Будь умным!


У вас вопросы?
У нас ответы:) SamZan.ru

.Основи метрології

Работа добавлена на сайт samzan.ru: 2016-03-13


1.Основи метрології. Похибки вимірювань. їх причини.Метрологія в сучасному розумінні - це галузь науки про вимірювання, методи та способи забезпечення єдності вимірювання i способи досягнення необхідної точності вимірювання. Вимірювання - це процес знаходження (відображення) значення (розміру) фізичної величини в певних одиницях за допомогою спеціальних засобів вимірювання дослідним шляхом. Фізична величина (далі ФВ) - це властивість, яка є спільною в якісному відношенні для багатьох матеріальних об'єктів, але є індивідуальною в кількісному відношенні для кожного з них.  Для встановлення кількісного вмісту властивості , яка відображає певну ФВ, у метрології введені поняття:  розмір ФВ – це кількісний вміст у даному об'єкті властивості, яка відповідає поняттю ФВ;   одиниця ФВ – це ФВ фіксованого розміру , якій  умовно присвоєне  значення одиниці й розмір якої встановлюється законодавчо метрологічними службами держави; значення ФВ – це оцінка розміру ФВ у вигляді деякого числа прийнятих для неї одиниць. Істинними Qіст - є значення фізичних величин, які ідеально відбивають (відображають) властивості об’єкта як у якісному, так i в кількісному відношеннях. Якість результатів вимірювання (РВ) та засобів вимірювання (ЗВ) прийнято характеризувати показом їх похибок. У загальному, похибка вимірювання – це критерій якості проведеного вимірювання і, являє собою відхилення результату вимірювання ФВ від її істинного значення. Поняття похибки використовується для оцінки характеристик як ЗВ так і РВ. Потрібно відрізняти похибку засобу вимірювання та похибку результату вимірювання.  Похибка результату вимірювання Δрв - це число, яке показує можливі межі невизначеності значення вимірюваної ФВ, тобто, Δрв оцінює відхилення результату Хвим вимірювання ФВ певним ЗВ від її істинного Qіст чи дійсного  Qдійс значення в об'єкті. Похибка засобу вимiрювання Δзв - це властивість ЗВ, вимірювати ФВ з наперед заданою межею невизначеності, і для визначення цієї властивості у ЗВ необхiдно попередньо провести його метрологічні дослідження, використовуючи вiдповiднi правила метрологічної повірки або атестації. За способом числового вираження розрізняють два види похибок:  абсолютні та відносні, а також  різновид відносних - приведені. Абсолютною похибкою вимірювання ΔХ називається рiзниця мiж результатом вимiрювання (показом приладу) Хвим та iстинним (дійсним) значенням Qіст вимірюваної величини («виміряне мінус істинне») i надається в одиницях вимірюваної величини:  ΔX = ХвимQіст = Хвим - Qдійс. Відносною похибкою (γs)  вимірювання називається похибка, яка визначається як відношення абсолютної похибки вимірювання до iстинного Qіст чи дiйсного Qдійс  значення вимiрюваної величини i подається у вiдсотках (%) або в долях одиниці: γs = (Δ / Qдійс) ּ 100% =    [(Хвим - Qіст) / Qіст] ּ 100%  =   [(Хвим - Qдійс) / Qдійс] ּ 100%.     для показу й нормування похибок ЗВ, використовується різновид відносної похибкиприведена похибка (γпр). Приведеною похибкою (вона відноситься тільки до ЗВ) γпр називається вiдношення абсолютної похибки до розмаху N шкали ЗВ (або до його діапазону D вимірювання), яке виражене у вiдсотках (може бути виражене і в долях одиниці): γпр = (Δ  / N) ּ 100%  = (Δ  / D) ּ 100%.    Основна похибка ЗВ (Δ0) – це похибка ЗВ при нормальних умовах його використовування. Вона визначається внаслідок проведення метрологічних випробовувань ЗВ в нормальних умовах, під якими при експлуатації  ЗВ розуміється наступні загально прийняті умови:       напруга мережі живлення - (220) В; температура навколишнього середовища – (202)С; відносна вологістьвід 30 до 80 відсотків;  тиск – (76025) мм рт. ст. (101325 Па);  відсутність зовнішніх електричного та магнітного полів, крім земного. Основна похибка ЗВ може надаватись як абсолютною О, так і приведеною γпр. 

