Автоматика

Электрическая, пневматическая и гидравлическая. Есть ещё и четвертая ветвь

приборов не имеющих специального источника питания и пользующихся энергией

отбираемой от объекта контроля или измерения.

29. Условные обозначения приборов и средств автоматизации на

функциональных схемах.

Схемы автоматизации выполняют без масштаба. При этом всю совокупность

частей САР делят по след признакам:

1. Объект регулирования 5. Регулирующее устройство

2. Измирительные устройства 6. Исполнительный механизм

3. Задающее устройство 7. Регулирующий орган

4. Суммирующее устройство 8. Линии связи

Эта совокупность частей САР составляет структуру системы графическое

изображение этих частей наз-ют структурной схемой. С помощью приборов и

средств автоматизации осуществляют измерение, регулирование, управление и

сигнализацию технологических процессов различных производств. В основу

функциональных схем управления технологическим процессом положен ОСТ 3627-

77, ГОСТ 21.404-85

- первичный измерительный преобразователь, датчик

- тоже самое (допускаемое обозначение).

Устанавливаются по месту

- то же самое но прибор установлен на щите

- отборное устройство без постоянного включающего прибора служит для

эпизодического подключения приборов во время наладки, снятия

характеристик и т.д.

- исполнительный механизм (диаметр 5мм) – общее обозначение –

положение регулирующего органа при прекращении подачи энергии

(управляющего сигнала) не показывается

- исполнительный механизм открывающий регулирующий орган при

прекращении подачи энергии или управляющего сигнала.

- исполнительный механизм закрывающий регулирующий орган при

прекращении подачи энергии или управляющего сигнала.

- оставляющий регулирующий орган в неизменном положении при

прекращении подачи энергии

- Исполнительный механизм с дополнительным ручным приводом

- Линии связи

- регулирующий орган

Буквенные обозначения измеряемых величин

D – плотность; Е – любая электрическая величина; F – расход;

G – размер, положение, перемещение; Н – ручное воздействие;

К – время; L – уровень; М – влажность; Р – давление,

разряжение, вакуум; Q – качество; R – радиоактивность; S –

скорость, частота; Т – темпиратура; U – разнородные параметры;

V – вязкость; W – масса

Для уточнения измеренного параметра предусмотрены дополнительные 4 буквы

D (d) – перепад, разность; F(f) – соотношение, доля, дробь; I –

автоматическое переключение; Q(q) – интегрирование, суммирование во

времени

Обозначения функциональных приборов

E – чувствительный элемент (первичный преобразователь); Т –

Дистанционная передача; К – станция управления; Y –

преобразование, вычисление

Характеристика работы приборов и ср-в автоматизации

Какова энергия сигнала: Е – электрическая; Р – пневматическая;

G - гидравлическая

Форма сигнала: А – аналоговая; D – дискретная

Операции выполняемые вычислительными устройствами

( - Суммирование, K - умножение сигнала на постоянный к-ент; Х –

перемножение сигналов; : - деление сигналов друг на друга; интегрирование

Порядок буквенного обозначения

Х,Y,Z1,Z2 Х – измеряемая величина; Y – дополнительное обозначение

измеряемой величины;

5 Z1,Z2 – обозначения функционального признака прибора.5

– номер позиционного обозначения

Функциональные признаки прибора

А – сигнализация; I – показания; R регистрация; C

регулирование, управление; Н – верхний уровень, предел измеряемой

величины; L – нижний пределе измеряемой величины; S – включение,

выключение, переключение

30. Датчики. Основные понятия и классификация.

