Шпаргалка по дисциплине "Автоматика"

1. АСУ. АСУ  ТП.

Автоматизация –комплекс  мероприятий, обеспечивающих нормальное протекание процесса. СУ –совок-ть УО, УУ и человека. Алгоритм управления –последовательность операций, осущ человеком. УО –машина, аппарат, который  хар-ся алгоритмом управления. УУ –устр-во осущ управление. ТП –последоват-ть операций для получения готовой продукции: 1 дискретные (штучная продукция) 2 непрерывные (жид, тв, сыпучее сырьё) 3 Периодические (котлы варки целюлозы)

 

2. Классификация  элементов АСУ.

1 Измерительные –датчики, дающие информацию. 2 Преобразовательные –усилители сигнала в удобный вид. 3 Исполнительные –мех-мы, осущ процесс. Элемент –самостоятельное исполнение, выполняющее опр функции. Параметр –величина, хар-щая св-во элемента.

 

3. Замкнутые  АСУ.

Классификации по хар-ру использования информации.

В составе имеется  САР –система автоматического регулирования. УО↔УУ (прямое и обратное воздействие).

 

4. Разомкнутые  АСУ.

Автоматическое измерение, блокировка, диспетчер. Имеется прямое воздействие, обратное отсутствует. После прямого воздействия срабатывает блокировка и диспетчер принимает решение и воздействует на процесс.

 

5. Приспосабливающиеся  АСУ.

По методу управления. Когда изменяется технологический  процесс, тогда приспосабливающиеся АСУ самостоятельно настраивается на новый алгоритм и новые параметры.

 

6. Неприспосабливающиеся АСУ.

Требуют ручной настройки  на новый алгоритм и параметры. Бывают: 1. Стабилизирующие (Параметр постоянный) 2. Программные (параметр изменяется по заданной программе) 3. Следящие (параметр зависит от какой-либо величины).

 

7. Статические  и астатические АСУ.

Статическое АСУ –есть  разница м/у полученным значением  параметра и заданным –эта разница  статическая ошибка. Астатическая АСУ  –статических ошибок нет, параметр равен  заданному. Имеется только погрешность прибора, обусловленная нечувствительностью системы.

 

8. Классификация  АСУ по числу управляемых величин.

Одномерные и многомерные.

 

9. Непрерывные  и дискретные АСУ. Типы дискретных АСУ.

В непрерывных АСУ  функция времени сигнала непрерывная, при непрерывном изменении входной величины изменяется выходная величина. В прерывистых вх или вых величины изменяются только в определённые моменты времени, т.е. дискретно. Если во всей АСУ есть хоть один прерывистый элемент, то вся АСУ прерывистая. Типы дискретных АСУ: 1. Релейная –АСУ, в которой у элементов вых вел имеет релейную хар-ку: вых вел появляется скачкообразно. В момент достижения вх вел опр значения появляется другая величина. 2. Импульсные –у которых сигнал имеет импульсную хар-ку. 3. Цифровые –АСУ, у элементов которых вых сигнал появляется когда в кол-венном значении входного сигнала имеется какое-то число (при решении задач высшей математике).

 

10. Омические датчики: Тензорезистор.    

Применяется для измерения  упругих деформаций (сжатие, растяж), возникающих на поверхности мех деталей при мех нагрузке. На поверхность детали приклеивается константановая проволока и по ней проходит ток d=0,015-0,05 мм. При деформации детали проволока растягивается, поперечное сечение уменьш, R-ие увелич; И наоборот. «+» Выс чувствит-ть, простота, безинерционность (быстродействие).

 

11. Омические  датчики: Потенциометр.

Измеряет угловое и  линейное перемещение. Изменится перемещение, изменится сечение проволоки, изменится сопротивление, датчик даст сигнал. «+» высокая точность, простота, безинерционность.1-проволока, 2-движущийся объект,3-консоль.

 

12. Омические  датчики: терморезистор.

