Автоматизация производственных процессов

 

 

Федеральное агенство по образованию 

«Московский государственный университет леса»

Кафедра управления автоматизированными производствами лесопромышленного комплекса

(отделение  заочного обучения)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА № 2

 

по дисциплине: «Автоматизация производственных процессов»

 

 

вариант № 3

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил:

          специальность  190603

 

 Проверил:

 

 

 

 

 

 

г. Москва

2011 г.

 

 

 

Содержание:

 

 

 

	Задание 1.	стр. 3-11
	1.1. Расчет статических характеристик  для преобразователя.	стр. 6,7
	1.2. Графики статических  характеристик для схем включения  реостатных преобразователей.	стр. 8-10
	1.3. Величина сопротивления резистора  нагрузки.	стр. 11
	Задание 2.	стр. 12-14
	Список литературы.	стр.  15

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задание 1

Тема задания – статические характеристики реостатных преобразователей.

Цель задания – изучение свойств различных схем включения реостатных преобразователей.

 

 

Реостатные преобразователи в  системах автоматики

 

Реостатный преобразователь представляет собой проволочный реостат со скользящим движком (ползунком). При  помещении движка изменяется число  витков преобразователя, введенных  в схему; изменяется сопротивление  преобразователя, и соответственно, величина тока и напряжения. Особенностью реостатного преобразователя является то, что на движок воздействует не рука человека, а различные механические устройства, объекты обработки и  т. д.

Реостатный  преобразователь непосредственно  преобразует линейные или угловые  перемещения в электрический  сигнал. Поэтому в системах автоматики он прежде всего может выполнять  роль датчика перемещения, пути и  т. д. На рис. 1, а показана схема датчика  диаметров бревен. Здесь перемещающееся бревно 1 растворяет подпружиненные шторки 2, связанные с ползунками преобразователей 3, электрические параметры которых  при этом изменяются.

На рис.1, б показан датчик ускорения (акселерометр), выполненный на базе реостатного  преобразователя. На направляющую 1 между  пружинами 2 посажена масса 3. на массе  закреплен движок преобразователя 4. Величина перемещения движка будет  пропорциональна ускорению, а направление  перемещения – знаку ускорения.

Реостатный  преобразователь используется также  в датчиках давления. (рис.1, в). Здесь  в качестве чувствительного элемента, реагирующего на давление, применяется  сильфон 1. С изменением давления в  сильфоне, он деформирует. Движок преобразователя 2, связанный со стенкой сильфона, перемещается – изменяется выходной сигнал, снимаемый с преобразователя.

В манометрическом  датчике температуры (рис.1, г) замкнутая  система, включающая капиллярную трубку 1 и сильфон 2, заполнена газом. С  изменением температуры, изменяется объем  газа и давление в сильфоне. Деформация сильфона вызывает перемещение движка преобразователя.

Реостатный  преобразователь может быть использован  в датчиках для измерения других технологических параметров.

 

 

 

Рис.1 – Примеры  использования реостатных преобразователей:

а – датчик диаметров бревен; б – датчик ускорения;

в – датчик давления; г – датчик температуры.

 

Заданные параметры:

U = 48 В;

R = 300 Ом;

L = 50 мм.

По заданным параметрам реостатной схемы (рис. 2 а), потенциометрической схемы (рис. 2 б) и двухтактной схемы (рис. 2 в), включения реостатного преобразователя произвести расчет статических характеристик по формулам (1), (2) и (3):

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.2 – Схемы  включения реостатных преобразователей:

             а – реостатная схема; б  – потенциометрическая схема;

             в – двухтактная схема

 

Обозначения элементов и параметров схем:

х – перемещение движка преобразователя (входное воздействие), мм;

L – длина преобразователя, мм;

- относительное перемещение движка;

 – напряжение  на выходе преобразователя (выходной  сигнал), В;

 – напряжение источника, В;

 – сопротивление  введенной части преобразователя, Ом;

 – сопротивление  резистора нагрузки, Ом;

 – полное сопротивление  преобразователя, Ом;

 - коэффициент нагрузки.

При постоянном сечении каркаса  преобразователя справедливо соотношение:

Для каждой схемы расчет выполняется  при коэффициентах нагрузки и .

В схеме, изображенной на рис. 2 в, значения , соответствуют половине преобразователя.

В формулах (1) и (2) значение изменяется в пределах , а в формуле (3) в пределах .

Расчет статических характеристик  для преобразователя выполнить  для значений входного воздействия  с шагом в пределах .

 

1.1. Расчет статических характеристик для преобразователя.

 

1.) Реостатная схема:

 

 

Х	мм	0	5	10	15	20	25	30	35	40	45	50
К	-	0	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1,0
при	-	0	0,2	0,4	0,6	0,8	1,0	1,2	1,4	1,6	1,8	2,0
при	-	1	1,2	1,4	1,6	1,8	2,0	2,2	2,4	2,6	2,8	3,0
при	-	0	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1,0
при	-	1	1,1	1,2	1,3	1,4	1,5	1,6	1,7	1,8	1,9	2,0
	В	48	40	34	30	26,7	24	21,8	20	18	17	16
	В	48	43,6	40	36,9	34,3	32	30	28,2	26,7	25,3	24

 

 

2.) Потенциометрическая схема

 

 

Х	мм	0	5	10	15	20	25	30	35	40	45	50
К	-	0	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1,0
при	В	0	2,4	4,8	7,2	9,6	12	14,4	16,8	19,2	21,6	24
	-	0	0,09	0,16	0,21	0,24	0,25	0,24	0,21	0,16	0,09	0
при	-	0,5	0,59	0,66	0,71	0,74	0,75	0,74	0,71	0,66	0,59	0,5
при	В	0	4,8	9,6	14,4	19,2	24	28,8	33,6	38,4	43,2	48
при	-	1,0	1,09	1,16	1,21	1,24	1,25	1,24	1,21	1,16	1,09	1,0
	В	0	4,1	7,3	10,1	13	16	19,5	23,7	29,1	36,6	48
	В	0	4,4	8,3	11,9	15,5	19,2	23,2	27,8	33,1	39,6	48
	В	0	4,8	9,6	14,4	19,2	24	28,8	33,6	38,4	43,2	48

 

3.) Двухтактная схема:

 

 

Х	мм	0	5	10	15	20	25	30	35	40	45	50
К	-	0	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1,0
при	В	0	2,4	4,8	7,2	9,6	12	14,4	16,8	19,2	21,6	24
	-	0	0,1	0,22	0,34	0,48	0,62	0,78	0,94	1,12	1,3	1,5
при	-	1	1,1	1,2	1,3	1,5	1,6	1,8	1,9	2,1	2,3	2,5
при	В	0	4,8	9,6	14,4	19,2	24	28,8	33,6	38,4	43,2	48
при	-	2	2,1	2,2	2,3	2,5	2,6	2,8	2,9	3,1	3,3	3,5
	В	0	2,2	3,9	5,4	6,5	7,4	8,1	8,6	9	9,4	9,6
	В	0	2,3	4,3	6,1	7,7	9,2	10,3	11,4	12,3	13,1	13,7
	В	0	2,4	4,8	7,2	9,6	12	14,4	16,8	19,2	21,6	24