Контрольные вопросы к разделу «Датчики»

1. Классификация датчиков. Виды датчиков.

2. Основные характеристики датчиков.

3. Принцип действия контактных путевых переключателей. Применение.

4. Принцип действия микропереключателей. Применение.

5. Принцип действия реостатных датчиков. Применение.

6. Принцип действия индуктивных датчиков. Применение.

7.  Принцип действия диффе­ренциально-трансформаторно­го преобразователя. Применение.

8. Принцип действия емкостных датчиков. Применение.

9. Принцип действия датчиков производственных параметров на основе эффекта Холла. Применение.

10.Виды пружинных манометров и их конструкции. Применение.

11. Принцип действия мембран. Применение.

12. Принцип действия сильфонов.. Применение.

13. Принцип действия пьезоэлектрических датчиков. Применение.

14. Принцип действия тензометрических датчиков. Применение.

15.Виды фотоэлектрических датчиков.

16. Принцип действия фотоэлемента с внешним фотоэффектом. Применение.

17.Принцип действия фотоэлемента с внутренним фотоэффектом. Применение.

18.Принцип действия фоторезистора. Применение.

19.Принцип действия пирометра излучения. Применение.

20.Принцип действия биметаллического чувствительного элемента. Применение.

21.Принцип действия терморезистора. Применение.

22.Принцип действия термопары. Применение.

23.Принцип действия датчиков расхода жидкости. Применение.

24.Принцип действия датчиков для измерения уровня. Применение.

25.Принцип действия дифференциального манометра. Применение.

26.Принцип действия емкостного уровнемера. Применение.

27. Виды тахометрических датчиков.

28. Принцип действия электрического тахогенератора постоянного тока. Применение.

29.Принцип действия асинхронного тахогенератора. Применение.

30. Принцип действия импульсного тахогенератора. Применение.

31. Принцип действия магнитоиндукционного тахометра. Применение.

32. Принцип действия сельсина. Применение.

33.Принцип действия датчиков положения. Применение.

34.Типовые способы измерения производственных параметров.

35.Мостовая измерительная схема.

36.Дифференциальная измерительная схема.

37.Компенсационная измерительная схема.

38.Погрешности датчиков.

Список используемой литературы.

1. А.Н. Чекваскин, В.Н. Cёмин, К.Я. Стародуб “Основы автоматики”. Учебное пособие для техникумов. Москва. Изд. Энергия 1977. §(2-1) - §(2-5).

2.  В.И. Сидоров, “Автоматизация работы строительных машин”. Учебник для студентов СПО, Москва, “Стройиздат” 1989. §7 – 12.

3.  В.Н. Брюханов, А.Г. Схиртладзе, В.П. Вороненко, “Автоматизация производства” под редакцией члена-корреспондента РАН Ю.М. Соломенцева. Учебник для студентов СПО, Москва, “Высшая школа” 2005. §3.1 – 3.3.

4. Б.В. Шандров, А.Д. Чудаков, “Технические средства автоматизации”. Учебник для студентов ВУЗ –ов, Москва, изд-во “Академия”, 2007. §1.1 – 1.12.

5. А.Г. Староверов, “Основы автоматизации производства”. Москва, изд-во “Машиностроение”. 1989 г. §3 – 6.

 

Раздел 4. Усилители.

Тема 4.1. Общие сведения об усилителях.

Усилитель – это устройство, предназначенное для увеличения мощности входного сигнала за счёт потребления энергии от внешнего источника питания, при этом сам вид сигнала остаётся неизменным.

В современной технике довольно широко используется принцип управления энергией, при котором при помощи затраты небольшого количества энергии управлять энергией во много раз большей.

В автоматике выходной сигнал датчика используется для приведения в действие исполнительного устройства автоматической системы. Однако очень часто мощность выходного сигнала датчика недостаточна, и поэтому её необходимо усиливать.

Рис 59. Структурная схема однокаскадного усилителя.

Рвх

Рвых

Рпит

УУ – устройство управления

У

УУ

Н

ИП

Н – нагрузка

ИП – источник питания

Для управления мощными электродвигателями, машинами, манипуляторами, роботами используются устройства управления небольшой мощности УУ (кнопка, ключ управления, джойстик и т.п.). Для увеличения сигналов управления Рвх используются усилители. Для усиления сигнала источника требуется к усилителю от источника питания ИП подвести мощность Рпит, за счёт которой произойдёт усиление входного сигнала Рвх до мощности выходного сигнала Рвых.

Основной характеристикой усилителя является коэффициент усиления:

Например, мощность приводных двигателей в металлорежущих станках в среднем равна примерно 1,5 кВт, а мощность на выходе устройства управления ИС примерно 0,1 миливатт. Очевидно, что в этом случае необходимо устройство с коэффициентом усиления по мощности К_Р= 15×10⁶.

Если усиление одного усилителя недостаточно, то к выходу первого усилителя подключают вход второго усилителя, выход которого подключается к входу третьего элемента, и т.д. Такой усилитель называют многокаскадным. а связь между каскадами может быть емкостной, трансформаторной или непосредственной.

Если усилитель содержит N каскадов, то общий коэффициент усиления их Коб = К₁× К₂×... ×Кn

где К₁-Кn – коэффициенты усиления отдельных усилителей.

Рвх

Рпит

У1

Рвых

У2

Рис 60. Двухкаскадный усилитель.

УУ

Рпит

Н

К основным характеристикам усилителей относятся:

- коэффициент усиления;

- мощность, потребляемая от вспомогательного источника энергии;

- выходная мощность;

- коэффициент полезного действия (КПД);

- быстродействие (значение постоянной времени);

- входное и выходное сопротивления усилителя;

- собственные шумы усилителя.

Основные виды усилителей.

Гидравлические.

Пневматические.

Усилители электрических сигналов постоянного или переменного тока:  мощности Р, напряжения U, тока I.

Комбинированные усилители.

 

Усилители, работающие на электрических принципах, в целом ряде случаев предпочтительнее, чем неэлектрические.  

Достоинством электрических усилителей являются возможность получения больших коэффициентов усиления, малая инерционность, возможность в ряде случаев складывать и вычитать сигналы, способность преобразовывать сигналы и др.

   К этим усилителям относятся:

- усилители-механотроны (электромагнитные реле) применя­ют в системах, где необходимо иметь скачкообразную (релейную) статическую характеристику. Эти усилители отличаются простой конструкцией, сравнительно малыми размерами, высокой стабильностью характеристик, ма­лой стоимостью. Недостаток релейных усилителей - на­личие подвижных частей и некоторая инерционность;

- электронные усилители (полупроводниковые) характеризуются возможностью уси­ления слабых электрических сигналов, высоким коэф­фициентом усиления, безынерционностью, отсутствием подвижных частей, большим диапазоном усиливаемых, частот;

- Магнитные усилители характеризуются боль­шой надежностью, долговечностью, высокими эксплуа­тационными качествами, высоким коэффициентом уси­ления и перегрузочной способностью;

- электромашинные усилители применяют в качестве усилителей мощности для управления объ­единенными с ними исполнительными элементами по­стоянного тока. Целесообразно использовать эти усили­тели в системах мощностью более 100 Вт.

 

Неэлектрические усилители работают на гидравлических и пневмати­ческих принципах. Сюда же можно отнести условно и такие механические конструкции, как рычаг, редуктор или мультипликатор, благодаря которым можно увеличить либо силу, либо перемещение. Условность заключается в том, что при этом не происходит какого-либо увеличения энергии.

Неэлектрические усилители позволяют плавно изменять выходную величину, например скорость перемещения какого-либо элемента, в очень широком диапазоне.