1. Металлические –применяются  металлы с температурным изменением  сопротивления Cu, Pt. Диапазон Pt 200-600^оС, Cu 50-150. Точность измерения: Pt -0,1; Cu-1. При границе диапазона происходит сильное окисление металла, измерение неточное. «-» Большая инерционность, определяемая постоянной времени –это время с момента изменения контролируемого параметра tС до момента появления сигнала датчика.                              2. Полупрводниковые (окислы металлов Mn, Ti, Cu) конструкция: металлическая проволочка в зоне определения температуры. Применяются провдники с отрицательным температурным коэф сопротивления (tС увел, R-ие уменьш), диапазон 100-120. «+» Простота, быстродействие, «-» Узкий диапазон

 

13 Омические датчики: Фоторезистор.

-датчик с внутренним  фотоэффектом. Применяют для измерения  освещённости. Фотосопротивление –п/п  у которых число свободных  электронов и электропроводность увел при освещении. Конструкция: на прозрачную пластину наносится жидкое фотосопротивление, к пластине присоед клеммы и выводы и подводится ток. При увелич. Освещенности эл. проводность увелич. Сопротивление уменьш. В системах сигнализации, автоматики. Зависимость тока от эдс называется световой хар-кой фотосопротивления.

 

14. Омические  датчики: Ионный.

Для измерения концентрации солевого раствора. Конструкция: в ёмкость  с солевым р-ром помещ-ся два  электрода и подводится ток. Благодаря  току ионной проводимости, цепь замкнётся и можно снять вых напряжение. Чем выше концентр, тем выше токи ионной проводимости, тем выше вых напряжение, ниже сопротивление. Наоборот. «+» Простота.

 

15. Индуктивный  датчик: С подвижным якорем.    

Входная величина –линейное перемещение якоря. Выходная –изменение индуктивности. Если зазор больше, то индукт-ть меньше. Наоборот.

 

16. Индуктивный  датчик: С подвижным сердечником.

Если объект перемещается вправо, то L2↑, L1↓. Если влево, то наоборот.

 

17. Магнитоупругий  датчик.

Для измерения силы сжатия. Сердечник из ферромагнитных материалов, изменяющих свою маг проницаемость  при изменении силы сжатия. При  увел сжатия индуктивность увеличивается. Наоборот.

 

18. Трансформаторный  датчик.

Для передачи на расстоянии показаний других датчиков. МП увел, поле увел, инд-ть увелич. Конструкция: рядом с датчиком, показания которого мы передаём, располагается подвижная рамка с катушкой и подводится ток. На расстоянии до 7 км нах-ся др катушка, с которой снимается индуктивность, при показании датчика 1 подвижная катушка изменит своё положение. На катушке в лаборатории наводится ЭДС и от первой катушки возникает ток. При изменении положения первой катушки ЭДС на 2-ой изменится и измен инд-ть катушки. Основной процесс –эл маг индукция, датчик условно относится к индуктивным, т.к. У -изменение инд-ти. «+» выс чувствит-ть, простота. «-» экранирование, защита от помех.

 

19. Ёмкостный  датчик: с переменным расстоянием  м/у пластинами

Измеряет линейное перемещение. Конструкция: конденсатор из двух неподвижных пластин 1 и 2, подвижной 3. Объект жёстко закрепляется с подвижной пластиной 3. При перемещении объекта влево, 3 перемещ влево d1↓,d2↑. При перемещении вправо наоборот.

 

 

 

 

 

20. Ёмкостный датчик: с поворотными пластинами

Конструкция: несколько пар-ных пластин на одной оси. Пластины через одну: подвижная-неподвидная. При перемещении объекта на угол α подвижные пластины повернутся на угол α, при этом площадь конденсатора уменьшится, С уменьшится. При увеличении площади С увел.

 

21. Ёмкостный датчик: с переменной диэлектрической проницаемостью среды.

Уровнемер –измеряет уровень жидкости. С=С1+С2. «+» выс чувствит-ть, простота, малая инерционность. «-» Влияние  побочных ёмкостей и эл маг полей.

