У10,у11 датчики-преобразователи

                   Датчики-преобразователи являются одним из основных элементов автоматической системы управления и контроля,от которых зависит чувствительность и точность работы системы.

Датчик устанавливается непосредственно в рабочей зоне технологического процесса, параметры,которого необходимо контролировать и ими управлять. Такими рабочими зонами могут быть трубопроводы, баро и термокамеры, котлы, топки, контролируемые зоны перемещения изделий и т.п.

На чувствительный элемент Датчика воздействует внешний неэлектрический параметр технологического процесса (давление,температура и пр.) с помощью которого формируется будущая продукция. Если этот параметр выходит за пределы допусков то продукция окажется бракованной. Поэтому Датчик является контролирующим органом автоматической системы контроля и управления. Кроме того Датчик с помощью исполнительного механизма возвращает параметр технологического процесса в заданный допуск предотвращая выпуск бракованной продукции. Все команды в автоматических системах представляют собой электрические сигналы (изменение тока и напряжения)

Причем закон изменения электрического сигнала должен точно повторять изменение

неэлектрического параметра в технологическом процессе. Это значит, что если в технологическом процессе, к примеру, начинает расти давление,то на выходе Датчика появляется электрическое напряжение повышающееся точно также как растет давление

 

Электрический сигнал с выхода Датчика анализируется в специальных устройствах, где происходит его сравнение с допуском и вырабатывается "сигнал ошибки ", в соответствии с которым система самостоятельно принимает решение о включении исполнительного механизма на уменьшение давления. Исполнительный механизм работает до тех пор, пока сигнал ошибки не станет равным нулю.

Электрический сигнал с датчика может быть преобразован в импульсный код для дальнейшего использования в ЭВМ, кроме того усиленный сигнал может быть использован для визуального контроля за параметрами технологического процесса со стороны оператора.

Структурная схема следящей системы представлена на рис. 2:

Рис.2. Работа датчика – преобразователя в системе управления.

 

 

На рисунке 2 обозначены:

ИМ- исполнительный механизм

Д-датчик-преобразователь

СС- схема сравнения

 

На рисунке стрелками показана цепь прохождения сигнала от датчика до исполнительного механизма. Эта цепь называется обратной связью. Для нормальной работы автоматической системы эта связь должна быть отрицательной. Т.Е. при повышении значений параметра система вырабатывает сигнал ошибки с отрицательным знаком тем самым уменьшая значение параметра технологического процесса. При уменьшении значения параметра сигнал ошибки имеет положительный знак, что увеличивает значение параметра. При положительной обратной связи система идет в разнос т.к. рост значения параметра приводит к положительному сигналу ошибки,что в свою очередь ведет к дальнейшему росту параметра.

 

У12            Резисторный датчик

Резисторный датчик - преобразователь в качестве чувствительного элемента имеет резистор, сопротивление которого изменяется в зависимости от температуры (терморезистор), интенсивности освещения (фоторезистор) и других внешних факторов.

 

Электрическая схема резисторного датчика представлена на рис.3:

Рис.3. Резисторный датчик

На рисунке обозначены:

U- напряжение на входе датчика (В)

I - сила тока в цепи датчика (А)

Rд - сопротивление датчика(Ом)

Rр - сопротивление регулировочное (Ом)

 

Резистор Rд помещают в рабочую зону, в которой необходимо контролировать температуру.

Резистор Rp необходим для регулировки тока в цепи датчика.

Сила тока в цепи датчика определяется формулой:

     

 

 

У 13 Контрольная работа № 2

У 14           Емкостный датчик

 

Емкостный датчик представляет собой устройство, чувствительным элементом которого является электрический конденсатор.

 Сила тока в цепи датчика определяется формулой:

 

 

Где: х_c- емкостное сопротивление датчика

    U - напряжение на входе датчика

     I  - сила тока в цепи датчика

 

Емкостное сопротивление зависит от частоты тока и емкости конденсатора:

 

 

Где: f = 50 Гц- промышленная частота тока

   π = 3,14

    С - емкость конденсатора датчика (Ф)

тогда:

т.е сила тока в цепи датчика (при неизменном значении напряжения) зависит только от величины емкости конденсатора.

Электрический конденсатор представляет устройство, состоящее из двух параллельных металлических пластин разделенных диэлектриком.

Емкость конденсатора определяется формулой:

Где: ε_о = 8,85 ·10^-12 Ф/м - электрическая постоянная

        ε- относительная диэлектрическая проницаемость

        S (м2) - площадь пластин конденсатора

        d (м)- расстояние между пластинами

 

Относительная диэлектрическая проницаемость показывает какое вещество находится между пластинами конденсатора. Меняя вещества между пластинами можно изменять емкость конденсатора и контролировать

этот процесс по изменению тока в цепи емкостного датчика.

Точно также при изменении площади пластин S и расстояния между ними d изменяется емкость конденсатора С и соответственно в цепи емкостного датчика.

Конструкция плоского конденсатора и емкостных датчиков представлены на рис 4.

 

Емкостные датчики используются для измерения уровня и определения свойств жидкости, измерения угла поворота и расстояния перемещения объекта регулирования.

 

 

 

Рис.4 а. Электрический конденсатор

 

Рис.4б. Емкостный датчик с изменяемым диэлектриком

 

Рис.4в. Емкостный датчик с изменяемой площадью пластин

Рис.4г. Емкостный датчик с изменяемым расстоянием между пластинами.