Автоматика и управление ( компиляция ответов) (стр. 2 из 4)

Рис. 2.4

Определение. Передаточной функцией звена W(S) называется отношение изображений Лапласа выходной и входной величин при нулевых начальных условиях.

где xвх (t) - входная величина; xвых (t) - выходная величина.

Правая часть уравнения (2.25) характеризует воздействие, поданное на вход. Левая часть, приравненная к нулю, характеризует свойства самого звена, его свободное движение. Порядок уравнения определяет число степеней свободы звена.

Формально передаточную функцию звена можно составить как отношение операторных многочленов левой и правой частей уравнения звена и, наоборот, зная передаточную функцию, легко написать уравнение звена.

53) Сущность метода имитационного моделирования

При имитационном моделировании воспроизводится алгоритм функционирования системы во времени — поведение системы, причем имитируются элементарные явления, составляющие процесс, с сохранением их логической структуры и последовательности протекания, что позволяет по исходным данным получить сведения о состояниях процесса в определенные моменты времени, дающие возможность оценить характеристики системы.

Логометр

(от греч. lógos — слово, здесь — отношение и ...метр

механизм приборов для измерения отношения сил двух электрических токов. Принцип действия Л. основан на том, что направленные встречно вращающие моменты, возникающие вследствие воздействия на подвижную часть Л. величин, входящих в измеряемое отношение, уравновешиваются при отклонении подвижной части на некоторый угол. Например, подвижную часть магнитоэлектрического Л. образуют две скрепленные под углом рамки, токи к которым подводятся через безмоментные спирали (рис., а). Находясь в поле постоянного магнита, рамки стремятся повернуться в направлении действия большего момента, и подвижная часть отклоняется до тех пор, пока моменты не уравновесятся. Л. широко применяются в различных схемах для измерения электрических величин: ёмкости, индуктивности, сопротивления. Например, при использовании Л. в Омметре (рис., б) угол α, на который отклоняется подвижная часть Л., зависит только от отношения сил токов I1 и I2,

;

т. e. при постоянных r0 и r1 отклонение подвижной части пропорционально измеряемому сопротивлению; шкала Л. градуируется непосредственно в омах (ом). Широко распространены также Л. электродинамических и ферродинамических систем.

устройство магнитоэлектрического логометра (а) и схема омметра с магнитоэлектрическим логометром (б): M1, M2 — вращающие моменты; l1, I2 — токи в цепях омметра; U — источник питания; r0 — сопротивление рамок логометра; r1 — омическое сопротивление; rx — измеряемое сопротивление; 1, 2 — рамки логометра; 3 — сердечник; 4 — постоянный магнит.

33 - 37 Следящие системы

системы автоматического регулирования (управления), воспроизводящие на выходе с определенной точностью входное задающее (управляющее) воздействие. Функционально необходимыми элементами. Следящими системами являются датчик сигнала, усилительно-преобразующие устройства, исполнительное устройство, объект управления и обратная связь. Широко применяются в РЛС сопровождения подвижных целей, системах наведения и т. д. Важным свойством следящей системы является возможность ее дистанционной работы, при которой объект управления может находиться на значительном удалении от датчика сигнала, а его контролируемые параметры и сигналы управления передаются по линиям связи.

41 Датчики температуры

Газовые и жидкостные термометры — являются первыми приборами подобного рода. Принцип работы термометров основан на свойстве жидкости расширяться при повышении температуры. Жидкостные термометр чаще всего изготавливаются с наполнением спиртом или ртутью. Для измерения аномальных температур используются галлий или неон. Переход вещества из жидкого состояния в газообразное используется в газовых термометрах. При давлении расширяющегося газа на мембрану, происходит замыкание необходимого электроконтакта.

Кремниевые температурные датчики — их работа основана на зависимости сопротивления полупроводника «кремний» от температуры. Рабочих диапазон данных приборов находится в пределах -50°С до +150°С., в котором они показывают отличные эксплуатационные характеристики. У кремниевых датчиков температуры нет проблем с калибровкой, а также с совместимостью с различными типами выходных интерфейсов. Идеально подходя для промера температуры внутри электронной техники. Рабочий диапазон жидкостных и газовых термометров широк — от -200°С до +500°С. Наиболее часто данный тип датчиков температур применяется для визуального контроля в холодильном оборудовании и нагревательных приборах.