 

22. Синхронный тахогенератор.

Датчик представляет собой небольшой эл маг генератор. Он насаживается ось вращения объекта, у которого необходимо измерить скорость вращения вала. У этих датчиков напряжение вых пропорционально угловой скорости вращ вала.

Имеет простую конструкции и  состоит из статора с наружной обмоткой и ротора, выполненного в виде постоянного магнита. При вращ ротора в катушке наводится ЭДС. С изменением скорости вращ, меняется частота изменения ЭДС, это неудобно при использовании, поэтому такие датчики применяются редко.

 

23. Асинхронный тахогенератор.

Датчик представляет собой небольшой  эл маг генератор. Он насаживается ось  вращения объекта, у которого необходимо измерить скорость вращения вала. У  этих датчиков напряжение вых пропорционально  угловой скорости вращ вала.

Широко применяется в АСУ. Т.к. частота ЭДС не зависит от скорости вращ ротора. Конструктивно представляет собой двухфазный АД с полым ротором. Две обмотки статора сдвинуты под углом 90, к одной из них подводится ток, создающий маг поток, который не оказывает влияния на 2-ую обмотку, следовательно ЭДС не будет. Если ротор начнёт вращ, его стенки будут пересекать маг поток и Ф отклонится и будет неперпендикулярно оси 2-ой катушки, будет наводится ЭДС. При изменении скорости вращения амплитуда ЭДС увел, а частота нет, что создаёт линейность хар-ки.

 

24. Термоэлектрический датчик.

Термопара –для измерения tС. Состоит из 2-х термоэлектродов из разнородных материалов. Запаянные концы п/п располагаются в зоне определения tС. Холодные концы вне зоны, с них снимают вых напряжение. При большой разницы tС горячего и холодных концов вследствие термического эффекта в термоэлектродах возникает термоЭДС. Термоэл-во –энергия свободных электронов с ростом температуры в различных металлах растёт по разному. При наличии замкнутой цепи разное движение электронов создаёт ток и появляется вых напряжение. Сплавы: Хромель-Копель (600), Хромель-Аллюмель (1000), Платина-Платинородий (1300), Вольфрам-молтбден (2100). «-» очень большая инерционность.

 

25. Фотоэлектрический  датчик.

К фотоэлектрическим датчикам относятся фотоэлементы с внешним фотоэффектом, которые в отличие от фотосопротивлений под действием света выделяют свободные электроны, этим создаётся разность потенциалов и возникает ток. 1. Вакуумне –на прозрачную пластину наносятся фотоэлементы, токопроводящие клеммы, выводы для снятия U вых. Всё это в вакууме с прозрачными стенками. «+» Не зависит от tC окр среды. «-»Усилитель 2. П/п –используют п/п фотоэлементы. «+» более мощный сигнал, не нужен усилитель, больший срок службы, возможность применять в местах вибрации.

 

26. Пьезоэлектрический датчик.

Пьезо-сжимать. При сжатии на пов-ти пластины появляются эл-кие  заряды и если сделать выводы с  клеммами, можно снять вых., напряж. При сжатии кварцевой пластинки силой вследствии пьезоэлектричества на её пов-ти возникают эл, заряды. При изменении силы сжатия , появляется вых, напр. Безинерционный применяется там где надо измерить большие силы сжатия (т\см²) Необходим усилитель.

 

27. Датчики  давления.

Преобразуют давление жидкости или газа в эл, величину. Чувствительный элемент –для преобразования давления в линейное перемещение. В кач-ве чувствит элемента мембрана и сильфон. Мембрана –тонкая пластина, которая укрепляется на конце трубопровода. Под действием давления жидкости или газа, жёсткий центр перемещается, линейное перемещение измеряется потенциометром. Сильфон –тонкостенная гофрированная трубка из упругого материала. Под действием давления газа сильфон растягивается, линейное перемещение превращается в изменение сопротивления.

