Измерительно-преобразовательные элементы в технологическом процессе Исполнитель

Измерительно-преобразовательные элементы в технологическом процессе

Цель:   изучение измерительно-преобразовательных элементов, их назначение и класси­фикацию.

План

1. Назначение измерительно-преобразовательных элементов.

2. Их классификация.

3. Требования, предъявляемые к ним.

Вопрос: Определение передаточных функций систем управления?

 {spoiler=Подробнее}

1.       Назначение измерительно-преобразовательных элементов (датчиков).

Любая система автоматического управления и контроля содержит в качестве функ­ционально необходимых элементов один или несколько измерительных преобразователей, или датчиков, служащих для получения первичной информации о состоянии объекта управления. Измерительный преобразователь представляет собой устройство, осуществ­ляющее измерение действительного значения управляемой или контролируемой коорди­наты и преобразование этого значения в сигнал, наиболее приемлемый для дальнейшей его передачи по каналу управления. Вопрос: Что представляет собой измерительный преобразователь?

2.       Классификация.

Следует отметить, что один и тот же элемент первичной информации в зависимости от характера применения может выполнять функции измерения и преобразования контроли­руемого параметра одновременно, а может осуществлять только преобразование. Так, на­пример, элементы потенциометрического и индуктивного типа, используемые для полу­чения информации об объекте, управляемой координатой которого является линейное или угловое перемещение, нужно рассматривать как датчики, т.к. эти элементы выполняют функции измерения и преобразования управляемого параметра одновременно. То же са­мое можно сказать о емкостном элементе, применяемом в системе регулирования концен­трации в среде, сигнал на выходе которого меняется за счет изменения емкости конденса­тора, зависящей от концентрации вещества. Однако, эти элементы автоматики, исполь­зуемые, например, для получения информации о других физических параметрах управле­ния (давлении, скорости или ускорении подвижного объекта) будут выполнять только функции преобразователя, поскольку в качестве измерителей применяются другие чувст­вительные к изменению этих параметров элементы (мембранные или сильфонные прием­ники давления, гироскопические элементы и акселерометры).

Таким образом, можно заключить, что невозможно произвести четкое разграничение элементов, используемых для получения первичной информации о состоянии регулируе­мой координаты, на измерительные преобразователи (датчики) и преобразовательные уст­ройства. В связи с этим условимся в дальнейшем при рассмотрении элементов первичной информации относить к классу измерительных преобразователей или датчиков те элемен­ты, которые допускают одновременное выполнение функций измерения и преобразования хотя бы по отношению к одному виду регулируемой координаты какого-либо техническо­го объекта управления.

Датчики сигналов можно подразделить на два класса: параметрические и генератор­ные. В основе построения датчиков параметрического типа лежит свойство изменения не­которого параметра четырехполюсника при изменении его входной величины, вследствие чего выходная величина четырехполюсника меняется. Генераторные датчики производят непосредственное преобразование механической энергии в энергию электрического или ионного сигнала управления.

По виду измеряемой (преобразуемой) величины различают датчики положения, скоро­сти, ускорения, давления, температуры и других физических параметров.

По принципу действия различают датчики сопротивления: потенциометрические, тен-зометрические, фоторезисторные и терморезисторные; датчики индуктивности и взаимо­индуктивности: индуктивные, индукционные датчики, сельсины, микросины, вращающиеся трансформаторы; датчики магнитоиндукционные: тахогенераторы постоянного и

переменного тока, емкостные и др.

Вопрос:   На какие классы можно подразделить датчики сигналов?

3. Требования, предъявляемые к ним.

К датчикам предъявляются следующие требования:

высокая динамическая точность, состоящая в том, что формирование сигнала должно производиться с минимальным искажением. Это требование означает, что датчик должен обладать такой передаточной функцией, которая в пределах полосы пропускания объекта управления и контроля сводилась бы к постоянной величине;

высокая статическая точность работы;

высокая надежность при работе в условиях, определяемых тактико-техническими тре­бованиями;

допустимые габариты и масса;

достаточно высокий коэффициент преобразования, обеспечивающий реагирование датчика на относительно небольшие рассогласования между требуемым и действитель­ным значениями управляемой величины;

достаточно высокая мощность выходного сигнала.

В соответствии с приведенными требованиями при изучении датчиков различных ти­пов необходимо уделить внимание следующим вопросам:

статической характеристике датчика и ее виду;

чувствительности датчика, или коэффициенту преобразования;

разрешающей способности;

шумам, генерируемым датчиком;

наибольшей мощности выходного сигнала;

мощности входного сигнала датчика;

динамическим характеристикам.

Контрольные вопросы:

Для чего служат измерительно-преобразовательные элементы?

Классификация измерительно-преобразовательных элементов?

Каким вопросам следует уделить внимание при изучении датчиков различных
типов?

Литература:     «Элементы систем автоматического управления и контроля».   Н.И. Под-лесный, В.Г.   Рубанов.

{/spoilers}