- •1. Автоматика и обобщенные характеристики элементов систем автоматики
- •Характеристики управления элементов сау
- •1.2. Основные параметры элементов
- •2. Генератор постоянного тока
- •3.1. Параметры управляемого вентиля-тиристора
- •3.2 Однополупериодные схемы выпрямления однофазного тока
- •3.3. Двухполупериодные схемы выпрямления однофазного тока
- •3.4. Трехфазная однотактная схема выпрямления тока (трехфазная схема со средней точкой, трехфазная нулевая трехпульсная схема)
- •3.5. Трехфазная двухтактная вентильная схема (схема Ларионова)
- •4. Инверторы
- •4.1. Однофазный инвертор со средней точкой
- •Входная и ограничительная характеристики инвертора. Зависимость входного постоянного напряжения (собственной противо эдс) от тока является входной характеристикой инвертора.
- •4.2. Инверторы напряжения
- •4.3. Инверторы тока
- •5. Составные многофазные схемы выпрямления
- •6. Узлы коммутации однооперационных тиристоров
- •8. Регуляторы переменного напряжения
- •8.1. Классификация регуляторов переменного напряжения
- •8.2. Тиристорные регуляторы напряжения переменного тока
- •8.3. Регуляторы с вольтодобавкой
- •8.4. Регуляторы с широтно-импульсным способом регулирования
- •8.5. Регуляторы с коэффициентом преобразования по напряжению больше единицы (повышающие и повышающе-понижающие регуляторы)
- •9. Преобразователи частоты
- •9.1. Непосредственные преобразователи частоты на вентилях с неполным управлением
- •9.2. Непосредственные преобразователи частоты на вентилях с полным управлением и циклическим методом формирования кривой выходного напряжения
- •9.3. Непосредственные преобразователи частоты с коэффициентом преобразования по напряжению больше единицы (повышающие циклоконверторы)
- •9.4. Спч с промежуточным звеном постоянного тока
- •10. Структурные схемы систем управления преобразовательных устройств
- •10.1. Системы управления выпрямителей и зависимых инверторов
- •10.2. Системы управления преобразователей частоты с непосредственной связью
- •10.3. Системы управления автономных инверторов
- •10.4. Системы управления регуляторов-стабилизаторов
- •11. Аналоговые регуляторы
- •12. Микропроцессорные системы в преобразовательной технике
- •13. Последовательностные цифровые устройства: триггеры, счетчики, память.
- •13.1. Триггеры
- •Контрольные вопросы и задания
- •13.2. Счетчики
- •14. Запоминающие устройства на основе интегральных микросхем
- •14.1. Интегральные микросхемы ис озу
- •14.2. Интегральные микросхемы ис пзу
- •9.1.1.1. Аналого-цифровые, цифро-аналоговые преобразователи
- •15.1. Аналого-цифровые преобразователи (ацп)
- •Параллельные ацп
- •Последовательные ацп
- •Последовательно-параллельные ацп
- •15.2. Цифро-аналоговые преобразователи
- •16. Датчики
- •16.1. Типы электрических датчиков
- •16.2. Структурные схемы датчиков
- •16.3. Потенциометрические датчики
- •16.4. Пьезоэлектрические датчики
- •16.5. Фотоэлектрические датчики
- •16.6. Радиотехнический датчик
- •16.7. Датчики температуры
- •16.8. Электромагнитные датчики
- •16. 9. Схемы усилителей для датчиков на основе оу
- •3.1. Параметры управляемого вентиля-тиристора 30
- •4.1. Однофазный инвертор со средней точкой 63
- •394026 Воронеж, Московский просп., 14
16. Датчики
16.1. Типы электрических датчиков
Электрические датчики относятся к наиболее важным элементам систем автоматики. С помощью датчиков контролируемая или регулируемая величина преобразуется в сигнал, в зависимости от изменения которого и протекает весь процесс регулирования. Наибольшее распространение в автоматике получили датчики с электрическим выходным сигналом. Объясняется это прежде всего удобством передачи электрического сигнала на расстояние, его обработки и возможностью преобразования электрической энергии в механическую работу. Кроме электрических, распространение получили механические, гидравлические и пневматические датчики.
