В статическом режиме входные и выходные элементы не являются функциями времени.
Зависимость между входной и выходной координатами элемента называется статической характеристикой или уравнением статики. Статическая характеристика элемента – зависимость его выходной координаты от входной в установившемся режиме.
Вопросы для самопроверки
1. Перечислить виды автоматических систем.
2. Перечислить виды САУ.
3. Какая система понимается под САР?
4. Какая система понимается под САК?
5. Какая система понимается под САЗ?
6. Классифицировать элементы САУ по функциональному назначению.
7. Охарактеризовать функциональные связи между элементами САУ.
8. Что такое унификация элементов САУ?
9. Что определяет уравнение движения элемента САУ?
10. Привести стандартные диапазоны изменения электрических сигналов.
ЛЕКЦИЯ 2.
Цель лекции – ознакомление с основными видами датчиков неэлектрических величин, принципом действия и конструкцией.
Задачи лекции
- изучить основные виды датчиков
- изучить виды реостатных датчиков
Вопросы, рассматриваемые на лекции
1. Измерительно - преобразовательные элементы (датчики). Классификация датчиков. Основные характеристики датчиков. Требования к датчикам.
2. Реостатные (потенциометрические) измерительные преобразователи (ПИП)
Измерительно-преобразовательный элемент представляет собой устройство, осуществляющее измерение действительных значений управляемой или контролируемой координаты и преобразование этого значения в сигнал для дальнейшей передачи по каналам управления.
Классификация датчиков.
По природе выходной величины датчика: электрические; гидравлические; пневматические.
По виду измеряемой (преобразуемой) величины: положения; скорости; ускорения; давления (или усилия); температуры; перемещения; частоты; светового потока.
По виду выходной величины: параметрические (пассивные): контролируемая величина преобразуется в изменении таких параметров как электрическое сопротивление, индуктивность, емкость; генераторные (активные): контролируемая величина преобразуется в изменение заряда, напряжения, тока.
По принципу действия:
- датчики сопротивления : потенциометры, тензометры, терморезисторы, фоторезисторы
- датчики индуктивности и взаимной индуктивности: индуктивные, сельсины, микросины, вращающиеся трансформаторы
- магнитно индукционные: тахогенераторы постоянного и переменного тока, емкостные датчики.
Основные характеристики датчиков.
1. Входная величина. Бывает энергетической, параметрической.
2. Выходной сигнал - это определенное изменение несущей величины (ток, напряжение, мощность), вызванное изменением входной величины и используемое для передачи информации. Различают непрерывные и дискретно кодированные сигналы.
Изменение несущей величины (модуляция) может осуществляться по амплитуде, по временному признаку (изменение частоты, длительности воздействия, порядка чередования воздействия), по пространственному признаку (чередование сигналов в каналах связи).
3. Статическая характеристика датчика.
Описывает физические законы, положенные в основу работы датчика. Для удобства измерений датчики изготавливают таким образом, чтобы статическая характеристика была линейной.
4
.Чувствительность датчика (S) 
.
При S=
, статическая
характеристика принимает релейный характер (параллельна оси ординат).
5. Порог чувствительности – это наименьшее изменение входной величины, вызывающее изменение выходной величины.
6. Гистерезис – это неоднозначность хода статической характеристики при увеличении и уменьшении входной величины.
7. Основная погрешность - отклонение реальной статической характеристики от идеальной.
8. Дополнительная погрешность вызывается изменениями внешних условий по сравнению с нормальными.
9. Максимальная мощность входных и выходных сигналов, потребляемая мощность и КПД.
10. Динамические характеристики (передаточная функция и переходная характеристика).
11.Метрологические характеристики (класс точности и допустимая погрешность): чем меньше число, обозначающее класс точности, тем меньше допустимая погрешность.
Требования к датчикам
1) Высокая динамическая точность.
2) Высокая статическая точность.
3) Высокая надёжность в условиях, определённых техническими требованиями.
4) Допустимые габариты и масса.
5) Высокий коэффициент преобразования (чувствительность).
6) Высокие мощности выходных сигналов.
Реостатные измерительные преобразователи (ПИП)
ПИП представляет собой переменное электрическое сопротивление (проволочный реостат), величина выходного напряжения которого зависит от положения токосъёмного контакта. Предназначен для измерения линейных и угловых перемещений и преобразования его в электрический сигнал.
Основные конструктивные элементы датчика: каркас из изоляционного материала, намотка из высокоомного материала, подвижный токосъёмный контакт.
Большинство реостатных измерительных преобразователей имеют равномерную намотку, поэтому статическая характеристика близка к линейной: Uвых=K0 Xвх, K0=arctg α, где α – угол наклона статической характеристики. К0 составляет 3- 5 мВ/мм.
В счётно-решающих устройствах используются нелинейные датчики, заданная форма характеристики которых достигается при использовании каркаса сложного профиля, неравномерной намотки, шунтированием сопротивлениями отдельных участков этой неравномерной намотки.
Порог чувствительности определяется ошибкой ступенчатости статической характеристики, обусловленной скачком напряжения при переходе ползунка с одного витка на другой: ∆Uск=Uпит/W, W-число витков; ∆Xпор=l/W – порог чувствительности.
Входное усиление на ползунке зависит от силы нажатия ползунка на намотку (контактное усиление) и от коэффициента трения.
Мощность сигнала на выходе: Pвых=Pн=U2вых/Rн.
Потребляемая мощность: Pпотр=U2пит/Rобм..
В САР необходимо, чтобы с изменением знака отклонение входного сигнала (регулируемой величины) от заданного значения изменялся и знак сигнала управления. Для этого используются схемы включения ПИП, образующие двухтактный реверсивный реостатный преобразователь, в котором знак выходного сигнала соответствует знаку входного.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.