Датчики температуры биметаллические — название отражает особенности конструкции. Этот тип измерительных приборов основан на двух скрепленных пластинах различных металлов. Принцип работы основан на различных значениях коэффициента температурного расширение при одинаковой температуре. Пластинки металлов изгибаются при изменении температурного окружения, посредством чего влияют на контакт или на измерительную стрелку. Рабочий диапазон биметаллических датчиков температуры — от -40°С до +550°С. Лучше всего они подходят для снятия значений температуры в поверхности твердых тел. Популярны они из-за своей низкой цены и повышенной надежности. Широко используются в автомобилестроении, нагревательных и отопительных системах.

Термические индикаторы — специальные вещества, меняющие свой цвет в зависимости от изменения температуры. Цветовое изменение в термоиндикаторах может быть обратимым и необратимым. Обратимые индикаторы применяются для измерения комнатной температуры, а необратимые — в морозильных системах в промышленности и на транспорте. Недостаток подобных индикаторов — в их одноразовости. Преимущество — в дешевизне.

Термисторы — высокочувствительные датчики температуры, принцип действия которых основан изменении электросопротивления в зависимости от рост роста или снижения температуры. В качестве полупроводников обычно используют металлические оксиды. Недостатком термисторов является значительная нелийнейность и отсутствие стандартного технического регламента, а преимуществом — низкая цена на эти датчики температуры. К тому же они могут производится в миниатюрных корпусах, что повышает их быстродействие. Термисторы бывают с положительными и отрицательными температурными коэффициентами — это означает, что у первых с повышением температуры сопротивление возрастает, а у вторых, наоборот — падает.

Термопары — конструкция этих датчиков температуры состоит из двух проволок различных металлов, которые сварены между собой на одном конце. Еще с 19 века известно, что если соединить между собой для разнородных проводника в замкнутый контур и поддерживать места сцепки проволок между собой при различных температурах, то по такой электроцепи будет течь постоянный ток. Позднее были определены пары подходящих для этих целей металлов: аллюмель — хромель, константан — медь, константан — железо, рений — вольфрам, родий/платина — платина.

Инфракрасные датчики температуры (пирометры) — необходимы для измерения температуры какой-либо поверхности на расстоянии. Отсутствие непосредственного контакта с объектом при измерении его температуры, например, крайне важно при производстве полупроводников и в фармацевтической промышленности. Работа пирометров основана на эффекте излучения электромагнитных волн неким нагретым телом. Низкие температуры дают инфракрасное излучение, а высокие — видимое человеческим глазом излучение. Важными «плюсами» подобных инфракрасных датчиков температуры являются: малое время отклика, измерение температур движущихся объектов, а также снятие показаний из опасных для жизни и труднодоступных мест.

Термометры сопротивления — эти датчики температуры представляют их себя медные, никелевые или платиновые резисторы. Данные контрольно-измерительные приборы могут быть изготовлены из проволоки, либо по технологии напыления слоя металла на изоляционную подложку из стекла или керамики. Различные металлы используются в термометрах сопротивления для различных целей. Так, никель применяется в недорогих моделях датчиков температуры, предназначенных для измерений «комнатных» диапазонов, медь — для низких температур, а платина — в случае необходимости получения точных результатов. В отличие от медных и никелевых, платиновые термометры сопротивления стандартизированы, что позволяет их использовать в сложных производственных системах. Измерительный диапазон платиновых датчиков температуры от -180°С до +600°С. Существенным ограничением в использовании термометров сопротивления является их низкая ударопрочность и отсутствие защиты от вибрации.

42) Мембранные датчики давления

Датчик давления — устройство, физические параметры которого изменяются в зависимости от давления измеряемой среды (жидкости, газы, пар). В датчиках давление измеряемой среды преобразуется в унифицированный пневматический, электрический сигналы или цифровой код.

1.1 Тензометрический метод

Чувствительные элементы датчиков базируются на принципе измерения деформации тензорезисторов, припаянных к титановой мембране, которая деформируется под действием давления.

1.2 Пьезорезистивный метод

Основаны на интегральных чувствительных элементах из монокристаллического кремния. Кремниевые преобразователи имеют высокую временную и температурную стабильности. Для измерения давления чистых неагрессивных сред применяются, так называемые, Low cost — решения, основанные на использовании чувствительных элементов либо без защиты, либо с защитой силиконовым гелем. Для измерения агрессивных сред и большинства промышленных применений используется преобразователь давления в герметичном металло-стеклянном корпусе, с разделительной диафрагмой из нержавеющей стали, передающей давление измеряемой среды посредством кремнийорганической жидкости.