24. Преобразователи термоэлектрические.

Термоэлектрические преобразователи (ТП) с металлическими электродами предназначены для измерения температуры в комплекте с милливольтметрами, автоматическими потенциометрами, измерительными преобразователями и устройствами связи с объектом УВМ.

Номинальные статистические характеристики (НСХ) преобразования ТП представляют зависимость термо ЭДС (мВ) различных ТП от температуры рабочего спая (температура свободных концов принята равной 0°).

Чувствительный элемент представляет собой два термоэлектрона, сваренных между собой на рабочем конце в термопару (рабочий спай) и изолированных по всей длине при помощи керамической трубки. Изолированный чувствительный элемент помещается в защитную арматуру, в комплект которой входит водозащитная головка с колодкой зажимов. Двойные ТП имеют два электрически изолированных чувствительных элемента. Рабочий спай может быть изолирован или соединен с защитной арматурой.

Свободные концы ТП через колодку зажимов присоединяются к вторичному прибору или преобразователю. В связи с тем, что производственных условиях температура свободных концов ТП обычно отличается от температуры, при котрой составлялись таблицы НСХ преобразования, в показания прибора необходимо вводить поправку. Ее можно производить расчетным путем, методом переноса свободных концов ТП в зону постоянной температуры при помощи термоэлектродных проводов, введением в термоэлектрическую цепь компенсирующего напряжения, термостатированием свободных концов с помощью термостата. В милливольтах, автоматических потенциометрах и измерительных преобразователяз компенсация температуры свободных концов обеспечивается автоматически.

При выборе типа ТП необходимо руководствоваться следующими положениями: соответствие НСХ преобразования ТП характеристикам вторичных приборов и преобразовавтелей; выбор области применения; соответствие измеряемой температуры пределам измерения, прочности материала и конструкции защитной арматуры условиям эксплуатации; выбор длины монтажной части, обеспечивающей расположение рабочего спая в середине измеряемого потока (на трубопроводах диаметром менее 50 мм. необходимо устанавливать расширители); показатель тепловой инерции (инерционность) удовлетворяет требованиям к динамическим характеристикам.

Градуировки ТП: XK(L); XA(K); ПП(S); ПР(В4); ВР(А) – 1,2,3

25. Назначение и принцип действия электросилового и электропневматического преобразователей.

Электросиловой преобразователь:

Предназначен для преобразования первично-измерительной информации (механич. воздейств.) в унифицированный токовый сигнал.

l – усилие

1 – Т-образный рычаг; 2 – пружина для установки устройства на ноль;

3 – Г-образный рычаг; 4 – упор для изменения пределов преобразования;

5 – дифференциально-трансформаторный преобразователь;

6 – усилитель; 7 – Электромагнит (для создания силы обратной связи – Р_ос во избежание опрокидывания рычажной системы); 8 – нагрузка или потребитель.

Электропневматический преобразователь

Предназначен для преобразования первично-измерительной информации в унифицированный сигнал (20-100кПа).

5 – тонкая металлич. стальная пластина жесткоприкрепленная; 6 – сопла;7 – пневмоусилитель ; 8 – сильфон (тонкостенная трубка с перфорированными стенками).

В качестве потребителя может быть вторичный прибор или регулятор.

26. Прядок выбора типа автоматического регулятора и определение его

При выборе типа руководствуются следующим:

1.) динамическими свойствами объекта регулирования (ОР)(самовыравнивание, емкость, время запаздывания).

2.) величиной и характером возмущающего воздействия.

3.) требованиями, предъявляемыми к качеству регулирования.

Один и тот же переходный процесс можно получить с помощью различных типов АР. Следует стремится к более простому:

И→П→ПИ→ПР→ПИР.

Т.к. качество регулирования это вполне определяемые числовые параметры, то наряду с выбором типа АР определяют его настроечные параметры.

3 способа:

1.) экспериментальный путь – надежный, но трудоемкий способ, в ряде случаев ограниченный невозможностью больших отклонений регулир. величины.

2.) аналитический путь - должно быть известно уравнение динамики и его коэффициенты. Подставляя различные законы регулирования и значения насроечных параметров, решают эти уравнения.

