Методические указания к лабораторной работе "Датчики контроля и регулирования автоматических устройств"
Симферополь 2005
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №
К выполнению лабораторной работы студент должен быть подготовлен и знать назначение и область применения датчиков.
I. Цель работы - ознакомиться с конструкциями, устройством и принципом действия датчиков. Изучить особенности чувствительных элементов датчиков и характер входных и выходных сигналов.
Уяснить и дать сравнительную характеристику различных датчиков. В процессе выполнения работы студент углубляет знания, полученные при изучении лекционного материала и литературы по разделу "Автоматизации строительного производства".
2. Теоретические положения
Работа автоматических и автоматизированных систем и устройств начинается, с измерения какого-либо параметра машины или технологического процесса.
Автоматический контроль и регулирование технологических процессов в строительстве невозможны без применения датчиков технологической информации.
Основные функции датчиков - преобразование одной физической величины (давления, температуры, перемещения, скорости, уровня влажности и т. д.) в другую (обычно - электрическую) удобную для дистанционной передачи и дальнейшего использования исполнительными механизмами. Измеряемый параметр, воспринимаемый чувствительным элементом датчика, называется входной величиной датчика, а сигнал преобразующего элемента - выходной величиной. По входному сигналу (по назначению) различают датчики температуры, перемещения, давления и др. По выходному сигналу датчики делят на электрические и неэлектрические. Электрические датчики подразделяются на параметрические и генераторные. В параметрических датчиках под действием входного сигнала изменяется какой-либо параметр датчика (сопротивление, емкость, индуктивность) и соответственно его выходная величина. Для работы параметрических датчиков требуется внешний источник энергии.
Генераторные датчики под действием входного сигнала генерируют ЭДС и не требуют дополнительного источника энергии. Такие датчики включают термопары, фотоэлементы, генераторы напряжения. Датчики подразделяют на контактные и бесконтактные. Чувствительный элемент в контактных датчиках непосредственно соприкасается с контролируемым веществом, а в бесконтактных датчиках не соприкасается.
К бесконтактным относятся радиоактивные, ультразвуковые и фотоэлектрические датчики.
Свойства датчиков определяются статическими, динамическими и частотными характеристиками и оцениваются рядом показателей. Чувствительность датчика "К" определяют отношением изменения выходного сигнала "4 У " к изменению входного сигнала "АХ" т. е. К = лУ/дХ является размерной величиной.
У линейных датчиков чувствительность во всем рабочем диапазоне измерений одинакова, а уравнение статики имеет вид У = К X + Хо • Инерционного датчика заключается в запаздывании появления или исчезновения сигнала на выходе по сравнению с моментом появления или исчезновения сигнала на входе.
Минимальное значение входного сигнала, которое можно обнаружить с помощью датчика, составляет его порог чувствительности, а максимальное значение входного сигнала, которое может быть воспринято датчиком 'искажения и повреждения - предел преобразования. Разница между пределом преобразования и порогом чувствительности составляет динамический диапазон измерения.
На строительных машинах устанавливают электрические и неэлектрические датчики. Полученные с их помощью данные в дальнейшем используют для информирования машиниста о состоянии узлов и агрегатов машины и для автоматического регулирования контролируемых процессов. В первом случае на приборном щитке устанавливают вторичные датчики (указатели), преобразующие сигнал первичного датчика в сигнал, удобный для визуального наблюдения ( световая и стрелочная индикация ). Во втором случае датчик является частью системы автоматического регулирования.
1. Датчики перемещения используются для контроля положения конструкций, машин и механизмов, а также деформаций сооружений.
Диапазон измеряемых перемещений весьма различен - от микрометров до метров.
Наибольшее распространение получили контактные, реостатные, тензометрические, индуктивные и емкостные датчики.
1 - подвижный контакт;
2 - неподвижные контакты;
3 - перемещаемый элемент;
Рис. Контактный датчик
Контактные датчики выполняются одно или многопредельными, т. е. имеют одну или несколько пар замыкающих или размыкающих контактов. Один контакт пары неподвижен, а другой связан с перемещаемым элементом, о котором необходимо получить информацию.
Сигнал получается в виде замыкания или размыкания электрическом цепи, при этом не допускается появление дуги или искры, ведущих к разрушению контактов), а следовательно мощность устройств не должна превышать 150 мВт.
Реостатный датчик (Рис.) это переменный резистор, движок которого может совершать линейное или угловое перемещения. Закон изменения сопротивления и следовательно тока в цепи зависит от конструкции датчика и схемы включения.
1. - подвижной контакт
2. - калиброванная проволока (из сплава высокого сопротивления)
3. - изоляционный каркас
4 - напряжение питания схемы
R - полное сопротивление датчика
Rо- сопротивление добавочного резистора
PJ - электроизмерительный прибор
Рис. Реостатный датчик.
а) устройство; б) схема включения.
Индуктивный датчик перемещения.
ІІ. ДАТЧИКИ ДАВЛЕНИЯ, непосредственно воспринимающие давление жидкостей и газов основаны на преобразовании давления в механическое перемещение. В качестве воспринимающих органов датчиков давления наибольшее распространение получили упругие элементы мембраны, сильфоны, трубчатые пружины (рис. 6).
ІІІ.
Датчик угловой скорости (тахометр). Принцип.
Датчики расхода жидкости, газа или пара.
V.
3. Последовательность выполнения работы
3.1. Подробно ознакомиться с содержанием методических указаний.
3.2. Вычертить схемы датчиков с указанием наименования основных элементов
3.3. Ознакомиться с устройством и работой датчиков на образцах и макетах.
3.4. Схема и форма отчета по лабораторной работе устанавливается преподавателем в зависимости от специальности студента.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Атаев С. С. Луцкой С. Я. Технология, механизация и автоматизация строительства. М., ВШ.1990.
2. Нечаев Г. К. Автоматика и Автоматизация производственных процессов К. ВШ.1985 г.
