Слайд 1Часть 2
ТЕХНИЧЕСКИЕ
СРЕДСТВА АВТОМАТИКИ
(ТСА)
Слайд 2Функции ТСА
Технические средства автоматизации выполняют следующие функции:
сбор и преобразование информации
о состоянии процесса;
передачу информации по каналам связи;
преобразование, хранение и обработку
информации;
формирование команд управления в соответствии с выбранным законом (алгоритмом);
воздействие на управляемый процесс с помощью исполнительных механизмов.
Слайд 3Классификация ТСА
По выполняемой функции ТСА делятся на:
Первичные преобразователи – датчики.
Усилители.
Управляющие
устройства.
Исполнительные устройства.
Слайд 4датчики
Первичный преобразователь – чувствительный элемент, преобразующий измеряемые параметры среды в
электрический сигнал.
Датчик – законченное изделие на основе первичного преобразователя, включающее,
в зависимости от потребности, устройства усиления сигнала, линеаризации, калибровки, аналого-цифрового преобразования и интерфейса для интеграции в системы управления.
Понятие датчик близко к понятиям измерительный инструмент и измерительный прибор, но показания этих приборов в основном читаются человеком, а датчики, как правило, используются в автоматическом режиме.
Слайд 5Классификация датчиков
По виду выходных величин:
активные (генераторные);
пассивные (параметрические).
Пример активного датчика –
активный датчик движения ИК-барьер ABT-100; работает на принципе разнесенных датчиков:
приемника и передатчика. Передатчик посылает невидимый инфракрасный луч на приемник, при прерывание сигнала срабатывает сигнал тревоги.
Пример пассивного датчика – ИК датчик движения, обнаруживающий присутствие человека. Принцип работы основан на отслеживании уровня ИК-излучения в поле зрения датчика.
Слайд 6Классификация датчиков
По измеряемому параметру:
датчики давления;
расхода;
уровня;
температуры;
концентрации ;
перемещения;
угла поворота;
фотодатчики и др.
Слайд 7Классификация датчиков
По принципу действия:
оптические (фотодатчики);
магнитоэлектрические (на основе эффекта Холла);
пьезоэлектрические;
тензопреобразователи;
емкостные;
потенциометрические;
индуктивные.
Слайд 8Классификация датчиков
По характеру выходного сигнала:
дискретные;
аналоговые;
цифровые;
импульсные.
По среде передачи сигналов:
проводные;
беспроводные.
Слайд 9Основные характеристики датчиков
Выбирая датчики, надо учитывать следующие их характеристики:
функциональную зависимость
между входным и выходным сигналом – статическую характеристику датчика;
чувствительность;
порог чувствительности
– наименьшее изменение входной величины, вызывающее изменение величины выходного сигнала;
погрешности датчика (основная и дополнительная);
динамические характеристики, определяющие поведение датчика при быстрых изменениях входной величины.
Слайд 10Статическая характеристика датчика
Пример – термосопротивление: сопротивление металла линейно зависит от
температуры:
где
(для Pt100).
Слайд 11Чувствительность датчика
Чувствительность датчика – это отношение изменения выходного сигнала y
к изменению входного сигнала x:
Чувствительность датчика зависит от вида его
статической характеристики y = f(x) . Желательно, чтобы характеристика была линейной.
У датчиков с линейной характеристикой чувствительность постоянна во всем диапазоне измерений, что дает возможность делать шкалу прибора равномерной
Слайд 12Динамическая характеристика датчика
Динамическая характеристика (инерционность) – определяет, как быстро датчик
реагирует на изменения входного сигнала.
Динамическая характеристика обычно определяется значениями постоянной
времени T и временем запаздывания τ.
Слайд 13Омические датчики
Омические (резистивные) датчики – принцип действия основан на изменении
их активного сопротивления при изменении длины l, площади сечения S
или удельного сопротивления ρ:
Омические датчики делятся на:
потенциометрические;
тензометрические;
угольные.
Слайд 14Омические датчики (потенциометрические)
Представляют собой резистор с изменяющимся активным сопротивлением. Входной
величиной датчика является перемещение контакта, а выходной – изменение его
сопротивления. Подвижный контакт механически связан с объектом, перемещение (угловое или линейное) которого необходимо преобразовать.
