Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Техника arrow СРЕДСТВА АВТОМАТИЗАЦИИ И УПРАВЛЕНИЯ
Посмотреть оригинал

ВВОД И ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ИНФОРМАЦИИ В СХЕМАХ УПРАВЛЕНИЯ МЕХАНООБРАБОТКОЙ

Схемы включения измерительных датчиков в цепи измерения и управления

Датчики, измеряющие тем или иным способом параметры различных процессов производства или исследований, описывались в предыдущем разделе. Как правило, эти датчики выдают выходные сигналы, несущие информацию о ходе контролируемого процесса, в виде той или иной электрической величины. Чтобы воспринимать эти сигналы для целей измерения и сравнения или для воздействия на последующие элементы автоматической системы, необходимо использовать соответствующие схемы ввода. Входной величиной схем такого рода обычно является изменяемое активное, реактивное или комплексное сопротивление (для параметрических датчиков) или электрическое напряжение (для генераторных датчиков).

Среди большого разнообразия входных схем наибольшее распространение получили типовые схемы: мостовая, дифференциальная и компенсационная. *

Принципиальная схема неравновесного измерительного моста

Рис. 10.1. Принципиальная схема неравновесного измерительного моста

Мостовая схема обычно применяется для подключения датчиков, у которых изменение измеряемого параметра преобразуется в изменение активного, реактивного или комплексного сопротивления. Поэтому мостовые схемы могут быть реализованы как на постоянном, так и на переменном токе. Каждый из этих видов измерительных мостов может быть либо равновесным (балансным), либо неравновесным (небалансным).

Принципиальная схема неравновесного моста приведена на рис. 10.1. В таком измерительном мосте в три из четырех плеч включаются неизменяемые сопротивления Z„ Z, и Z4. Четвертым плечом моста является изменяющееся сопротивление датчика Za. Условие равновесия моста заключается в том, что произведения сопротивлений противоположных плеч моста должны быть равны. При изменении сопротивления датчика Zx это условие нарушается, и через измерительный прибор ИП, включенный в измерительную диагональ моста, начинает протекать некоторый ток. По величине этого тока можно судить о комплексном сопротивлении используемого параметрического датчика, являющемся его выходной величиной.

Принципиальная схема равновесного измерительного моста

Рис. 10.2. Принципиальная схема равновесного измерительного моста

Другой разновидностью измерительного моста является равновесная или балансная схема, которая приведена на рис. 10.2.

В такой схеме изменение сопротивления датчика Za уравновешивается изменением сопротивлений Z, и Z4 в соседних плечах измерительного моста за счет перемещения движка балансирующего резистора ZB. Ток через прибор, включенный в измерительную диагональ моста, при этом не измеряется. Регистрируется лишь факт, что этот ток равен 0, значит, мост уравновешен, и дальнейшее перемещение движка по балансирующему реостату ZB следует прекратить. Прибор, включенный в измерительную диагональ моста, в данном случае является лишь нуль-индикатором (НИ). В качестве нуль-индикаторов обычно применяются микроамперметры или гальванометры. Выходной же величиной такой измерительной схемы является величина перемещения движка по балансирующему сопротивлению.

Дифференциальные схемы, как правило, работают на переменном токе. Практическое использование таких измерительных схем уже описывалось в предыдущем разделе. Вообще дифференциальной схемой называют электрическую цепь, состоящую из двух контуров, каждый из которых содержит собственный источник ЭДС, причем токи, порождаемые этими ЭДС, направлены навстречу друг другу. Измерительный прибор включается в ветвь цепи, общую для обоих контуров. Он реагирует на разность токов от этих источников ЭДС. Когда сигнала от датчика нет, эти ЭДС и сопротивления контуров полностью симметричны, и ток через измерительный прибор равен 0.

В принципе можно либо менять сопротивления одного или обоих контуров при неизменных ЭДС этих контуров, либо менять одну или обе ЭДС этих контуров при неизменных сопротивлениях обоих контуров. Выбор того или иного режима работы дифференциальной схемы определяется типом используемого датчика. Например, при использовании индуктивных датчиков они могут быть включены в один, а чаще в оба измерительных контура, что соответствует тому режиму, когда изменяется ЭДС контуров.

Дифференциальные схемы применяют при необходимости сравнения двух величин и установления факта их несовпадения или для определения знака разности двух величин. Они также применяются тогда, когда требуется не определять абсолютное значение контролируемой величины, а следить за ее движением в некотором диапазоне.