  1.  Державна система приладів та засобів автоматизації (ДСП)Побудова ДСП базується на принципах уніфікації сигналів, конструкцій, блоків та модулів; можливості побудови складних систем з більш простих; обмеження номенклатури технічних засобів з одночасним розширенням їх можливостей; формування гнучких перебудовуючих компонентів системи. Залежно від виду енергії, яку використовують для живлення пристроїв та передавання сигналу, в ДСП розрізняють електричну, пневматичну, гідравлічну та без використання допоміжної енергії гілки. У харчовій промисловості використовують електричні та пневматичні засоби автоматизації. З електричних сигналів найчастіше використовують уніфіковані сигнали постійного струму та напруги (0...5 мА, 0...20 мА, 0...10 мВ, -10...0+10 В та ін.). Пневматичні системи зв'язку (0,02...0,1 МПа) використовують у пожежо- та вибухонебезпечних приміщеннях для автоматизації відносно інерційних об'єктів.За функціональною ознакою технічні засоби ДСП поділяються на такі групи: засоби для отримання інформації про стан об'єкта управління (датчики та первинні перетворювачі); засоби контролю (показуючі та реєструючі прилади); засоби обробки інформації та формування команд управління (регулятори та засоби обчислювальної управляючої техніки); засоби впливу на об'єкт управління (виконавчі механізми та регулюючі органи).      Подальшим розвитком системи ДСП є агрегатні комплекси (АК), які створюються на основі технічних засобів, що входять в окремі функціональні групи ДСП і використовуються для самостійного застосування.

3.Методи вимірювання температури Температура — це один з найважливіших параметрів, який підлягає контролю в технологічних процесах харчових виробництв. Температура характеризує внутрішню енергію тіла, виміряти її безпосередньо неможливо. Тому визначення температури проводиться шляхом вимірювання зміни деяких величин, які функціонально пов'язані зі зміною температури. Залежно від принципу дії прилади для вимірювання температури класифікуються на групи:-термометри розширення (принцип роботи заснований на тепловому розширенні рідин та твердих тіл);-манометричні термометри (принцип роботи заснований на зміні тиску
робочої речовини у постійному об'ємі від температури);-термометри опору (принцип дії заснований на властивості речовини змінювати свій електричний опір зі зміною температури);-термоелектричні термометри (принцип дії заснований на залежності термоелектрорушійної сили від температури);-пірометри випромінювання (принцип роботи заснований на тепловому випромінюванні або яскравості нагрітих тіл).Перші чотири групи приладів вимірюють температуру шляхом безпосереднього контакту термоперетворювача з вимірюваним середовищем. До безконтактних перетворювачів відносять тільки пірометри випромінювання, які вимірюють температури тіл на деякій відстані від них.

  1.  