Входным сигналом датчиков могут быть самые различные физические величины: механическое перемещение, скорость, сила, температура, давление, расход, влажность и др. В зависимости от вида входного сигнала различают датчики перемещения, скорости, силы, температуры и др. Это электрические датчики неэлектрических величия. При автоматизации электросетей и электроустановок возникает необходимость в получении сигналов, соответствующих току, напряжению, мощности и другим электрическим величинам. Для этого используют датчики тока, напряжения, мощности и др. В них одна электрическая величина — входной сигнал — преобразуется в другую электрическую величину — выходной сигнал.
По характеру формирования электрического выходного сигнала электрические датчики делятся на параметрические (пассивные) и генераторные (активные). В параметрических датчиках изменение входного сигнала вызывает соответствующее изменение какого-либо параметра электрической цепи (активного сопротивления, индуктивности, емкости). Генераторные датчики являются источниками электрической энергии, зависящей от входного сигнала.
Принята классификация электрических датчиков в зависимости от принципа действия или метода, используемого при преобразовании входного сигнала в электрический выходной сигнал. В соответствии с этим электрические датчики подразделяют на: потенциометрические, тензометрические, электромагнитные, пьезоэлектрические, емкостные, термоэлектрические, фотоэлектрические, ультразвуковые и др. Надо отметить, что этот ряд непрерывно расширяется — все новые и новые физические явления используются для преобразования входных сигналов с развитием науки, техники, технологии, появлением новых материалов.
По характеру изменения выходного сигнала различают датчики непрерывного (аналогового) и дискретного типа.
Независимо от значения и типа ко всем электрическим датчикам предъявляются определенные технические требования. Основными из них являются надежность, точность, чувствительность, быстродействие, минимальные габариты, масса.
Датчики различают также по диапазону изменения входного сигнала. Например, одни электрические датчики температуры предназначены для измерения температуры от 0 до 100 °С, а другие — от 0 до 1600 °С. Очень важно, чтобы диапазон изменения выходного сигнала был при этом одинаков (унифицирован) для разных приборов. Унификация выходных сигналов датчиков позволяет использовать общие усилительные и исполнительные элементы для самых разных систем автоматики. В нашей стране такая унификация проведена путем создания Государственной системы приборов и средств автоматизации (ГСП). Унификация элементов и блоков ГСП ускоряет процесс проектирования и изготовления систем автоматики, повышает технологичность конструкций, упрощает комплектацию, монтаж и эксплуатацию автоматических систем. Иными словами, применение элементов и блоков ГСП для систем автоматики экономически выгодно.
Характеристики.
Основные характеристики датчиков-статическая характеристика, чувствительность, порог чувствительности, динамическая характеристика, погрешность преобразования, выходная мощность, выходное сопротивление.
Статическая характеристика показывает зависимость выходной величины y от входной величины x:
y=f(x). (16.1)
Чувствительность, или коэффициент преобразования, представляет отношение выходной величины y к входной величине x. Для датчиков с линейной статической характеристикой чувствительность постоянна:
kc =y/x. (16.2)
Для датчиков с нелинейной характеристикой чувствительность называют дифференциальной и для разных точек характеристики определяют по формуле
kд =dy/dx=∆y/∆x . (16.3)
Порогом чувствительности называют минимальную величину на входе датчика, которая вызывает изменение его выходной величины.
Абсолютной погрешностью датчика (ошибкой) называют разность между действительным значением выходной величины y` и ее значением y, полученным с помощью датчика, ∆y=y` - y, относительной погрешностью – величину:
γ=∆y/y (16.4)
Динамические характеристики датчиков определяются по динамическим (временным и частотным) характеристикам (АЧХ, ФЧХ, передаточные, переходные, весовые функции).