Параметрические датчики активного сопротивления

Распределители, их применение в автоматике, телемеханике. Схема электронного реле времени, принцип действия. Электрические исполнительные устройства. Принципы регулирования по возмущению и отклонению. Назначение, принципы построения систем телемеханики.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Министерство образования науки РФ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

ПГУ им. Шолом - Алехема

Промышленно - экономический колледж

Контрольная работа

По дисциплине «Автоматика»

г. Биробиджан

2012 г.



1. Параметрические датчики активного сопротивления: тензометрические, реостатные, электроконтактные

Омические датчики. К датчикам с изменяющимся омическим сопротивлением относятся тензометрические датчики, которые применяются. Для измерения упругих деформаций (измерения растяжения или сжатия тел), а также для измерения крутящих и изгибающих моментов, возникающих на поверхности различных механических деталей при их механической нагрузке. Значение измеренной деформации позволяет с помощью известных формул теории упругости и упругих констант (постоянных значений) материала деталей вычислять механические напряжения в них и судить о целесообразности их конструкции. Тензодатчики, используемые в автоматическом контроле, дают возможность следить за деформациями и напряжениями при статических и динамических нагрузках.

Основным элементом проволочного тензодатчика является константановая проволока диаметром 0,015-0,05 мм, сложенная в виде петлеобразной решетки (спирали) между двумя склеенными полосками тонкой бумаги или пленки. Датчик через специальную бумагу 2 приклеивается к детали 3, деформацию которой нужно измерить. При действии деформации, например при растяжении, как показано на рисунке сплошной стрелкой, вместе с деталью будет растягиваться и проволока. При этом ее длина увеличится, а сечение уменьшится. За счет этого сопротивление проволоки R=pljS увеличивается. Это сопротивление является выходной величиной датчика.

Для тензодатчиков, выпускаемых промышленностью, используется константановая или фехралевая проволока. Тензочувствительность таких датчиков может иметь значения от 1,7 до 2,9, сопротивление составляет 50 - 2000 Ом, база - 5 - 30 мм, номинальный рабочий ток ттри наклейке на металлические детали - 30 мА, допустимые относительные деформации - не более 0,3% (при больших проволока оборвется), максимальная рабочая температура составляет 500°С (для датчиков с пленочной основой). Достоинство проволочных тензодатчиков - простота конструкции, практически безынерционность, недостаток - малая чувствительность (при работе сопротивление тензодатчика изменяется не более чем на 0,3%). С целью исключения зависимости тензодатчика от температуры применяют мостовые схемы с двумя тензо-датчиками в смежных плечах моста, из которых один не подвергается деформации, но находится в тех же температурных условиях. Это достигается перпендикулярным расположением обоих датчиков. Тогда температурные изменения сопротивления уравновешиваются и баланс схемы сохраняется (рисунок).

Измерительный или регистрационный прибор обычно включается через усилитель. Погрешность измерений с применением проволочных тензодатчиков находится в пределах 1 + 0,5%.

Разработаны также полупроводниковые тензодатчики, у которых чувствительность в 50-60 раз выше, чем у проволочных. Их недостатки - малая механическая прочность, влияние освещенности, разброс параметров у различных образцов.

Рис. 1 - Принципиальная конструкция потенциометрического датчика: а - прямоугольного; б - кольцевого; в - секторного

Потенциометрические датчики(В технической литературе потенциометрические датчики носят также название «реостатные») применяются . для измерения угловых или линейных перемещений и преобразования этой величины в изменение сопротивления. Конструктивно датчики такого типа представляют собой каркас прямоугольной или кольцевой формы, на который намотана в один ряд тонкая проволока (рисунок). По виткам проволоки 4 скользит щетка 3, называемая движком потенциометра, которая механически связана с объектом, перемещение которого нужно измерить.

От концов намотки и от движка сделаны электрические выводы 1, 2, 3, с помощью которых датчик включают в схему. При перемещении движка потенциометра от вывода 1 к выводу 2 щетка переходит от одного витка намотки на другой. При этом длина проволоки между движком и выводом 1 увеличивается, а между движком и выводом 2 уменьшается. За счет этого сопротивление между выводами 3 и 1 увеличивается от 0 до R, а между выводами 2 и 3 - уменьшается от R до 0, где R - сопротивление проволоки, намотанной на каркас. По изменению этих сопротивлений можно определить перемещение l. Аналогично выполнены потенциометры (рис. 7.3, б, в).