Термометри розширення : а) скляні; б) манометричні. Термометри розширення можуть бути двох видів: рідинно-скляні та механічні.Рідинно-скляні термометри застосовують для вимірювання температур в діапазоні від -200 до +750 °С. За своєю конструкцією скляні рідинні термометри бувають паличні та з вкладеною шкалою. Для заповнення рідинних термометрів використовують ртуть, органічні рідини, водно-спиртові суміші.Рідинно-скляні термометри одержали достатньо широке поширення в лабораторній та промисловій практиці завдяки досить високій точності вимірювання, низькій вартості та простоті поводження. До недоліків термометрів цієї групи відносяться низька механічна міцність приладів та токсичність робочого тіла. Тому ці термометри не можна використовувати у контакті з харчовими продуктами.З метою механізації та регулювання застосовують ртутні електроконтактні термометри, які мають контактний пристрій (з постійною або змінною установкою), який замикається з розширенням ртуті.Механічні термометри розширення поділяються на дилатометричні та біметалічні. Принцип дії механічних термометрів розширення грунтується на використанні властивостей твердого тіла змінювати свої лінійні розміри зі зміною температури.У дилатометричних термометрах (рис.7.1,а) використовується різниця лінійного подовження двох матеріалів (корпусу 1 із термоактивного матеріалу – має великий коефіцієнт лінійного розширення від температури та термапасивного стержня 2. Посування стержня 2 за кінематичною схемою передається на відліковий пристрій 5. Такі термометри, в основному, використовуються не для вимірювання температури, а як первинні вимірювальні перетворювачі в системах автоматичного регулювання температури.Чутливим елементом біметалічного термометра (рис. 7.1,б) є пружина, яка складається з двох металічних пластин з різним коефіцієнтом лінійного розширення. Внутрішня пластина має більший коефіцієнт лінійного розширення, ніж зовнішня, під час нагрівання така пластина буде розкручуватися, її посування передається на стрілку.Дилатометричними та біметалічними термометрами вимірюється температура в межах від -150 до +700 °С. Перевагами їх є простота, надійність; недоліками — інерційність та невисока точність.Манометричні термометри вимірюють температуру в діапазоні від -120 до +500 °С. Термосистема приладу (рис. 7.3) складається з термобалону 1, який занурюється у вимірюване середовище, капілярної трубки 2 і манометричної пружини 3. Герметична замкнена термосистема заповнена робочою речовиною. Під час нагрівання термобалона тиск робочої речовини термосистеми зростає. Це викликає деформацію манометричної пружини 3, яка через повідок 8 та передаючий механізм (зубчатий сектор 7 і шестерню 6) пов'язана з стрілкою 4  приладу, що рухається по шкалі 5.

     

   Рис.7.1. Дилатометричний а) та                       Рис. 7.2. Манометричний  б) біметалевий термометри  термометр.Залежно від робочої речовини замкненої системи манометричні термометри підрозділяють на рідинні, газові та конденсаційні (парорідинні). Довжина капіляра термометра від 1,0 до 40 м. Вимірювальними елементами приладу можуть бути одновиткові та багатовиткові манометричні пружини, сильфони або мембрани.Манометричні термометри широко використовуються в харчових виробництвах. Вони прості, надійні в роботі. Недоліками цієї групи є інерційність, великі габарити термобалона, невисока точність вимірювань (клас точності 1,0...4,0)Для використання в системах автоматичної сигналізації та регулювання випускають електроконтактні манометричні термометри.

  1.  Термометри опору: а) металеві; б)напівпровідникові Термометри опору використовують для вимірювання температури в межах від -260 до 750 °С. Вимірювання температури термометрами опору відноситься до контактних методів і грунтується на властивості провідників (металів) та напівпровідників змінювати свій електричний опір R в залежності від зміни їхньої температури (t). Резистори, які виготовлені із металу або напівпровідників (термістори) і які змінюють свій опір в залежності від їхньої температури називаються терморезисторами. В якості перетворювачів температури може використовуватись будь-який терморезистор або термістор, але в якості засобів вимірювання температури, тобто, засобів з нормованими метрологічними характеристиками (НМХ), використовують термометри опору (ТО).  Термометрами опору називають терморезистори з НМХ.    Властивість терморезисторів змінювати свій опір від температури характеризується температурним коефіцієнтом опору (ТКО), який визначається як відношення приросту опору dR терморезистора до приросту температури, що привела до цієї зміни при нагрівання, та до опору провідника R.  В загальному вигляді ТКО при малих  приростах температури dt визначається залежністю:                                     = (dR / dt)ּ(1/ R)                         