3.) с помощью монограмм и эмпирических формул – определяют настроечные параметры для заданного типа переходного процесса для ОР 1-го порядка. ОР более высокого порядка приблизительно равен рассмотр. как ОР 1-го порядка с временем запаздывания t_з, кот. Отражается в правой части ур-ния:

27. Деформационные манометры В этих приборах измеряемое давление или разрежение уравновешивается силами упругого противодействия различных чувствительных элементов, деформация которых, пропорциональная измеряемому параметру, через рычаги передается на стрелку или перо прибора. При снятии давления чувствительный элемент возвращается в первоначальное положение под воздействием упругой деформации. Деформационные манометры нашли широкое применение в промышленности, что обусловлено простотой и надежностью конструкции, наглядностью показаний, малыми габаритами, высокой точностью и широкими пределами измерения. В качестве измерительных элементов деформационных манометров и измери-тельных преобразователей давления, разрежения и перепада давлений используют одновитковую трубчатую пружину (рис. 3а), сильфон (рис. 3б), мембранную коробку (рис. 3в), многовитковую трубчатую пружину (рис. 3г), вялую мембрану (рис. 3д), жесткую мембрану (рис. 3е).

28 Дифференциальная составляющая может быть введена в закон регулирования и с помощью других элементов системы, например, термоэлектрического термометра с Д - составляющей: ( рис. 111 - 18), состоящего из трех термопар, две из которых включены последовательно, а третья - встречно. Масса рабочего спая третьей термопары значительно больше, чем у первых. При тепловом равновесии все три спая имеют одинаковые температуры и термопары развивают одинаковые ТЭДС; при-этой суммарная ТЭДС такой цепи равна ТЭДС одной термопары. При изменении температуры две первые термопары практически сразу начнут менять свою ТЭДС, а изменение ТЭДС третьей термопары будет отставать от них тем больше, чем; больше различие масс рабочих спаев термопар и скорость изменения температуры. Дифференциальная составляющая здесь, так же как и пропорциональная, получается в аналоговой форме.

29. расходомеры постоянного перепада давления, у которых перепад давления измеряемого вещества на чувствительном элементе на всем диапазоне измерений с некоторым приближением можно считать. К этой группе приборов относятся ротаметры, широко применяемые для измерения малых расходов жидкости и газа. Основными элементами ротаметра являются расширяющиеся кверху вертикальная конусная трубка и поплавок, находящийся в потоке измеряемого вещества внутри трубки. По мере повышения расхода через ротаметр поплавок перемещается вверх, увеличивая кольцевое сечение для прохода вещества. Равновесие состояние поплавка, соответствующее его определенному положению по вертикали, однозначно характеризует расход.

К основным преимуществам ротаметров можно отнести простоту конструкции, возможность измерения малых расходов, значительный диапазон измерения, возможность измерения агрессивных сред, достаточно равномерную шкалу. Недостатками ротамеров являются большая чувствительность к температурному изменению вязкости (особенно при малых расходах), невозможность измерения расхода загрязненных жидкостей и жидкостей, из которых выпадает расхода осадок. Индукционные расходомеры Индукционные расходомеры являются идеальными приборами для измерения всех жидкостей,  электропроводность которых составляет минимально 5 µS/см. Эти измерители являются очень точными, измерение не зависит от плотности, температуры и давления измеряемой среды. Принцип измерения Принцип измерения индукционного расходомера основан на законе Фарадея о индукции напряжения в движущемся проводнике: движется-ли проводник в магнитном поле, то в нем возникает электрическое напряжение, величина которого прямо пропорциональна средней скорости движения этого проводника. В случае индукционного расходомера проводником является измеряемая жидкость, которая движется в магнитном поле. При движении жидкости возникает электрическое напряжение, которое снимается с помощью пары электродов. Величина этого напряжения прямо пропорциональна средней скорости движения измеряемой жидкости.

30. Влияние И-составляющей закона регулирования на качество переходных процессов АСР.

,

По табл. Лапласа ищем изображение единичного ступенчатого возмущения.

, т.о.

Умножим все члены последнего уравнения на Р:

;

;

;

1. Корни вещественные и оба отрицательные. Отсутствует статическая ошибкаД>0.