Сопротивление между движком и одним из выводов (например, 5) намотки называют выходным сопротивлением датчика Rвых. При перемещении щетки в пределах одного витка Rвых не изменяется, что обусловливает зоны нечувствительности, а при переходе щетки с одного витка на другой Rвых изменяется скачком. Для уменьшения скачков и зон нечувствительности при намотке используют тонкий провод (диаметром 0,03-0,05 мм).

С целью снижения влияния температуры на Rвых применяют провод с малым температурным коэффициентом сопротивления (нихром, константан, манганин). Наиболее часто применяют линейные потенциометры, у которых сечение каркаса по всей длине одинаково, а намотка равномерная. За счет этого выходное сопротивление датчика Rвых зависит от перемещения l.



2. Распределители, их применение в автоматике, телемеханике

Для коммутации силовых цепей и цепей управления систем автоматики применяют разнообразные электромеханические аппараты, имеющие подвижные контакты для соединения электрических цепей, и бесконтактные аппараты, в которых отсутствуют подвижные устройства, а электрическая цепь создается за счет гальванических связей и электронно-ионной проводимости полупроводниковых и электронных элементов. В производственных цехах наибольшее распространение получили электромеханические аппараты общетехнического применения. Их можно разделить на две основные группы: аппараты ручного (неавтоматического) управления и аппараты автоматического управления.

Аппараты ручного управления приводит в действие оператор, обслуживающий автоматизированные установки. К этой группе относятся кнопки управления и кнопочные станции, рубильники, пакетные и универсальные переключатели и т.д.

Аппараты автоматического управления приходят в действие от электрических сигналов (команд), подаваемых первичными преобразователями и командными аппаратами, на которые первоначально может воздействовать оператор. К их числу относятся шаговые искатели, командоаппараты, контроллеры и пускатели, бесконтактные аппараты и др.

По роду тока аппараты управления подразделяют: по коммутации - аппараты постоянного и переменного тока; по приведению в действие - с катушками на постоянном или переменном токе.

Основной недостаток контактных аппаратов управления - образование в процессе коммутации электрической искры или дуги между контактами. От этого недостатка свободны бесконтактные аппараты, в которых отсутствуют подвижные электрические контакты. Поэтому основной технической характеристикой каждой контактной системы является ее допустимая разрывная мощность.

Кнопки управления представляют собой электрические аппараты с ручным (или ножным) приводом. Кнопки управления бывают с самовозвратом, с защелкой, с сигнализацией и др.

Рис. 2

В схеме кнопки управления типа КУ подвижные контакты 3 кнопки механически связаны со стержнем толкателя 1, при нажатии на который происходит замыкание подвижных контактов 3 с неподвижными 4. При отпускании толкателя он возвращается в исходное положение под воздействием возвратной пружины 2, Кнопочный механизм заключен в корпус 5.

Кнопки управления различных конструкций и назначений подразделяют по числу замыкающих и размыкающих контактов (от 2 до 4) и по виду защиты от воздействия окружающей среды (открытые, защищенные, герметические и взрывобезопасные).

Комплект кнопок, размещенных в общем корпусе, называют, кнопочной станцией. Для удобства обслуживания головки штифтов (кнопок) могут снабжаться надписями «Пуск», «Стоп», «Вперед» и т, п. Их окрашивают в различные цвета (кнопка «Стоп» - как правило, в красный цвет). Рубильники, универсальные и пакетные переключатели относятся к группе аппаратов с ручным приводом и по своей конструкции являются аппаратами открытого типа.

Простейшим видом устройства для замыкания и размыкания электрических цепей является выключатель «рубящего» типа или рубильник. Рубильники подразделяют по номинальному току, по числу полюсов (двух- и трехполюсные), по роду привода (с центральной рукояткой или с боковой рукояткой, с центральным или боковым рычажным приводом). Их применяют для ручной коммутации электрических цепей постоянного и переменного тока с номинальным напряжением до 500 В.

Универсальные переключатели выпускают открытого, защищенного, герметического и взрывобезопасного исполнения и различают по числу секций и по числу коммутационных положений. Они предназначены для ручного переключения цепей управления напряжением до 400 В постоянного и до 500 В переменного тока промышленной частоты с силой тока до 20 А,

Пакетные переключатели (ПП) и включатели (ПВ) состоят из изолированных секций (пакетов), в пазах которых находятся контактные ножи. При определенном положении рукоятки неподвижные контакты могут соединяться между собой подвижными контактными ножами. Собирая пакеты с подвижными контактными шайбами и распо...