Слайд 15Омические датчики (тензометрические)
Служат для измерения механических напряжений, небольших деформаций, вибрации.
Действие тензорезисторов основано на тензоэффекте, заключающемся в изменении активного сопротивления
проводниковых и полупроводниковых материалов под воздействием приложенных к ним усилий.
Пример – тензометрический
датчик веса.
Слайд 16Омические датчики (угольные)
Угольный датчик – для измерения силы. Преобразует передаваемое
на него усилие в электрическое сопротивление.
Угольный датчик собирается из
графитовых дисков в столбик. На концах столбика располагаются контактные диски и упоры, через которые
передается давление на
диски.
Слайд 17Омические датчики (угольные)
Электрическое сопротивление угольного датчика состоит из сопротивления самих
дисков и переходных контактных сопротивлений между угольными дисками.
Величина переходного
контактного сопротивления зависит от величины сжимающей силы. Чем больше сила, сжимающая угольные
диски, тем контактное
сопротивление меньше.
Слайд 18Электромагнитные датчики
Электромагнитные датчики основаны на использовании зависимости характеристик магнитной цепи
(магнитного сопротивления, магнитной проницаемости, магнитного потока и др.) при механическом
воздействии на элементы этой цепи.
Делятся на:
индуктивные;
трансформаторные;
магнитоупругие.
Слайд 19Электромагнитные датчики (индуктивные)
Принцип действия основан на изменении амплитуды колебаний генератора
при изменении ширины воздушного зазора активной зоны.
Выходным параметром является изменение
индуктивности (или полного сопротивления) обмотки, надетой на сердечник.
Слайд 20Электромагнитные датчики (трансформаторные)
Трансформаторный датчик можно рассматривать как трансформатор, у которого
коэффициент трансформации изменяется за счет изменения коэффициента взаимоиндуктивности М между
его обмотками.
Такие датчики применяются
для преобразования в
электрический сигнал
(напряжение переменного тока)
небольших линейных и
угловых перемещений.
Слайд 21Электромагнитные датчики (магнитоупругие)
Магнитоупругий датчик – измерительный преобразователь механических усилий (деформаций)
или давления в электрический сигнал. Действие основано на использовании зависимости
магнитных характеристик некоторых материалов (например, пермаллоя, инвара) от механических напряжений в них.
Рабочий элемент –
магнитопровод (сердечник),
магнитная проницаемость
которого зависит от
приложенного усилия F.
Слайд 22Емкостные датчики
В емкостном датчике изменение измеряемой величины преобразуется в изменение
ёмкости конденсатора.
Ёмкостные датчики получили широкое
распространение там, где необходимо
контролировать
появление
слабопроводящих жидкостей,
например воды. Это датчики влажности,
уровня жидкости, датчики дождя в
автомобилях.
Пример – емкостной датчик влажности
HIH-4000.
Слайд 23Датчики уровня
Датчики уровня – это устройства, позволяющие отслеживать количество жидкого
или сыпучего вещества по уровню его поверхности в некоторой ёмкости.
По
принципу действия датчики уровня бывают:
емкостные;
поплавковые;
радарного типа;
ультразвуковые;
гидростатические;
вибрационные.
Слайд 24Емкостной Датчик уровня
В основе работы – свойство конденсатора изменять свою
ёмкость при изменении состава и распределения материала диэлектрика,
разделяющего пластины
конденсатора.
Конденсатор
помещён в жидкость,
которая может свободно
проникать в
пространство между
пластинами.
Слайд 25Емкостной Датчик уровня
При изменении уровня жидкости изменятся суммарная ёмкость конденсатора.
Достоинства:
надежность,
долговечность, так как
нет подвижных
элементов.
Недостаток: показания
сильно зависят от
температуры.
Слайд 26Поплавковый датчик уровня (дискретный)
Вдоль направляющей вслед за уровнем жидкости перемещается
поплавок, содержащий постоянный магнит.
Внутри направляющей
имеются герконовые
реле.
Приближение поплавка
к
герконовому реле
вызывает его
срабатывание.