Датчики – совокупность преобразовательных устройств служащих для

преобразования воспринимаемой физической величины в сигнал для последующей

обработки, передачи, измерения

Сигналы по своей природе могут быть электрические, пневматические,

гидравлические

ПП – первичный преобразователь ОП – основной преобразователь У -

усилитель

Первичный преобразователь называют чувствительным элементом. Он

непосредственно воспринимает физическую величину

Преобразователи – устройства которые преобразуют некоторую физическую

величину в другую физическую величину

Преобразователи делятся на параметрические и генераторные

Параметрические – преобразователи в которых меняются их параметры

(например R,L,C)

Генераторные – преобразователи преобразующие изменение физической

величины в электрический сигнал

Терморезисторы – сопротивление зависит от т-ры

Термисторы – термисторы у которых сопротивление уменьшается при

увеличении т-ры: Ме и полупроводниковые

Преобразователи

Параметрические Генераторные

Резистивные

Тензорезисторы Потенциометрические Терморезисторы Фоторезисторы

Магниторезисторы

Полупроводниковые Прямые

Металлические Тороидальные

Проволочные Фольговые

Генераторные:

Индукционные Термические Фотоэлектрические Ионизационные

Эл генераторы термопары под влиянием радиоактивного излучения

32. Потенциометрический преобразователь

Потенциометрический преобразователь состоит из каркаса на который намотан

в один слой провод с большим удельным сопротивлением и подвижного контакта

с линейным или угловым перемещением движка скользящего по виткам провода.

Он представляет собой делитель напряжения. Выходной ток Iн и напряжение Uн

зависят от положения движка потенциометра, эта зависимость не линейна, т.е.

имеет нелинейную статическую характеристику. Нелинейность определяется

отношением полного сопротивления R потенциометра к сопротивлению нагрузки

Rн.

Причиной нелинейности яв-ся неточность в механическом движении щётки,

нерегулярность шага намотки и т.д., однако при большом сопротивлении

нагрузки Rн>>R формула принимает линейный вид Uн(U*r/R

34. Индуктивный преобразователь

Принцип действия индуктивного измерительного преобразователя основан на

изменении индуктивности обмотки электромагнитного дросселя в зависимости от

перемещения одной из подвижных частей: якоря, сердечника и др. Простейшим

индуктивным преобразователем яв-ся катушка с изменяющимся воздушным

зазором, его работа основана на изменении магнитного сопротивления

магнитопровода путём изменения длины воздушного зазора (в. Входное

воздействие – перемещение якоря; выходное – индуктивность L или выходное

сопротивление X=(*L

Достоинства: простота и надёжность; Недостаток: малая чувствительность,

зависимость индуктивного сопротивления от частоты тока.

35. Диф-но-трансформаторный преобразователь

Диф-но-трансформаторный преобразователь имеет подвижный сердечник,

который перемещается относительно обмоток (плунжер). Первичная обмотка 1

состоит из двух секций намотанных согласованно, а вторичная обмотка состоит

из секций 3 и 4 включённых встречно. Подвижный сердечник 2 соединяется с

чувствительным элементом на который воздействует измеряемая физическая

величина (перемещение, давление и т.п.) Создаваемый первичной обмоткой

преобразователя магнитный поток индуцирует в секциях вторичной обмотки ЭДС

е1 и е2. Значения которых зависят от величины тока в обмотке 1, его частоты

и взаимных индуктивностей М1 и М2 между секциями 3 и 4 и первичной

обмоткой. При среднем (нейтральном) положении сердечника взаимные

индуктивности М1 и М2 равны. При отклонении сердечника вверх или вниз от

нейтрального положения значения одной взаимной индуктивности увеличивается,

а другой уменьшается. Значение ЭДС на выходе диф-но-трансформаторного

преобразователя определяется по формуле: E= –j*(*I*(М1-М2). В Диф-но-

трансформаторном преобразователе изменение положения плунжера приводит к

изменению амплитуды выходного сигнала и к изменению фазы выходного

напряжения

36. Ёмкостный преобразователь

Ёмкостный преобразователь относится к преобразователям параметрического

типа т.к. его принцип действия основан на изменении ёмкости конденсатора

под воздействием входной величины. Для ёмкостных измерительных

преобразователей используют коаксиальные круговые диски или прямоугольные

пластины, расположенные параллельно друг к другу (плоскопараллельный

конденсатор), либо 2 цилиндра разных диаметров, один из которых вставлен в

другой (цилиндрический конденсатор) Изменение ёмкости можно получить

изменяя путём воздействия входной величины расстояние d между двумя

электродами, изменяя площадь электродов, которая образует ёмкость

конденсатора и диэлектрическую проницаемость среды между электродами.