Для провідників (металів) - ТКО додатний і їхній опір зростає з зростанням температури, а перетворювачі, які виготовлені із металевого дроту називають (в загальному) терморезисторами.  У напівпровідників навпаки – ТКО від’ємний і їхній опір електричному струму падає із ростом температури, а перетворювачі, що виготовлені із напівпровідникових матеріалів, називають термісторами.ТО виготовляють із чистих металів (міді, платини, нікелю, вольфраму або заліза) і вони відповідають наступним вимогам:  мають монотонну без гістерезису характеристику перетворення R = f(t);  мають високий питомий електричний опір, а метал ТО не вступає до взаємодії з вимірюваним середовищем;  мають достатньо великий і незмінний в часі ТКО α, який прийнято визначати для ТО в інтервалі температур від 0 до 100 °C по залежності: α=(R100-R0)/(R0*100), де R0 та R100 - опір ТО при 0°C та при 100 °C відповідно, Ом. Для більшості чистих металів 4*10 (1/С).Найбільше поширені провідникові ТО, які виготовляють із чистих мідного дроту (використовуються для вимірювання температури від 50 до +180С) або із платиновогодля температур від -260 до +650С. ТО (рис. 7.4,а) являє собою дріт 1 певної довжини і  діаметром 0,07мм, який намотується на стержень 2 із ізоляційного матеріалу (наприклад, слюди) безіндуктивним методом, тобто, біфілярно (в два проводи, одночасна подвійно-зустрічна намотка) і який є чутливим елементом. Чутливий елемент ТО розмі-щують (рис.7.1) в корпус 1 (кожух) із нержавіючої сталі (конструкція схожа з термопарами), який має різьбове з’єднання 2 для його кріплення до металевих стінок технологічного обладнання та головку 6, в якій розміщують клеми під’єднання зовнішніх проводів. Для вимірювання температури в системах вентиляції і в приміщеннях, виготовляють спеціальні ТО, кожух 1 яких перфорується, для швидкого доступу повітря до ТО. 

6. Врівноважені мости: а) з ручною компенсацією; б) автоматичні;
Автоматичні врівноважені мости широко застосовують у різних галузях промисловості для вимірювання, і записи температури в поєднанні з термометрами опору. Вони можна використовувати для виміру, запису і сигналізації чи регулювання температури. Автоматичні врівноважені мости є технічними приладами класу точності. Вони бувають що дають, що дають ісамопишущие із записом на дискової і стрічкової діаграмі. Прилади з дисковоїдиаграммной папером служать для вимірювання, і записи температурах одній точці і називаютьсяодноточечними. Урівноважені мости з стрічкової діаграмою виготовляються якодноточечние, і багатоточкові, т. е. для вимірювання, і записи температури лише у чи навіть кількох
  точках.Харчування вимірювальної схеми врівноважених мостів здійснюється напругою змінного струму 6,3 У, частотою 50 гц від вторинної обмотки силового трансформатора підсилювача. Харчування силовий ланцюга приладів виробляється від мережі змінного струму напругою 220 У, частотою 50 гц. Застосовувані підсилювачі в врівноважених мости зазвичай забезпечуються вхідним трансформатором.Автоматичні врівноважені мости, призначені до роботи на поєднанні з термометрами опору, випускаються зградуировкой шкали в градусах Цельсія. У цьому необхідно пам'ятати, що й температурна шкала діє лише термометра опору певноїградуировки і заданого значення опору зовнішньої сполучної лінії.Для автоматичних врівноважених мостів встановлено класи точності (за показниками), саме 0,25; 0,5; 1,0; 1,5.Межідопускаемой основний похибки показань автоматичних врівноважених мостів, виражені у відсоткахнормирующего значення вимірюваною величини, усім оцінках шкали нічого не винні перевищувати: ±0,25; ±0,5; ±1,0; 1,5% – для класів точності 0,25; 0,5; 1,0; 1,5 (відповідно). Занормирующее значення приймають різницю кінцевих значень діапазону виміру.Нормирующее значення і діапазон виміру виражаються у одиницях опору.Автоматичні урівноважені мости випускаються з часом проходження покажчиком приладу всієї довжини шкали 2,5 сек. і менш (швидкодіючі), і навіть більш 2,5 з (наприклад, 10 з).Автоматичні врівноважені мости типівКПМ,КВМ і КСМ задовольняють більшою мірою сучасним вимогам промисловості проти раніше що випускаються автоматичними врівноваженими мостами МП,ЭМВ,ЭМД, МС та інших.