Датчик сообщает, достиг
ли уровень жидкости
конкретной отметки или
нет.
Слайд 27Ультразвуковые датчики уровня
Встроенные электронные схемы
генерируют ультразвуковой
импульс, который проходит
через
воздух в резервуаре.
Импульс отражается от границы
жидкость/воздух назад
к сенсору.
За счет измерения времени за
которое возвращается отраженный
сигнал вычисляется расстояние до
жидкости в резервуаре.
Слайд 28датчики уровня
радарного типа
По принципу работы – похожи на
ультразвуковые датчики.
В
отличие от ультразвуковых
датчиков испускается
электромагнитный импульс
радиодиапазона.
Достоинства: нет подвижных
элементов,
нет контакта с жидкой
средой, работа с любой
жидкостью, точность.
Недостаток: высокая цена.
Слайд 29Гидростатические датчики уровня
Гидростатические датчики
уровня представляют собой
датчик давления, который
находится на дне резервуара и
измеряет давление воды.
Данное давление
прямо
пропорционально уровню воды.
Гидростатические датчики
измеряют текущее значение
уровня. Применяются для измерения уровня как чистой воды, так и для сточных вод.
Слайд 30Вибрационные датчики уровня
Вибрационный датчик уровня
состоит из вилки
(чувствительный элемент)
и
преобразователя.
Принцип работы: вибрационная
вилка вибрирует под
пьезоэлектрическим воздействием
на
своей механической резонансной
частоте (измеряется встроенной
электроникой). Если зонд покроется загружаемым материалом - жидкостью или сыпучими продуктами, то это приведет к изменению частоты и амплитуды колебаний, что зафиксирует электроника.
Слайд 31Датчики давления
По принципу работы датчики давления бывают:
тензометрические;
пьезорезистивные;
емкостные;
индуктивные, резонансные и др.
Слайд 32Тензометрические датчики давления
Чувствительный элемент – мембрана с тензорезисторами, соединенными в
мостовую схему.
Под действием давления измеряемой среды мембрана прогибается, тензорезисторы меняют
свое сопротивление, что приводит к разбалансу моста.
Слайд 33Пьезорезистивные датчики давления
Чувствительный элемент –
включенный в мостовую схему
пленочный
пьезорезистор.
Пьезорезистор – изменяет свое
сопротивление в зависимости от
внешнего давления (не
путать с
тензорезистором – там
сопротивление изменяется в
зависимости от деформации
самого элемента).
Слайд 34Емкостной датчик давления
Принцип – изменение емкости конденсатора при изменении расстояния
между обкладками под действием давления (мембрана прогибается).
Достоинства: простота, точность.
Недостаток: нелинейная
зависимость между давлением и емкостью.
Слайд 35Датчики расхода (расходомеры)
Используется свойство
звуковых волн
изменять скорость
своего распространения
в подвижной среде.
Если установить источник
(A) и приёмник (B)
ультразвука
со смещением ,
то о скорости потока можно
судить по изменению скорости распространения звуковой волны вдоль отрезка AB.
Слайд 36Расходомер на эффекте Допплера
Частота ультразвука,
которую фиксирует
приёмник, изменяется в
зависимости от скорости
потока, исходная частота
источника остаётся
неизменной.
Частота сигнала
на выходе
из смесителя является
разностью частот
исходного и принятого
сигнала – по этой величине
можно однозначно судить о
локальной скорости вещества в потоке.
Слайд 37Электромагнитный расходомер
Если жидкость проводит ток, её
перемещение поперёк линий
магнитного
поля приведёт к
возникновению ЭДС,
пропорциональной скорости
потока.
Электромагниты установлены так,
чтобы
линии магнитного потока
были перпендикулярны перемещению жидкости по трубе.
Электроды фиксируют наведенную движением потока ЭДС.
Слайд 38Фотоэлектрические датчики
Фотоэлектрические датчики (фотодатчики) используются в автоматике для преобразования в
электрический сигнал различных неэлектрических величин: механических перемещений, скорости размеров движущихся
деталей, температуры, освещенности, прозрачности жидкой или газовой среды и т. д.
