ЦП Автоматизированные системы управления и промышленная безопасность

Среди тахометров переменного тока особое место занимают индукционные тахогенераторы. Тахогенератор такого прибора представляет собой электрическую машину асинхронного типа, кот. состоит из внешнего и внутреннего магнитопровода.

В зазоре между которыми располагается статорная обмотка состоящая из обмотки возбуждение и сигнальной обмотка.

В этот тахогенератор ротор, кот обычно выполн. в виде цилиндра, при  этом оси обмоток катушек возбуждения и сигнальным расположено перпендикулярно.

С сигнальной обмотки снимается напряжение той же частоты, но амплитуда которого пропорциональны угловой скорости вращения полого ротора.

При неподвижном роторе при полн. электр. и магнит. симметрии напряжения сигнальной обмотки отсутствует.

При вращении ротора с угловой скоростью w сигнальная обмотка индуцируется.  U_c=kBwfsin2πft

Стробоскопический метод является одним из наиболее точных и часто применяется в лаб. условиях, так же используется при создании новых образцовых средств измерений. Если метку, кот находится на вращ. валу осветить вспышками света, то при совпадении числа вспышек с частотой вращения.

Если разность числа вспышек и частот вращения отличны от нуля, то метка будет вращаться с этой разностной скоростью в одну или в другую сторону в зависимости от знака радиуса. Т.к глаз позволяет замечать очень медленное движение метки то выбирая част. вспышек по сред. регулир. можно добиться остановки метки. В этом случае частота вспышек будет равной. Стробоскопический метод сводится к сравнению изм частоты с мерой. Мерой яв-ся частота вспышек. Точность изм зависит от воспроизведения и изм частот вспышек. Этот метод может привести к грубым ошибкам.

Электрические тахометры  включают тахогенератор постоянного тока и гальванометр.

Различают тахогенератор с ограниченным и неограниченным углом поворота.

С ограниченным углом поворота статор  внутри которого помещается пост. момент, кот. связывается с валом  ЭДС вращения кот. определяется  следующим соотношением

L=klw  k-коэфиц., кот. зависит от геометрических данных обмотоки метода их выполнения

Основным элементом тахогенератора с ограниченным углом  поворота является постоянный магнит, который связан с магнитопроводом, а так же обмотка якоря, коллектор со счетчиками.

Считаемое с коллектора напряжение постоянного тока считывается гальванометром, рамки кот. Имеют сопротивление R_г.Кроме этого в схему включено добавочное сопротивление.

Среди тахометров переменного тока особое место занимают индукционные тахогенераторы. Тахогенератор такого прибора представляет собой электрическую машину асинхронного типа, кот. состоит из внешнего и внутреннего магнитопровода.

В зазоре между которыми располагается статорная обмотка состоящая из обмотки возбуждение и сигнальной обмотка.

В этот тахогенератор ротор, кот обычно выполн. в виде цилиндра, при  этом оси обмоток катушек возбуждения и сигнальным расположено перпендикулярно.

С сигнальной обмотки снимается напряжение той же частоты, но амплитуда которого пропорциональны угловой скорости вращения полого ротора.

При неподвижном роторе при полн. электр. и магнит. симметрии напряжения сигнальной обмотки отсутствует.

При вращении ротора с угловой скоростью w сигнальная обмотка индуцируется.  U_c=kBwfsin2πft

Методы измерений:

1.     центробежные методы- чувствительный элемент реагирует на центробежную силу, развиваемую центробежными массами вращающимися на валу

·        конические

·        кольцевые

2.     магнитоиндукционные методы . Основаны на вихревых токах.

3.     Электрические.

·        Постоянного тока

·        Переменного тока

·        Импульсного тока

4.     Фотоэлектрические. Основаны на модуляции свойств потока вращающих перемещений.

5.     Стробоскопические. Основаны на свойстве глаза сохранения объекта на секунды после исчезновения.

Принцип действия основан на наведении вихревых токов в подвижном теле, или на неподвижное тело находящееся во вращающемся магнитном поле.

Основной частью яв-ся измерительный узел, постоянный магнит и чувствительный элемент, выполняемый в виде полого цилиндра ,в виде диска.Наиболее часто постоян. Магнит приводится во вращение, а чувствительный элемент выполняется из металла с большим удельным сопротивлением и удерживается от вращения пружиной

57. Методы измерения скоростей вращения- конический и кольцевой тахометры: область применения, принцип действия и т.д.

Методы измерений:

1.     центробежные методы- чувствительный элемент реагирует на центробежную силу, развиваемую центробежными массами вращающимися на валу

·        конические

·        кольцевые

2.     магнитоиндукционные методы . Основаны на вихревых токах.

3.     Электрические.

·        Постоянного тока

·        Переменного тока

·        Импульсного тока

4.     Фотоэлектрические. Основаны на модуляции свойств потока вращающих перемещений.