2. Корни вещественные и оба одинаковые Д=0.

; ;

3. Корни комплексные Д<0.

При использовании И-регулятора с устойчивым объектом 1-го порядка в зависимости от коэф-тов ур-ния динамики и настроечного параметра Т_и возможны как апериодические, так и колебательно-затухающие переходные процессы. При этом статическая ошибка во всех случаях =0.

31. Расходомеры переменного перепада давления. Принцип действия этой группы расходомеров основан на зависимости перепада давления, создаваемого неподвижным устройством, устанавливаемым в трубопроводе, или элементом трубопровода, от расхода вещества.К расходомерам переменного перепада давления относятся расходомеры:

5. С сужающим устройством (принцип действия основан на зависимости перепада давления, образующегося в сужающем устройстве в результате частичного перехода потенциальной энергии перехода в кинетическую, от расхода);

6. С гидравлическим сопротивлением (принцип действия основан на зависимости перепада давления, образующегося на гидравлическом сопротивлении, от расхода);

7. С напорным устройством (принцип действия основан на зависимости перепада давления, создаваемого напорным устройством в результате перехода кинетической энергии струи в потенциальную от расхода);

8. Центробежные (принцип действия основан на зависимости давления, образующегося на закруглении трубопровода в результате действия центробежных сил в потоке, от расхода);

9. Струйные (принцип действия основан на зависимости перепада давления, образующегося при ударе струи от расхода) и др.

Достоинства

а) сравнительно высокую точность измерения;.

б) удобство и универсальность метода;

в) возможность, измерения любых расходов (при некоторых ограничениях) жидкости, пара и газа, находящихся при различных температурах и давлениях;

г) легкость -серийного изготовления приборов.

К недостаткам данного метода измерения следует отнести:

а) некоторую потерю энергии потока;

б) относительную трудность промышленного применения при малых расходах вещества, в пульсирующих потоках и потоках вещества, содержащего инородные примеси, а также потоках вещества, находящегося при параметрах, близких к равновесным.

Тахометрические расходомеры (принцип действия основан на зависимости скорости движения тела, установленного в трубопроводе, от расхода вещества). В эту группу входят: 1) камерные расходомеры с одним или несколькими подвижными элементами, отмеривающими при своем движении определенные объемы жидкости или газа; к камерным расходомерам относятся шестерные ( с вращающимися шестернями), лопастные (с лопастями, совершающими сложное вращательно-поступательное движение), винтовые (с роторами винтовой формы), кольцевые (с кольцевым поршнем, катящимся внутри цилиндрической камеры и одновременно движущимся вдоль перегородки) и др.; 2) турбинные с вращающейся крыльчаткой; 3) шариковые с движущимся шариком. Важнейшим достоинством данных преобразователей является возможность их работы в загрязненных средах, а также простота конструкции. простоту конструкции; возможность измерения расхода жидкостей, содержащих механические примеси.

К их недостаткам можно отнести: повышенные гидравлические потери; узкий диапазон линейности статической характеристики; зависимость показаний от вязкости измеряемой жидкости.

32.

33 Преоразователи температуры: классификация, области применения.

Для измерения температуры применяется большое число средств измерения или технических средств, называемых термометрами, с помощью которых сигнал температурной измерительной информа­ции преобразуется в вид, удобный для непосредственного восприя­тия наблюдателем, автоматической обработки, передачи и исполь­зования в автоматических системах регулирования и управления. В промышленной термометрии применяются два основных метода измерений: контактный и бесконтактный.

При измерении контактным методом чувствительный элемент термометра находится в непосредственном контакте (соприкосновении) с измеряемой средой. Бесконтактными методами температура определяется по тепловому электромагнитному излучению нагретых тел.

Широко распространенными средствами измерения температу­ры, основанными на использовании контактного метода, являются термометры расширения(жидкостные,дилатометрические,биметаллические,манометрические,газовые,конденсационные), термоэлектрические термометры используются с милливольтметрами и потенциометрами, термо­метры сопротивления. Кроме того, известны также термошумовые, пьезокварцевые, акустические, магнитные и некоторые, другие ви­ды термометров, которые пока не получили широкого применения в промышленной термометрии. Выбор того или иного технического средства для измерения температуры зависит от многих факторов, связанных с диапазоном изменения температуры, точностью изме­рений, составом и свойствами измеряемой среды, дистанционностью измерения и т. д.

