5. Требования безопасности по окончании работы

5.1. С разрешения преподавателя выключить видеотерминалы и привести в порядок рабочее место.

СОДЕРЖАНИЕ

1. Исследование статических и динамических характеристик датчиков температуры.

2. Исследование электромагнитных реле и изучение их конструкции.

3. Усилители автоматики.

4. Исследование электродвигательных исполнительных механизмов.

5. Определение передаточной функции теплотехнического объекта по его разгонной характеристике.

6. Исследование системы двухпозиционного регулирования температуры.

7. Исследование системы трехпозиционного регулирования температуры.

8. Изучение управляющих устройств на логических элементах.

9. Программно-временные задатчики.

10. Изучение микропроцессорного устройства программного управления.

11. Изучение устройства приборов следящего непрерывного регулирования.

12. Исследование САР с импульсным регулятором.

13. Конструирование системы управления на логических элементах типа И, ИЛИ, НЕ.

14. Конструирование системы управления на логических элементах типа И-НЕ.

15. Исследование микропроцессорной системы управления исполнительными механизмами во времени.

16. Исследование микропроцессорной системы управления, реализующей П, ПИ, ПИД законы управления.

1. Исследование микропроцессорной системы управления исполнительными механизмами во времени.

2. Исследование микропроцессорной системы управления, реализующей П, ПИ, ПИД законы управления.

3. Исследование качества работы САР на ЭВМ по ее дифференциальному уравнению.

4. Исследование качества работы САР на ЭВМ по ее структурной схеме.

Лабораторная работа №1

исследование датчиков ТЕМПЕРАТУРЫ - ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ТЕРМИСТОРОВ

1. Цель работы

1.1. Изучить устройство и принцип работы датчиков, представленных на лабораторном стенде.

1.2. Научиться экспериментально определять основные характеристики датчиков (статическая характеристика, динамическая характеристика и чувствительность датчика).

2. Теоретические сведения

Датчики (первичные преобразователи) – это устройства, измеряющие контролируемую или регулируемую физическую величину и преобразующие ее в выходной сигнал, удобный для дальнейшего использования. Чаще всего измеряемая величина преобразуется в электрический сигнал (ток или напряжение).

Существуют множество различных датчиков – тока, напря­жения, давления, температуры, частоты вращения, влажности и т.д. Однако принцип работы их основан на использовании сравнительно небольшого числа физических явлений. Наибольшую группу составляют параметрические датчики, у которых под действием измеряе­мой величина изменяется какой-либо параметр, если выходной сиг­нал – электрический, то изменяется электрический параметр – или электрическое сопротивление, или индуктивность, или емкость, или взаимная индуктивность и т.д. Соответственно бывают датчики сопротивления (потенциометрические, угольные, тензорезисторы, термометры и др.), индуктивные датчики, емкостные датчики и т.д.

Генераторные датчики отличаются от параметрических тем, что у них входная величина преобразуется в электрический ток или напряжение. Такие датчики обычно могут работать без посто­роннего источника электроэнергии (термопары, тахогенераторы, некоторые фотодатчики и др.).

Датчики должны удовлетворять следующим требованиям: однозначность зависимости выходной величины У_вых от входной Х_вх; линейность этой зависимости (где это возможно), высокая чувст­вительность, стабильность свойств, достаточная мощность выходного сигнала, достаточная точность, малая инерционность, надеж­ность, простота, невысокая стоимость, удобство эксплуатации и др.

Основными характеристиками датчиков является статическая и динамическая характеристика, чувствительность, максимальная погрешность.

Статическая характеристика – это зависимость выходной величины от входной при остановившемся режиме. Например, для угольного датчика давления (см. ниже) это зависимость сопротивле­ния угольного столбика от приложенного давления. Для тензодатчика – зависимость его сопротивления от деформации. Если эта за­висимость линейная, то У_вых = К Х_вх, где К – передаточный коэф­фициент (коэффициент усиления). Нелинейные статические характерис­тики часто линеаризуют на рабочем участке.

Динамические свойства датчиков, как и других элементов автоматики, определяют их поведение в переходных, т.е. динамических режимах. Они характеризуются передаточными функциями, частотными характеристиками, временными диаграммами. В большинстве случаев стремятся выбрать такой датчик, чтобы его инерционность (тепловая, механическая, электромагнитная и т.д) была как можно меньше.

Чувствительность датчика – это отношение приращения выходной величины к приращению входной.

Если датчик имеет линейную статическую характеристику, то Кч=k=const. Для сравнения различных датчиков по чувствительности У_вых и Хвх иногда выражают в относительных единицах, чтобы чувствительность была безразмерной величиной.

Большинство датчиков входят в Государственную Систему приборов (ГСП). Максимальное значение У_вых не превышает стандартных значений (5, 10 или 20; 2,2 или 3В).

В качестве датчиков температуры используют элементы, физические свойства которых существенно зависят от температуры и незначительно от других факторов (влажность и т.д.). К таким физическим свойствам относятся явления теплового линейного или объемного расширения, изменения сопротивления, емкости или термоэлектродвижущей силы специального элемента, находящегося в контакте с контролируемой средой.

К датчикам, основанным на принципе теплового расширения жидкостей и газов, относятся жидкостные объемные и контактные термометры и манометрические термодатчики.

Для дистанционного контроля температуры служат термопары, термометры сопротивления, полупроводниковые терморезисторы. Особенно большое распространение для дистанционного измерения температуры, сигнализации о повышении температуры в установках и различных агрегатах как воспринимающие органы в различных схемах автоматики и телемеханики , а также в качестве термокомпенсаторов, стабилизаторов напряжения, ограничителей пускового тока получили полупроводниковые терморезисторы (ПТР).

Сейчас промышленность выпускает несколько десятков типов ПТР с разнообразными электрическими параметрами: медно-марганцевые ММТ и кобальто-марганцевые КМТ сопротивлением от1 Ом до 1 Мом ( при 20 ^оС) с отклонением от номинала не более 20%.

Уравнение статической характеристики:

где Т – температура, К;

rи В – постоянные коэффициенты, определяемые по формулам

где r₁иr₂– сопротивления термистора при температурах Т₁и Т₂соответстсвенно.

Коэффициент чувствительности термистора определяется

=-

Температурный коэффициент сопротивления термистора отрицателен

и в десятки раз больше, чем у металлов, причем не остается постоянным и уменьшается с увеличением температуры. Серийно выпускаемые термисторы могут работать при температуре от-40 до +180 ^оС

Тепловая инерционность ПТР примерно равняется ртутному термометру , а для некоторых типов в десятки раз меньше, что позволяет их использовать их в качестве чувствительных датчиков при регулировании температуры малоинерционных объектов.