5.     Стробоскопические. Основаны на свойстве глаза сохранения объекта на секунды после исчезновения.

a) На шарнирах вращающихся вместе с осью установлены грузы, которые под действием центробежной силы расходятся , перемещают муфту и сжимают пружину. Если обозначить у –перемещение муфты и у₀- начальную длину пружины , то зависимость у=Sw²

S=mny₀(1+2r/ )/4l₁

б) При вращении оси плоскость кольца наклонена на угол ά₀. При вращении концов чиремитель занимает положение перпендикулярно оси вращения.

Противоразворачивающая сила вырабатывается пружиной ά₀=Sw²

S=mr²sin2ά₀/2l₁

Центробежные тахометры:

+ Развивают большое перестановочное усилие и поэтому применяется в качестве преобразователя в регуляторах частотного вращения

- Недистанционность, значительные погрешности, трудности регулирования и изготовления

Наиболее распространены методы:

1.     аэрометрический,

2.     компенсационные,

Основан на автоматическом уравновешивании полного давления

Р_полн=Р_ст+ρυ²/2

3.     термодинамические,

Основан на измерении температуры замороженного потока

Т_п=(1+М²/S)*Т₁

4.     турбинные,

5.     корреляционные

6.     доплеровские,

lg(1+3)+lg(2+4)=kw

w-нулевая скорость

7.     инерциальные,

Основан на измерении ускорений и однократном интегрировании пол. витков и позволяет определить абсолютную скорость

υ=n_iΔS(n/z)^-1

Приборы с электроконтактными преобразователями применяются в системах активного контроля размеров.

С измерительным штоком 2, непосредственно или через рычажную систему того или иного вида, либо зубчатую передачу, соединяется подвижный контакт 3, который взаимодействует с неподвижным контактом 4. Он (4) устанавливается на расстоянии, соответствующем полю допуска измеряемого размера.

Контакты включаются в электронную релейную схему, обеспечивающую индикацию или управление сортировкой.

Преобразователи разделяют на предельные и амплитудные. Первые предназначены для контроля размера детали и разделения деталей на группы по отклонению от заданных размеров, вторые – для контроля формы детали.

Достоинства:

относительная простота

низкая стоимость преобразователей

Недостатки:

_{невысокая надежность (из-за наличия открытых контактов})

Измерение геометрических величин: длины, углы, площади и объём. Атак же: кривизна линии разных поверхностей, шероховатость, моменты плоских и объёмных тел.

Измерение геометрической величины – самый распространённый вид измерений, особенно, в машиностроении и приборостроении. Широко используется для определения пространственного положения разнообразных объектов.

Единицы геометрических величин:

Метр, Радиан (угол, угловое перемещение). В технике часто используются мм, мкм, нм.

Внесистемные: оборот = 2π, градус. Для измерения углов так же используется конусность.

Малые значения углов указывают в мкм на 100 мм.

Приборы для измерения геометрических величин:

1. По видам измеряемых величин.

2. По назначению.

3. По используемому измерительному преобразователю.

При выборе схемы, метода измерения и конструкции прибора исходят из ряда факторов:

а) Из диапазона измерений.

б) Из требуемого предела погрешности.

в) Из условий измерений

На выбор метода и СИ сильно влияет характер изменения объекта: Допускает ли объект измерения контакт с измерительным элементом, Возможно ли установка на нём вспомогательных элементов или не допускаются такие элементы.

Учёт этих факторов позволяет разделить измерительную аппаратуру на 2-е основные группы:

1. Контактные методы измерения. 2. Бесконтактные методы измерения.

1. Широкий диапазон организационной структуры в соответствии с конкретными условиями применения.

2. Наличие магистральной системы с аппаратной реализацией ввода/вывода.

3. Простая реализация много процессорной системы.

4. Высокая скорость обработки информации.

5. Наличие дополнительных устройств расширения.

Программное обеспечение ЭВМ строится на базе систем разделения времени, диалоговой системы. Большой набор процедурно ориентировочных программ. Типовая структура ИВК:

УПТ – усилитель постоянного тока. КБР – калибратор напряжения. ЦВ – цифровой вольтметр. Ki – коммутаторы аналоговых сигналов. ГП – графопостроитель. УВВДШ – устройство ввода/вывода информации. РОШ – шина расширения. ПАУ – панель автоматического управления. УС – устройство сопряжения. Состав базового комплекта ЭВМ: CPU, ОЗУ, Устройства ввода/вывода информации, Клавиатура, Устройство внешней памяти, Устройства ввода/вывода интерфейса, Общая шина. Производительность и функции могут быть легко расширены, так как система построена по принципу открытого системного интерфейса – совокупность цепей, которые связывают различные устройства и алгоритм, который определяет порядок передачи информации. Цепи интерфейса: 1. Информационная; 2. Управляющая; 3. Адресная. Для инициализации, синхронизации и завершения операции служат сигналы квитирования. Одно из устройств ведущее, другое – ведомое (может быть несколько). На скорость передачи информации по интерфейсу оказывают влияние: алгоритм передачи, технические характеристики аппаратных средств, тип линии связи. Для модульного принципа используются только стандартные интерфейсы. Они обеспечивают совместимость: Информационную, Электрическую, Конструктивную. ИВК представляет собой совокупность программно управляемых измерительных и вспомогательных средств. Они функционируют на основе единого метрологического обеспечения.