Ёмкостные преобразователи имеют нелинейную статическую характеристику.

Ёмкость плоскопараллельного конденсатора С=(*S/d; ёмкость цилиндрического

конденсатора С=2*((((l/ln(D2/D1) , где l – длина цилиндра; D1 и D2 –

внутренний диаметр внешнего и наружный диаметр внутреннего цилиндров

Достоинства: обладают высокой чувствительностью, простой конструкции,

маленькими габаритными размерами, малой инертностью. Недостатки: на

погрешность влияют изменение т-ры и влажности окр среды, изменение

геометрических размеров преобразователя, а также влияют паразитные

электрические поля и паразитные ёмкости, поэтому их нужно тщательно

экранировать.

Эти преобразователи используют для регулирования толщины продукта,

влажности, давления, концентрации жидкости.

37. Измерение т-ур

В текст пр-вах т-ра яв-ся одним из основных технологических параметров,

определяющим как ход технологического процесса, так и качество продукции

или полуфабриката. Например т-ра р-ра красителя или р-ра отбеливателя

определяет время и качество обработки волокнистого материала, т-ра

поверхности барабанов и воздуха в сушильных машинах – время сушки и

влажность высушенного материала, т-ра нити или волокна – их св-ва при

термообработке.

Жидкостные стеклянные термометры: принцип действия основан на

объёмном расширении жидкости, заключённой в закрытом стеклянном резервуаре.

В качестве термометрической жидкости применяют ртуть, этиловый спирт,

толуол, пентал и др. Для сигнализации и регулирования т-ры используют

контактные ртутные термометры, в которых один из контактов впаян в нижней

точке капилляра и всегда соприкасается с ртутью, а второй контакт,

расположенный в верхней части капилляра, может устанавливаться на

определённой отметке шкалы и соприкасаться с ртутью только по достижении

заданной т-ры. Достоинства: просты в обращении, имеют высокую точность

измерения. Недостатки: малая механическая прочность, невозможность

автоматической регистрации и передачи показаний на расстоянии, значительная

тепловая инерция, трудность отсчёта показаний из-за плохой видимости столба

жидкости.

Дилатометрические термометры делят на 2 группы: стержневые и

биметаллические. Действие основано на различном удлинении двух твёрдых тел

имеющих различные т-урные к-енты линейного расширения под влиянием т-ры.

Манометрические термометры основаны на принципе изменения давления

жидкости, газа или пара в замкнутой системе в зависимости от т-ры. Они

предназначены для измерения т-ры в зависимости от заполнителя

(термометрического в-ва) от 0 до 600С. Заполнителем может быть азот,

ксилол, ртуть, фреон, эфир и т.д. Манометрические термометры имеют

некоторые погрешности измерения: погрешность от колебания т-ры воздуха,

барометрическую погрешность и др.

Термометры сопротивления основаны на функциональной зависимости

активного сопротивления металлических проводников и ряда полупроводниковых

материалов от т-ры. Благодаря этому измерение т-ры сводится к измерению

активного сопротивления обычно путём измерения тока цепи. Основными

материалами чистые металлы: платина, медь, никель и др.

Полупроводниковые термометры сопротивления (терморезисторы) выполняют из

смеси окисей некоторых металлов (никель, титан, марганец) обладающих

большим отрицательным или положительным т-урным к-ентом сопротивления (ТКС)

составляющим 2-8% на 1С. Основной недостаток – большой разброс параметров

Термоэлектрические термометры (термопара). Принцип действия основан

на термоэлектрическом эффекте, который заключается в том, что если в

замкнутой цепи состоящей из двух или нескольких разнородных последовательно

соединённых термоэлектродов (проводников) хотя бы 2 места их соединения

имеют разную т-ру, то в этой цепи возникает электродвижущая сила и

соответственно электрический ток. Достоинства: точность при измерении т-ры,

возможность передачи сигнала на значительное расстояние, простота

конструкции.