Температура относится к таким физическим величинам, которые не поддаются непосредственному измерению. Поэтому при опреде­лении ее всегда преобразуют в другую физическую величину, легко поддающуюся измерению. При этом необходимо располагать уравнением, связывающим температуру с этой физической величиной. Все это означает необходимость введения температурной шкалы, которая представляет собой непрерывную совокупность чисел, ли­нейно связанных с численными значениями какого-либо физическо­го свойства тела, представляющего собой однозначную и монотон­ную, функцию температуры

34 Структурная схема системы управления на базе программируемого контролера.

Контроллер представляет собой комплекс технических средств в состав которых входит модуль центр. процесса (МЦП) УСО, а так же другие компоненты объединенные стандартной шиной.

Контроллер является проектно-компануемым изделием— его состав и конфигурация определяются требованиями техн. процесса. Контроллер предназначен для приема и обработки информации поступающей от измерительных преобразователей и дискретных датчиков и выдачи управл. воздействий на ИМ и устройства сигналзации, а так же для передачи данных в ЭВМ.

Основными функциями контроллера явл-ся:

1. управление ходом технологического процесса;

2. сигнализация при отклонении параметров от технологического регламента.

Осн. Звеном явл. МЦП. В состав МЦП входит высокопроизводительная микросхема процессора, оперетивная память, флэш память, последовательные порты СОМ. В состав входят так же параллельный порт, адаптер для подключения к видеомонитору, контроллер Ethernet для предачи данных на более высокий уровень локально-промышленной сети, входи базовое програмное обеспечение(что ускоряет запуск изделия).

Связь МЦП с датчиками ИМ осуществляется через модули УСО.

Сущ. 4 разновидности модулей УСО:

1-модули аналогового ввода;

2-вывода;

3-дискретного ввода;

4-вывода.

Основными характеристиками модуля УСО является кол-во входных и выходных каналов; тип (характеристика входных и выходных сигналов)

Таким обр. для цифрового сигнала характерным явл-ся наличие двух уровней напряжения(5В-высокий уровень(логическая единица) и 0В(логический нуль))

35. Логический элемент – это такая схемка, у которой несколько входов и один выход. Каждому состоянию сигналов на входах, соответствует определенный сигнал на выходе. Логические элементы — устройства, предназначенные для обработки информации в цифровой форме.

И-НЕ

Мнемоническое правило для И-НЕ с любым количеством входов звучит так: На выходе будет:

• «1» тогда и только тогда, когда хотя бы на одном входе действует «0»,

• «0» тогда и только тогда, когда на всех входах действуют «1»

ИЛИ-НЕ

Мнемоническое правило для ИЛИ-НЕ с любым количеством входов звучит так: На выходе будет:

* «1» тогда и только тогда, когда на всех входах действуют «0»,

* «0» тогда и только тогда, когда хотя бы на одном входе действует «1»

36 Структурная схема устройств аналогового ввода информации

Датчики преобразования технологического параметра в электрические сигналы. Уровни этих сигналов, как правило, не соответствуют требованиям АЦП. Поэтому необходимые схемы нормализации сигналов АЦП преобразовывает аналоговый сигнал в цифровой, а устройство управления обеспечивает связь с ЦП и организовывает работу АЦП и мулитиплексора.

В ряде случаев для управления технологическим процессом требуется аналоговый выходной сигнал (исполнительный механизм, электропневматический преобразователь, частотный преобразователь). Сопряжение УВК с такими устройствами осуществляется посредству модулей аналогового вывода.Структурная схема устройства аналогового вывода

ЦАП вырабатывает аналоговый сигнал, пропорционально цифровому значению поступающего от процесса. Устройство управления обеспечивает связь с ЦП и передачу данных к ЦАП. Выходные сигналы ЦАП (напряжение или ток) приводятся к виду, требуемого для управления исполнительного устройства.