7. Логометри Рассматриваемие нижче приладимагнитоелектрической системи, званілогометрами, широко використовують у практиці технологічного контролю для вимірювання, і записи температури в поєднанні з термометрами опору. З іншого боку,логометри можна використовувати для виміру, запису і регулювання чи сигналізації температури. І тут повинно бути обладнані додатковим регулюючим чи сигнальним пристроєм.Логометри випускаються звичайно зградуировкой шкали в градусах Цельсія. У цьому необхідно пам'ятати, що температурна їх шкала діє лише певноїградуировки термометра опору і заданого значення опору зовнішніх з'єднувальних ліній.Логометри знаходять також застосування виміру інших величин, зміна значення яких то, можливо перетворено на зміна активного електричного опору.

>Логометрические схеми широко використовуються при вимірах з невисокою точністю. Прилад і двохрамок-катушек,закрепляемих спільною для каркасі. Система з цих двох рамок вільно обертається в неоднорідному магнітному полі.Токоподводящие підвіски (зазвичайизготавливаемие з тонких золотих стрічок) мало перешкоджають обертанню рамок.Принципова електрична схема логометра з термоперетворювачем опору. Як очевидно одне з котушоклогометра харчується струмом джерела, які пройшли черезкалибровочное опір, друга – струмом, які пройшли через термометр.Катушки включені в такий спосіб, що обертають моменти їх направлені на супротивники. Шляхом зміни магнітного зазору складається неоднорідне магнітне полі якому рамки в усьому діапазоні вироблених вимірів врівноважують одне одного. Змінюючи неоднорідність поля, можна домогтися рівномірності розподілу шкали під стрілкою приладу. Оскільки моменттокоподводящих стрічок малий проти робітниками моментами, рівноважний становище рамки практично залежить від співвідношення опорів в плечах схеми. Отже, схема виявляється нечутливою до коливань напруги джерела харчування до того часу, поки сила струму в плечах не почне проводити співвідношення опорів.

При великій відстані між термометром і вимірювальним приладом точку розгалуження B доцільно розташовувати поблизутермометрического опору. Зміни опорів, можливі через коливань температури з'єднувального кабелю, відбуватимуться в обох контурах вимірювальної ланцюга, отже, ці коливання не позначаться результаті вимірів. Якщо що складає прилад перебуває при постійної температурі, власні опору котушок є джерелом похибок. Хоча такі умови звичайно дотримуються, похибкою,вносимой зміною опору котушок, за вона найчастіше знехтувати. Там, коли з цією зміною опору мушу вважатися, з його впливу можна позбутися, включивши схрещені котушкилогометра у різні діагоналі мосту, до одного з плечей якого включено опір термометра.

8. Термопари: а)металеві; б)напівпровідникові

Термоелектричні термометри складаються з термоелектричного перетворювача (термопари), електровимірювального приладу та підєднувальних дротів. Ці вимірювальні пристрої застосовуються для вимірювання температури від-200 до +2500 °С. Принцип дії термоелектричних термометрів ( термопар, рис.1) грунтується на ефекті виникнення електричного струму в замкнутому колі, який склада-ється із різнорідних  провідників А і В (їх ще називають термоелектродами, рис.7.4,б), при умові, що місця їхніх з’єднань (вони називаються спаями) мають різну температуру. Ефект пояснюється тим, що виникнення струму пов’язане з  вільними електронами в металах, які переміщуються з металу, де їх концентрація більша, в метал, у якого концентрація електронів менша, і з виникненням ЕРС Пельтьє (її ще називають контактною різницею потенціалів) у місці спаю. Відповідно до закону Кіргофа, в ізотермічному (з постійною температурою) замкненому колі, складеному із різних провідників, сума ЕРС Пельтьє дорівнює нулю.  Висока точність вимірювання температури за допомогою ПВП у вигляді термопари буде забезпечена, тільки при достатньо точній фіксації температури t0 холодного спаю (його розміщують в посудині Дьюара з льодом, де t0=0С при градуюванні термопари), або розміщують в термостат з автоматично стабілізованою температурою. Характеристикою градуювання термопари називається статична характеристика перетворення, яка відтворює залежність ТЕРС термопари від температури робочого спаю  при температурі холодного спаю, що дорівнює 0С. Якщо температура вільних кінців термопари t0 = 0С, то вимірювана температура tx визначається безпосередньо із характеристики градуювання, яка може задаватись графічно, загальний вигляд Е(tx,0) показано