Фотодатчик в общем
случае состоит из
фотоэлектрического
первичного
преобразователя
(фотоэлемента), источника
света и оптической системы.
Слайд 39Фотоэлектрические датчики
Фотодатчики, у которых световой поток изменяется за счет перемещения
объекта управления или изменения размеров объекта.
Источник света 1 и оптическая
система 2 формируют параллельный и равномерный световой поток Ф.
В этом световом потоке
помещается деталь З или
заслонка 4, связанная
механически с ОУ и
перекрывающая часть
светового потока. При
изменении размера детали d
или при перемещении заслонки
изменяется количество света,
попадающего на фотоэлемент 5.
Пример: датчик, регистрирующий прохождение человека через турникет метро.
Слайд 40Фотоэлектрические датчики
Фотодатчики, у которых световой поток создается объектом управления.
Световой поток,
излучаемый ОУ, содержит информацию об управляемой величине объекта 1. Оптическая
система 2 собирает и фокусирует световой поток на светочувствительную поверхность фотоэлемента З.
Пример: датчик наличия
пламени в топке.
Слайд 41Фотоэлектрические первичные преобразователи
Фотоэлектрические первичный преобразователь (чувствительный элемент) – основной элемент
фотодатчика, который непосредственно превращает свет в электрический сигнал.
Фоторезистор: его сопротивление
изменяется в зависимости
от интенсивности
падающего на
него излучения.
Слайд 42Фотоэлектрические первичные преобразователи
Фотодиод – полупроводниковый диод, в котором оптического излучения
поглощается в области р-n – перехода. Работа основана на фотовольтаическом
эффекте.
При поглощении излучения связанные электроны и дырки разрываются, образуются
свободные электроны и дырки.
Свободные дырки «уходят»
в p-область и далее к «минусу»
источника, свободные
электроны – в n-область и далее
к «плюсу» . Возникает фототок,
сила которого зависит от
интенсивности излучения.
Слайд 43Фотоэлектрические первичные преобразователи
Фототранзистор – фотогальванический приемник излучения с внутренним усилением,
который имеет структуру транзистора.
Световой поток поглощается в базе, где при
этом генерируются пары носителей заряда. В результате этого происходит усиление тока коллектора. Коэффициент усиления пропорционален интенсивности падающего светового потока.
Слайд 44Управляющие устройства автоматики
Программируемый логический контроллер – микросхема, предназначенная для управления
электронными устройствами (датчиками, реле и др.).
Функция ПЛК в системе автоматики
– управляющее устройство.
ПЛК считывает сигналы датчиков, анализирует их и в соответствии с заданной
программой (алгоритмом,
законом регулирования)
вырабатывает управляющие
сигналы для исполнительных
механизмов (реле,
эл.-двигателей).
Слайд 45ТИПЫ ПЛК
Основным показателем ПЛК является количество каналов ввода-вывода. По этому
признаку ПЛК делятся на следующие группы:
нано-ПЛК (менее 16 каналов);
микро-ПЛК (более
16, до 100 каналов);
средние (более 100, до 500
каналов);
большие (более 500 каналов).
Слайд 46ТИПЫ ПЛК
По расположению модулей ввода-вывода ПЛК бывают:
1. Моноблочные: модули
ввода-вывода соединены в
единое целое с контроллером.
2. Модульные: общая корзина
(шасси), в которой
располагаются центральный
процессор и сменные модули
(слоты) ввода-вывода;
состав модулей выбирается
пользователем в зависимости
от решаемой задачи.
Типовое количество слотов для
сменных модулей - от 8 до 32.
Слайд 47ТИПЫ ПЛК
По расположению модулей ввода-вывода ПЛК бывают:
3. Распределенные: модули
ввода-вывода выполнены в отдельных корпусах, соединяются с модулем контроллера по
сети (обычно на основе интерфейса
RS-485) и могут быть
расположены на
расстоянии до 1,2 км от
процессорного модуля.
Слайд 48ТИПЫ ПЛК
По конструктивному исполнению и способу крепления контроллеры делятся на:
Панельные
(для монтажа на панель или дверцу шкафа).
Для монтажа на DIN-рейку
внутри шкафа.