 

28. Датчики линейных ускорений.

Акселерометр –преобразует линейное ускорение в изменение  силы сжатия и далее U вых пьезоэлемента с помощью чувствит элемента. Конструкция: корпус, движущийся вдоль оси ОХ –ось чувствительности акселерометра. На основании корпуса устанавливается пьезоэлемент, на который приклеивается пластинка. Когда объект движется с ускорением вдоль оси ОХ на чувствит элемент действует сила инерции в сторону противоположную движению. На чувствит элемент также действует вес пластинки. Снимая U вых замеряем кажущееся ускорение Х -

изменение ускорения, У  –наличие вых U.  

Сд –ёмкость датчика, См –ёмкость монтажа, m –масса пластинки, g=9,8м/с², k-коэф передачи.

 

29. Сельсин.

 Применяется для измерения угла рассогласования двух осей. В состав датчика входят два сельсина: СД (датчик) и СТ (тр-р). СД представляет собой 3хфазный Дв. На роторе располагается 1фазная обмотка, а на статоре 3хфазная обмотка с соединением зв-зв. Объектом измерения яв-ся дв., ось вращ которого должна быть вертикальна или горизонтальна. СД садится на вал объекта. 1фазная обмотка СД подкл к сети пер тока. Под действием напряжения в однофазной обмотке СД создаётся ток, наводящий е1,е2,е3 витках обмотки. Эти ЭДС наводят токи I1,I2,I3. Эти токи наводят маг поток. СТ служит для снятия U вых. Если появился угол рассогласования, т.е. ось отклонилась от положения, то изменится взаимная индуктивность м/у одной 3хфазной обмоткой СТ, изменится амплитуда ЭДС, токов, что приведёт к отклонению Ф. Возникнет потокосцепление с витками 1фазной обм СТ, наведётся эдс, возникнет ток появится вых, напр.

 

30. Вращающиеся  тр-ры.

Широкое применение в  автоматике для решения тригонометрических задач. Конструкция: индукционная эл маш пер тока. Показывает угловое перемещение. На роторе и статоре расположены по две обмотке, сдвинутые под угол 90. К входной катушке подводится пер ток. На катушках ротора наводится ЭДС. При повороте ротора на угол, ЭДС1 и ЭДС2 будут пропорциональны sin и cos угла. Если катушка движется в сторону параллельности, ЭДС увел, если в сторону перпендикулярности ЭДС уменьшается.

 

31. Магнитоуправляемые  контакты.

«+» быстродействие, стабильность мех, эл, параметров, повышенная надёжность, очень большой ресурс, большая скорость переключений. Контактные выключатели- незначительный ресурс, инерционность, невысокая надежность. Бесконтактные- высокое быстродействие, большая надёжность,  больший срок службы. Действие основано на использовании сил взаимодействия, возникающих в магнитном поле между ферромагнитными телами. МК- герметизированная контактная система, элементы которой совмещают ф-ии участков эл, и мех, цепей. Виды МК-1)с замыкающим контактом. 2)с размыкающим контактом. 3)с переключающими контактами. Управление МК-1 Взаимное перемещение постоянного магнита и магнитоуправляемого контакта. 2 Изменение намагничивающей силы управляющей катушки. 3 Изменение параметров магнитной цепи, увел, или умен, сопротивления отдельных участков цепи. 4 Сочетание способов.

 

 

 

 

 

 

32. Применение  МК.

1.Промежуточные эл, магнитные реле с кол-ыом контактных РУ до 10.2.термоэлектрическое реле. Неметаллический элемент зоне определения темп. При увелич, темп, элемент выгибается и магнит притягивается к МК, контакт замыкается, реле вкл.3.Реле скорости- вращающийся диск из ферромагнитного материала с прорезью располагается постоянный магнит. При вращении диска считывается кол-во вкл, и откл МК4. Реле давления- сифон растягивается притягивая магнит к МК. При уменьш, давления, сифон сжимается и реле откл.