизмерительным прибором. При этом используются электрические свойства среды — ее электропровод­ность, диэлектрическая проницаемость и др.

Электролитические уровнемеры Принцип действия этих приборов-сигнализаторов уровня — основан на воз­никновении ЭДС ме­жду двумя различными металлами при погружении их в электролит. Чувствительный элемент сигнализа­тора представляет собой электрод­ную систему, состоящую из металлической трубы и внутрен­него стержня, изоли­рованного от трубы. При достижении уровнем электролита чувствитель­ного эле­мента возникает ЭДС, которая фиксируется измерительным прибором. На этом принципе по­строены сигнализаторы уровня раздела двух сред.

Акустические уровнемеры Принцип действия акустических (ультразвуковых) уровнеме­ров основан на свойстве колебаний от­ражаться от границы раздела сред с различным акустическим сопротивлением. В уровнемерах, как правило, используется метод импульсной локации границы раздела газ — жидкость (сыпучий материал) со стороны газа. Мерой уровня в этом случае является время распространения ультразвуко­вых колебаний от источника излучений до плоскости (границы) раздела и обратно.

Диапазон измерения уровня 0—3 м; класс точности 2,5; температура контролируемой среды 10—80° С; давление среды 0,6—4 МПа.

Радиоизотопные уровнемеры

Принцип действия радиоизотопных уровнемеров основан на ис­пользовании зависимости интенсив­ности потока ионизирующего излучения, падающего на приемник (детектор) излучения, от по­ложения уровня измеряемой среды.