Для крепления на стене.
Стоечные – для монтажа в стойке.
Бескорпусные (обычно одноплатные).
Слайд 49ТИПЫ ПЛК
По способу программирования контроллеры бывают:
программируемые с лицевой панели контроллера;
программируемые
переносным программатором;
программируемые с помощью дисплея, мыши и клавиатуры;
программируемые с помощью
персонального компьютера.
Слайд 50Архитектура плк
Архитектура ПЛК – это
набор его основных
компонентов и связей
между ними.
Типовой состав ПЛК
включает центральный
процессор (ЦПУ), память
(ОЗУ, ПЗУ),
сетевые интерфейсы и
устройства ввода-вывода,
иногда – пульт оператора.
Слайд 51Архитектура плк
Сторожевой таймер
представляет собой счетчик,
который считает импульсы
тактового
генератора и в
нормальном режиме
периодически сбрасывается
в нуль (перезапускается)
работающим
процессором.
Если процессор "зависает",
то сигналы сброса не
поступают в счетчик, он
продолжает считать и при
достижении некоторого порога
вырабатывает сигнал "Сброс" для
перезапуска "зависшего" процессора.
Слайд 52Архитектура плк
Часы реального времени
(РВ) представляют собой
кварцевые часы, которые
питаются от батарейки и
поэтому продолжают идти
при выключенном ПЛК.
Часы РВ используются
для управления уличным
освещением в зависимости
от времени суток, в
системах охраны
объектов и других случаях,
когда необходима привязка
данных или событий к
астрономическому времени.
Слайд 53питание плк
Стандартными
напряжениями питания ПЛК
являются напряжения 12 В,
24
и 48 В.
Источником электрической
энергии обычно является
промышленная сеть
220В,
50 Гц.
Отдельная батарейка – для
питания часов РВ.
Слайд 54Языки программирования ПЛК
Языки программирования (графические):
LD – язык релейных схем;
FBD –
язык функциональных блоков;
SFC – язык диаграмм состояний.
Слайд 55Языки программирования ПЛК
Языки программирования (текстовые): ассемблер, С, С++, Pascal, Basic
и др.
Слайд 56Преимущества ПЛК
ПЛК - помогают снизить влияние человеческого фактора на управляемый
процесс, сократить персонал, уменьшить расход сырья, точнее управлять процессом и
улучшить за счет этого качество выходного продукта; накопление и хранение данных, формирование сигналов тревог.
ПЛК поддерживают большое количество датчиков и исполнительных механизмов, могут управлять технологическим процессом по различным алгоритмам регулирования.
Слайд 57Исполнительные устройства систем автоматики
Исполнительное устройство (ИУ) – устройство системы автоматического
управления, воздействующее на процесс в соответствии с получаемой командной информацией.
Исполнительное устройство – передает воздействие с управляющего устройства на объект управления.
К основным блокам ИУ относятся исполнительный механизм (ИМ) и регулирующий орган (РО).
Исполнительные устройства подразделяются на:
пневматические;
гидравлические;
электрические.
Слайд 58Пневматические исполнительные устройства
Пневматические исполнительные устройства предназначены для преобразования энергии сжатого
воздуха в механическое линейное перемещение или вращение.
Пневматические исполнительные устройства бывают:
двухпозиционные
– имеют 2 крайних положения рабочего органа;
многопозиционные;
поворотные.
Слайд 59Пневматические исполнительные устройства
Пневматические исполнительные устройства бывают:
одностороннего действия (возврат в исходное
положение – механической пружиной);
двухстороннего действия.
Слайд 60Пневматические исполнительные устройства
Передача энергии в пневмоприводе происходит следующим образом:
Приводной двигатель
передаёт вращающий момент на вал компрессора, который сообщает энергию рабочему
газу.
Рабочий газ по пневмолиниям через регулирующую аппаратуру поступает в пневмодвигатель, где пневматическая энергия преобразуется в механическую.
Отработавший газ выбрасывается в окружающую среду.
Слайд 61Пневматические исполнительные устройства
Достоинства пневмопривода:
отсутствие необходимости возвращать рабочее тело (воздух) назад
к компрессору;
пожаробезопасность и нейтральность рабочей среды;
простота и экономичность, обусловленные дешевизной
рабочего газа.