38. Измерение влажности

В текстильных пр-вах контроль влажности текст мат-лов осуществляется на

всех этапах технологического процесса. Под влажностью материала m понимают

отношение массы влаги Мв к общей массе текстильного материала М, т.е.

m=Мв/М=(М-Мс)/М, где Мс – масса абсолютно сухого мат-ла, г. В практике

используется понятие влагосодержания материала U, которое определяется

выражением U= Мв/Мс=(М-Мс)/Мс. Т.о. влагосодержание может изменяться

практически от 0 до 180%, а влажность от 0 до 100%. Видоизменение формы

волокнистого мат-ла, а также различные виды его обработки определяют

необходимость применения соответствующих методов измерения и конструкций

преобразователей влажности

Кондуктометрические преобразователи влажности основаны на измерении

электрического сопротивления влажного материала, которое определяется

выражением

С – к-ент определяемый электрическими и конструктивными параметрами

преобразователя; n – к-ент зависящий от вида текст мат-ла; b – к-ент

зависящий от вида обработки мат-ла; Т – абсолютная т-ра мат-ла, К. Т.о. из

формулы видно что электрическое сопротивление влажного мат-ла Rx графически

имеет вид гиперболы и зависит от технологических факторов. В связи с этим

влагомеры и регуляторы влажности в основу которых положен

кондуктометрический метод измерения, имеют индивидуальную градуировку для

мат-лов из определённого вида волокон при их стабильной обработке и т-ре.

Недостаток: влияние т-ры и толщины мат-ла, вида и концентрации р-ров и

красителей содержащихся в мат-ле.

Диэлькометрические преобразоваетли влажности основаны на измерении

диэлектрических св-в текст мат-лов в зависимости от их влагосодержания и

представляют собой измерительные конденсаторы, принцип которых описан выше.

Недостаток: влияние на результаты измерений поверхностной плотности мат-

ла:, его т-ры и некоторых других технологических факторов.

Инфракрасные преобразователи влажности работают по принципу

ослабления инфракрасного излучения, проходящего через влажный мат-ал или

отраженного от него. Инфракрасный преобразователь влажности обычно содержит

два монохроматических источника инфракрасного излучения с длинами волн

(1=1,75 мкм и (2=1,95 мкм. Известно что поглощательная или отражательная

способность влажного мат-ла при (2=1,95 мкм сильно зависит от наличия в нём

влаги, а при (1=1,75 мкм незначительно и в большей степени определяется

физико-химическими св-ми мат-ла (структурой, составом, плотностью) Поэтому

о влажности мат-ла судят по отношению полученных сигналов.

Радиоизотопные преобразователи влажности предназначены для

определения величины отжима, влажности ткани по кромкам и кол-ва

нанесённого на ткань в-ва. Принцип действия радиоизотопных преобразователей

описан выше.

Измерители влажности газо-воздушных сред предназначены предназначены

для измерения влажности воздуха и паро-воздушной среды в произв-ых

помещениях и технологического оборудования. При этом пользуются

относительной влажностью (, которая определяет отношение плотности водяного

пара ( к максимально возможной его плотности (max при той же т-ре:

(=((/(max)*100

Психрометры основаны на принципе измерения влажности газо-воздушных

сред по зависимости скорости испарения влаги от влажности окр среды и

содержат 2 термометра, один из которых наз-ся “сухим”, а второй – “мокрым”

так как на его чувствительную часть надет постоянно смачивающийся водой

чулок. При испарении воды в окр среду с чувствительной части “мокрого”

термометра затрачивается т-ра, поэтому его т-ра понижается. По разности т-р

“сухого” и “мокрого” термометров называемой психометрической разностью с

помощью спец таблиц может быть определена относительная влажность газа или

воздуха.

Электрические гигрометры основаны на зависимости электрических

параметров влагопоглащающих мат-лов от влажного газа или воздуха.

Достоинства: простота конструкции, малые размеры. Недостатки: большая

инерционность, нелинейность характеристик и нестабильность во времени

Кварцевые гигрометры основаны на изменении резонансной частоты

кварцевой пластинки в зависимости от влажности воздуха. Пластинка вырезана

определённым образом из кристалла кварца. При её включении в задающую цепь

Страницы: 1, 2, 3, 4