9. Потенціометри: а) з ручною компенсацією; б) автоматичні; 

Автомати́чні потенціо́метри служать для контролю малих значень напруги (ерс) постійного струму. Як первинний датчик можуть застосовуватися термопари, п'єзоперетворювачі тощо. На рис. 1 подана схема підключення термопари до автоматичного потенціометра типу КСП.Вимірювальна схема складається з моста постійного струму зі стабілізованим джерелом живлення і послідовно з ним підімкненої термопари (ТП).Для забезпечення можливості використання підсилювача змінного струму постійна напруга (=U), що знімається з вимірювальної схеми, за допомогою перетворювача (П) формується в змінну.Зі схеми видно, що на вхід перетворювача подається напруга:ΔU = UАБ — Ех, де UАБ — напруга, що знімається з діагоналі моста;Ех — напруга, що виробляється термопарою.

Функціонування приладу пояснюється схемою. Принцип компенсації тут реалізований шляхом формування в діагоналі моста компенсувальної напруги (UАБ), включеної назустріч термоерс (Ех).На схемі показані додатковий перетворювач (ДП), сигнал якого може використовуватися в системі регулювання, і контактна група (КГ) для сигналізації, блокування і релейного регулювання, які вбудовуються в деякі модифікації потенціометрів типу КСП.

У розвитку аналогових вторинних приладів спостерігаються дві тенденції: створення простіших, малогабаритних, але надійних і дешевих приладів для АСУТП, де вони виконують роль зручних для оператора пристроїв надання інформації і зв'язувальних елементів між давачами і ЕОМ, та створення високоточних, швидкодіючих і багатограничних вторинних приладівдля дослідження об'єктів. 

             

Рис. 7.6. Принципова схема                 Рис. 7.7. Автоматичний потенціометр        потенціометра

Принцип дії потенціометра грунтується на компенсації вимірюваної ТЕРС відомою напругою, яку одержують від допоміжного джерела живлення. У принциповій схемі потенціометра (рис. 7.6) допоміжне джерело Е підключається в точках А і В до реохорда RАВ , ковзний контакт D якого підключений до термопари. Послідовно з термопарою включається нуль-прилад НП (чутливий мілівольтметр). Термопара включена так, що її ТЕРС спрямована назустріч ЕРС джерела Е. Для вимірювання ТЕРС Е(tt0) контакт D переміщують до тих пір, поки стрілка НП не стане на нульову позначку шкали. У цьому випадку падіння напруги на ділянці АD реохорда буде дорівнювати ТЕРС Е(tt0), що вимірюється. Реохорд RАВ може бути устаткований шкалою, по якій можна визначити величину Е(tt0) в мілівольтах або в градусах.

10.Мілівольтметри

Мілівольтметр ВЗ-38 призначений для виміру напруги перемінного струму від 0,1 мв до 300 В у діапазоні  частот від 20 Гц до 5 Мгц.

Показання приладу пропорційні середньому значенню, а шкала градуйована в ефективних значеннях синусоїдальної напруги, тобто .

Прилад має окрему шкалу, градуйовану в децибелах.

Рівень  “ 0 ” децибелів дорівнює 0,775 В, тобто   .

Діапазон вимірюваних напруг від 100 мкВ до 300 В перекривається піддіапазонами 1, 3, 10, 30, 100, 300 мВ, 1, 3, 10, 30, 100, 300 В.

Діапазон частот перемінних напруг від 20 Гц до 5 Мгц.

Нормальними умовами експлуатації приладу є:

а) температура навколишнього повітря  293±5К (+20±5ºС);

б) відносна вологість 65±15% при температурі повітря 293±5 К (+20±5ºС); 

в) атмосферний тиск 96-104 кПа (750+30 мм. рт. ст.).