Недостатки пневмопривода:
нагревание и охлаждение рабочего газа при сжатии в компрессорах и расширении в пневмомоторах;
невысокие КПД, точность срабатывания и плавность хода.
Слайд 62Пневматические исполнительные устройства
Использование пневматических ИУ:
в кормоцехах, где комбикормовая пыль
является взрывоопасной;
в местах повышенной влажности;
запорные устройства для управления потоками жидкого
корма на промышленных свиноводческих комплексах.
Слайд 63гидравлические исполнительные устройства
Гидравлический привод – приведения в движение машин и
механизмов посредством гидравлической энергии.
Слайд 64Электрические исполнительные устройства
Электрические ИУ – ИУ, использующие электрическую энергию.
Назначение –
управление дроссельными заслонками, клапанами, задвижками, шиберами и т.д.
Слайд 65Шаговый электродвигатель
Шаговый электродвигатель – это электромеханическое устройство, преобразующее сигнал управления
в угловое (или линейное) перемещение ротора с фиксацией его в
заданном положении без устройств обратной связи.
Сфера применения шаговых двигателей: подача пленки и изменение масштаба изображения в камерах,
факсимильные аппараты,
принтеры, копировальные
машины, лотки подачи и
сортировщики бумаги,
дисководы, автомобилестроение,
светотехническое оборудование,
теплотехника, станки с ЧПУ.
Слайд 66Шаговый электродвигатель
Управление двигателем достигается путём чередования распределения полярностей на обмотках.
При
подаче на обмотку напряжения одной полярности вокруг неё создаётся положительное
электромагнитное поле, противоположной полярности – отрицательное.
Слайд 67Шаговый электродвигатель
В процессе чередования полярностей на обмотках шагового двигателя его
ротор на каждом шаге поворачивается на определённый угол (на предыдущем
рисунке он равен 360 / 6 = 60°, или 6 шагов на оборот).
Угол поворота современных шаговых двигателей равен 1,8°, что достигается пространственным распределением обмоток фазы по окружности ротора, т.е. части одной обмотки сосредотачиваются в различных местах статора
В зависимости от способа чередования полярностей на обмотках статора может меняться направление вращения ротора.
Слайд 68Электромагнитная муфта
Часто электродвигатель
соединяется с
регулирующим органом с
помощью муфты.
Муфта служит
для
передачи механической энергии с одного вала на другой.
В электромагнитной
муфте соединение ведущей и ведомой частей происходит не жестко механически, а за счет упругих сил электромагнитного поля.
Слайд 69Электромагнитная муфта
Это позволяет:
подключать двигатель к механизму без механических ударов;
осуществлять передачу
движения в изолированных друг от друга средах (например, ввод движения
в вакуумную среду).
Слайд 70Релейные устройства
Реле – это автоматическое устройство, предназначенное для коммутации электрических
цепей (скачкообразного изменения выходных величин).
Во множестве современных реле выделяются два
базовых типа: электромеханические и твердотельные.
Слайд 72Электромеханические реле
Основные части электромеханического
реле (ЭМР) – электромагнит с
сердечником
и якорь. Если вместо
сердечника электромагнита
используется геркон, речь идёт
о
герконовых реле,
на базе которых создаются
современные субминиатюрные
моностабильные и поляризованные
реле малой и средней мощности,
непосредственно управляемые
микроконтроллером.
Слайд 73Электромеханические реле
Геркон (герметичный контакт) – электромеханическое устройство, представляющее собой пару
ферромагнитных контактов, запаянных в герметичную стеклянную колбу.
При поднесении к
геркону постоянного магнита или включении электромагнита контакты замыкаются. Герконы используются как бесконтактные выключатели, датчики близости и т. д.
Геркон с электромагнитной катушкой составляет герконовое реле.