Комплексы обеспечивают: 1. Первичную обработку результатов измерения. 2. Получение результатов косвенных, совокупных и совместных измерений. 3. Обеспечивает управление отдельными узлами в ходе экспериментальных исследований. А так же включает обработку запросов очередей, устанавливает приоритет, диалоговый режим с оператором. 4. Контроль работоспособности, включая контроль метрологических характеристик. 5. Сервисную обработку измерительной информации (таблицы, графики). 6. Хранение полученной информации. 7. Выработку управляющего воздействия.

В ИВК измерительно-вычислительные средства взаимодействуют по единому алгоритму, который обеспечивает получение, обработку и использование информации. ИВК строится на основе технических средств имеющих блочно-модульный принцип исполнения. Это обеспечивает возможность создавать ИВК с перестраиваемой структурой. Такие ИВК предназначены для автоматизированных систем управления, для автоматических систем проведения научных исследований.

Типы ИВК: 1. Универсальные. Наличие перестраиваемой структуры и развитого ПО.

2. Проблемно-ориентировочные. Для ограниченного набора однотипных задач.

3. Уникальные. Для единичных специфических задач.

Программное управление осуществляется программируемым процессором, он обеспечивает работу по алгоритму в соответствии с измерительной информацией.

Работоспособность ИВК определяется: Техническим, Математическим и Метрологическим обеспечением. В составе технологического обеспечения: Измерительные, Вычислительные и вспомогательные к измерительным средствам цифровые и цифро-аналоговые приборы. Коммутаторы, калибраторы и источники питания. Основным содержимым является алгоритм и соответствующие программы. Алгоритм предусматривает выполнение процедур обработки результатов и выполнения измерений. Программа обеспечивает функционирование ИВК. Содержит инструменты по самодиагностики комплекса и самоконтроля. Подпрограммы используются для выполнения типовых задач. В метрологическое обеспечение входит теоретическая метрология: расчёт, поверка и контроль метрологических характеристик, а так же проведение испытаний средств измерений. Образцовые средства предназначены для отраслевых стандартов – руководство метрологических указаний, которые определяются законодательными процедурами расчета, поверки и контроля метрологических характеристик, обеспечение единства измерений. Основными категории информации является информация.

1. Совместимость путём унификации и нормализации видов сигналов.

2. Метрологическая совместимость, которая предусматривает метрологическую совместимость всех средств измерения, которые используются в комплексе и обеспечивают получение количественной оценки.

3. Программная совместимость – программы и подпрограммные средства различных языков программирования. За счёт нормирования правил нормирования обмена информацией.

4. Конструктивная совместимость. Унификация используемых модулей, которая часто выполняется на единых или близких физических уровнях. Нормализация конструктивных параметров, нормализация условий их кинематического сопряжения.

5. За счёт унификации и нормализации источников питания, условий окружающей среды и т.д.

Информационная и конструктивная совместимость достигается за счёт использования стандартных интерфейсов.

Два способа реализации совместимости ИВК:

1) Для всего комплекса используется единый интерфейс той ЭВМ, которая входит в состав ИВК.

2) Для согласования измерительных и вычислительных структур используют специальный интерфейс со своим блоком управления.

Структурная организация. _{Выпускающиеся промышленностью ИВК имеют близкие принципы построения, основанные на использовании управляющих вычислительных машин. АССЕТ и интерфейсная общая шина объединяют все периферийные устройства комплекса по средством единой системы сигналов и общего канала связи. В составе периферийных устройств: Коммутаторы аналогового сигнала, ЦАП, АЦП, Графопостроитель, Устройства ввода/вывода дискретной информации, УПТ, Цифровые вольтметры. Их сопряжение осуществляется с помощью устройства сопряжения расширителя общей шины, позволяет разделить ОШ на части с одинаковыми техническими возможностями, которые реализуются при помощи наращивания периферийного оборудования. В состав комплекса входит ПАУ для проверки функционирования комплекса в статическом режиме. Построение многоуровневых ИВК может быть выполнено за счёт наращивания приборных, внутриприборных и машинных интерфейсов. Основными функциями ИВК являются: 1. Первичная обработка результатов. 2. Сервисная обработка измерительной информации. 3. Управление функционированием отдельных блоков и узлов.}