По сравнению с мостовой дифференциальная схема имеет большую чувствительность.

Компенсационная схема применяется тогда, когда необходимо с высокой точностью измерить изменение малых ЭДС, например, создаваемых генераторными датчиками, или отреагировать на это изменение.

Идея принципа компенсации состоит в том, что измеряемая ЭДС уравновешивается (компенсируется) равным и противоположным по знаку напряжением, значение которого может быть определено с большой точностью. В простейшей компенсационной схеме компенсирующее напряжение подбирается с помощью потенциометра таким образом, чтобы уловить равенство нулю тока, протекающего через нуль-индикатор.

Подбор этого напряжения может производиться вручную или автоматически, как это делается в так называемых автоматических потенциометрах, иногда так и называемых автоматическими компенсаторами.

Схема автоматического компенсатора, предназначенного для измерения выходного сигнала такого генераторного датчика как термопара, приведена на рис. 10.3. Схема работает следующим образом. ТермоЭДС ?,, снимаемая с термопары, компенсируется напряжением, снимаемым с диагонали измерительного моста постоянного тока между движком реохорда (измерительного по-

Схема автоматического компенсатора

Рис. 10.3. Схема автоматического компенсатора

тенциометра) RB и вершиной измерительного моста, обозначенной на рис. 10.3 как б. Другая диагональ этого моста запитывается от стабилизированного источника постоянного тока. В одно из плеч измерительного моста включен терморезистор R4 (обычно он изготавливается из меди или никеля, тогда как остальные три резистора моста изготавливаются из манганина, который обладает малым температурным коэффициентом). Терморезистор расположен вблизи свободных концов термопары Г, и осуществляет температурную компенсацию.

В процессе измерения поступающая с датчика величина ?, сравнивается с компенсирующим напряжением. Если они не равны между собой, то возникшее отличное от нуля напряжение дисбаланса преобразуется в вибропреобразователе ВП в напряжение переменного тока и через трансформатор Тр1 подается на усилитель А, выходы которого запитывают реверсивный электродвигатель М. Этот двигатель кинематически связан с движком балансирующего реохорда RB, включенного в соседние плечи измерительного моста. Электродвигатель М перемещает движок балансирующего реохорда Rb в таком направлении, чтобы свести к нулю напряжение дисбаланса измерительного моста. Только в этом случае электродвигатель М будет находиться в покое.

Преобразование постоянного напряжения дисбаланса в переменное необходимо не только для того, чтобы, используя трансформатор Тр1, согласовать это напряжение со входом усилителя А, но и для того, чтобы избежать «дрейфа нуля». Это явление, характерное для всех аналоговых схем постоянного тока, заключается в появлении (изменении) выходного сигнала при неизменном входном сигнале.

Вибропреобразователь состоит из шарнирно закрепленного якоря, постоянного магнита с полюсами N и S и обмотки возбуждения, запитываемой обычно переменным током промышленной частоты (для России стандартная промышленная частота составляет 50 Гц). Переменное магнитное поле, создаваемое обмоткой возбуждения, взаимодействует с полем постоянного магнита и заставляет якорь вибрировать с промышленной частотой. В процессе вибрации якорь замыкает то одну, то другую пару неподвижно установленных контактов и поочередно включает в диагональ измерительного моста то одну, то другую половину входной обмотки трансформатора Тр 1 (на рис. 10.3 этой диагонали соответствует напряжение между точками а и б). Токи в этих двух половинах первичной обмотки текут в противоположных направлениях, поэтому они индуцируют во вторичной обмотке трансформатора Тр1 переменное напряжение, пропорциональное разности этих токов, т. е. пропорциональное напряжению дисбаланса измерительного моста. Фаза напряжения, индуцируемого во вторичной обмотке этого трансформатора, а значит, и направление вращения электродвигателя М, определяется знаком напряжения дисбаланса.

В цепь измерительной термопары 7j также параллельно включают электрическую емкость, а последовательно — резистор. Вместе эта емкость и резистор образуют так называемый Г-об- разный фильтр, служащий для защиты термопары от высокочастотных помех. С электродвигателем М можно кинематически связывать также индицирующие стрелки и перья самопишущих приборов.

Применяются также автоматические компенсаторы, в которых подключение для балансировки выходного параметра датчика и уравновешивающего напряжения происходит периодически, а не является чем-то постоянным. Циклический характер функционирования подобных схем позволяет использовать их для опроса нескольких датчиков.

 
Посмотреть оригинал
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
< Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая >
 

Популярные страницы