Слайд 74Обозначение электромеханических реле
1 – обмотка реле (управляющая цепь);
2 – контакт
замыкающий (нормально разомкнутый);
3 – контакт размыкающий (нормально замкнутый);
4 – контакт
замыкающий с замедлителем при срабатывании;
Слайд 75Обозначение электромеханических реле
5 – контакт замыкающий с замедлителем при возврате;
6
– контакт импульсный замыкающий;
7 – контакт замыкающий без самовозврата;
8 –
контакт размыкающий без самовозврата;
Слайд 76Обозначение электромеханических реле
9 – контакт размыкающий с замедлителем при срабатывании;
10
– контакт размыкающий с замедлителем при возврате.
Слайд 77Твердотельные реле
Отличительная особенность твердотельного реле состоит в наличии электронной либо
оптоэлектронной связи между управляющим и коммутируемыми выводами, отсутствии управляющей катушки
и механических контактов.
Твердотельное реле обеспечивает электрическую изоляцию между цепью контроля и силовой цепью.
Преимущества:
включение цепи без электромагнитных помех;
высокое быстродействие;
продолжительный период работы (свыше миллиарда срабатываний);
низкое электропотребление (на 95% меньше, чем у обычных реле).
Слайд 78оптрон
Оптрон – электронный
прибор, состоящий из
излучателя света (обычно –
светодиод) и фотоприёмника
(биполярных и полевых
фототранзисторов,
фотодиодов, фототиристоров,
фоторезисторов),
связанных
оптическим каналом и как правило объединённых в общем корпусе.
Принцип работы оптрона заключается в преобразовании электрического сигнала в свет, его передаче по оптическому каналу и последующем преобразовании обратно в электрический сигнал.
Слайд 79оптрон
Оптроны с открытым
оптическим каналом,
доступным для механического
воздействия (перекрытия),
используются как датчики во
всевозможных детекторах
наличия (например, детектор
бумаги
в принтере), движения
(компьютерная мышь).
Оптроны используются для гальванической развязки цепей – передачи сигнала без передачи напряжения, для бесконтактного управления и защиты.
Слайд 80оптрон
Характеристики оптронов:
высокие коммутируемые
напряжения до 500 В при
малых
габаритах
(порядка 8 мм х 10 мм);
наличие оптической
развязки,
устраняющей
обратное воздействие со стороны
высоких напряжений на управляющий элемент;
низкие коммутируемые токи (порядка 150 мА);
невысокая скорость переключения (порядка 1 мс).
Слайд 81Реле времени
Реле времени – реле, предназначенное
для создания независимой выдержки
времени.
По принципу работы выделяют реле
времени:
с электромагнитным замедлением;
с пневматическим замедлением;
с
часовым или анкерным механизмом;
моторные реле времени;
электронные реле времени.
Слайд 82Реле времени с
э.-м. замедлением
Электромагнитное реле времени
РЭ-500:
1 – катушка;
2 –
неподвижный магнитопровод;
3 – якорь; 4 – оттяжная пружина;
5 – регулировочный
винт;
6 – блок-контакты.
При закорачивании катушки реле ток
в ней будет затухать постепенно из-за
ее индуктивности. В какой-то момент под действием пружины 4 якорь 3 оторвется от катушки 1 и замкнет блок-контакты 6.
Время задержки определяется усилием оттяжной пружины 4, которая регулируется винтом 5.
Слайд 83Реле времени пневматическое
Пневматическое реле времени
РВП-72 имеет выдержку времени
0,2
– 180 с и предназначено для
использования в цепях переменного
тока напряжением 127 и 220 В.
Выдержка времени получается за
счет медленного натекания воздуха
в камеру с регулируемым сечением
отверстия.
Слайд 84Реле времени пневматическое
При подаче управляющего сигнала
якорь электромагнита 1 втягивается.
Шток 6,
лишенный опоры, под
действием пружины 11 медленно
опускается вниз по
мере заполнения
полости приставки воздухом через
отверстие 4.
В конце хода штока рычаг 8
производит переключение контактов
микропереключателя 2.
Слайд 85Реле времени пневматическое
Возврат реле в исходное положение
происходит при снятии
входного
сигнала с электромагнита под
действием пружины 9.
При этом
воздух пневматической
камеры мгновенно вытесняется
через обратный клапан 7.
Возврат контактов реле происходит
без задержки времени. Для
регулировки выдержки времени реле
используют винт 10, изменяющий
сечение дросселирующего отверстия 4.
Слайд 86Реле времени с часовым механизмом
При подаче напряжения на
обмотку 7
электромагнита
плунжер 6 втягивается,
сжимая возвратную
пружину, при этом
освобождается
рычаг 5
сцепления с часовым
механизмом. Часовой
механизм 4 под действием встроенной в нем пружины 1 начинает вращаться, обеспечивая равномерное движение стрелки с подвижным контактом 3, который через заданный промежуток времени вызывает замыкание неподвижных контактов 2, закрепленных на контактной колодке. Выдержка времени задается поворотом контактной колодки 2 против соответствующей цифры на шкале.
Слайд 87Моторные реле времени
1 – редуктор;
2 – диск времени
3 – контакты;
4
– катушка
паузного
механизма;
5
– паузный
механизм.
Моторные реле времени предназначены для отсчета времени от 10 с до нескольких часов.
Оно состоит из синхронного двигателя, редуктора, электромагнита для сцепления и расцепления двигателя с редуктором, контактов.
Слайд 88Электронные реле времени
Современные реле времени
отрабатывают необходимую
задержку времени в
соответствии с программой,
«зашитой» в микроконтроллер.
При этом сам микроконтроллер
может тактироваться с помощью
встроенного кварцевого
резонатора или RC-генератора.
Слайд 89Конечный выключатель
Концевой выключатель –
это устройство электрической
коммутации при механическом
контакте пары
подвижных
механизмов.
Малогабаритный прочный
корпус;
лекгое закрепление и
ориентировка в пространстве;
индикация работы (поданного
питания)
и сработки датчика –
при помощи ярких разноцветных светодиодов.
Слайд 90Конечный выключатель
Часто концевой выключатель
содержит две пары контактов,
нормально разомкнутые
и
нормально замкнутые.
Замкнутая пара – контроль
состояния подключения
концевого
выключателя: если
сигнал переданный по этой паре не возвращается, можно сделать вывод о повреждении кабеля к выключателю.
Разомкнутая пара используется для прохождения сигнала после срабатывания выключателя.
Слайд 91Электронные Усилители
в системах автоматики
Усилители предназначены для увеличения (от вспомогательного
источника питания) мощности сигнала на выходе измерительной части системы автоматического
управления, так как в большинстве случаев она недостаточна для приведения в действие исполнительных устройств.
Основные параметры и требования к усилителям в САУ:
стабильность коэффициента усиления;
большой частотный диапазон усиления;
отсутствие искажения сигнала;
КПД и выходная мощность.
Слайд 92Электронные Усилители
в системах автоматики
Электронные усилители делят на:
ламповые;
полупроводниковые.
В основном используются
полупроводниковые усилители, так как они:
не требуют энергию и время на
подогрев;
имеют меньшие габариты, массу, значительный срок службы;
обладают достаточно высокой механической прочностью и надежностью.
Слайд 93Электронные Усилители
в системах автоматики
Наиболее распространены схемы
усилителей, содержащие
операционные
усилители (ОУ).
Инвертирующий усилитель.
Имеет отрицательную обратную
связь R2.
Входной и выходной сигналы
связаны соотношением:
Коэффициент усиления равен:
Слайд 94Электронные Усилители
в системах автоматики
Неинвертирующий усилитель.
Отрицательная обратная связь
через сопротивление
R2
обеспечивает стабильную работу
усилителя.
Коэффициент усиления равен:
Слайд 95Электронные Усилители
в системах автоматики
Дифференциальное включение
операционного усилителя.
Выходное напряжение
пропорционально разности
входных сигналов, поданных на
инвертирующий и
неинвертирующий входы:
Слайд 96Электронные Усилители
в системах автоматики
Суммирующий усилитель.
Выполняет суммирование
нескольких переменных
напряжений.
Слайд 97Электронные Усилители
в системах автоматики
Компаратор – устройство сравнения сигналов.
В аналоговом
компараторе ОУ работает без обратной связи, поэтому имеет большой коэффициент
усиления.
На инвертирующий вход подается опорное напряжение, на неивертирующий – анализируемый сигнал.