Робочі умови експлуатації:

— температура навколишнього повітря від 283 до 308 К (від +10 ДО+35ºС);

—   відносна вологість повітря до 80% при 298 К (+25°С);

—   атмосферний тиск 86—106 кПа (650—800 мм рт. ст.);

Живлення від перемінного струму напругою 220±22 В, частотою 50±0,5 Гц. Прилад зберігає свої характеристики в межах норм при живленні його напругою 220 ±22 В частотою 50 ±0,5 Гц і змістом гармонік до 5%. Потужність, споживана приладом від мережі, не перевищує 10 В·А при номінальній напрузі мережі.

Межа приведеної основної погрішності приладу, виражена у відсотках від кінцевого значення піддіапазону виміру ± 2,5% на піддіапазонах виміру від 1 мВ до 300 мВ і ±4,0% на піддіапазонах виміру від 1 В до 300 В у нормальній області частот від 45 Гц до 1 Мгц. Додаткова погрішність приладу, викликана відхиленням температури навколишнього повітря від номінальної до будь-якої температури в межах робочого інтервалу температур, не перевищує межі приведеної основної погрішності на кожні 10 град. зміни температури.

Вхідний опір на частоті 55 Гц;

не менш 5 МОм на під діапазонах 1-300 мВ; не менш 4 Мом – 1-300 В.

Вхідна ємність не перевищує:

30 пФ на під діапазонах 1-300 мВ; 15 пФ на під діапазонах 1-300 В.

Ємність кожного з кабелів, що додаються до приладу, не перевищує 80 пФ.

11. Прилади вимірювання тиску. Тиском називається фізична величина, яка характеризується інтенсивністю нормальних, тобто, перпендикулярних до поверхні, розподілених сил, з якими одне тіло діє на поверхню іншого.Тиск характеризується силою, що рівнорозподілена по нормалі до поверхні іншого тіла, на яке вона діє. Якщо сили розподілені вздовж поверхні рівномірно, то тиск на будь-яку частину поверхні дорівнює:

                                                   P=G/F,    (8.1)

де G- сума сил, прикладених перпендикулярно до поверхні; F- площина цієї

поверхні.  Такий тиск ще називають гідростатичним.

   Розрізняють поняття: абсолютного , атмосферного та надлишкового тисків.

Абсолютний тиск Рабс – це тиск, який відраховується від стану повної відсутності тиску, тобто, за початок абсолютного тиску приймають абсолютний нуль тиску, що відповідає тиску в середині ємності після повної відкачки із неї повітря.

Прикладом абсолютного тиску – є атмосферний тиск Ратм, який ще називають барометричним. Він визначається вагою стовпа атмосфери (слоїв атмосфери), що знаходиться на точкою вимірювання атмосферного тиску. 

Для вимірювання тиску використовуються ЗВ (прилади) – манометри. Манометри прийнято класифікувати: ■ по виду вимірюваного тиску; ■ по  принципу дії; ■ по класу точності та ■ по призначенню.

Принцип дії рідинних манометрів полягає в тому, що вимірюваний тиск урівноважується гідростатичним тиском стовпа робочої рідини.

Рідинні манометри прості в експлуатації мають досить високу точність вимірювання, їх широко використовують для науково-дослідних і лабораторних вимірювань. За улаштуванням рідинні манометри діляться на прилади з видимим та без видимого рівня.

До приладів з видимим рівнем відносяться двотрубні (U - подібні), чашкові (однотрубні) та мікроманометри з похилою трубкою.

Двотрубний манометр (рис. 8.1) являє собою U -подібну скляну трубку приблизно до половини заповнену робочою манометричною рідиною (вода, ртуть, спирт). Вимірюваний тиск або різниця тисків урівноважується і вимірюється стовпом Н робочої рідини, рівним сумі стовпів h1 і h2 в обох колінах. Тиск можна визначити з виразу:       Р = ּg ּН  [Па],  

де  - густина рідини, кг/м3;  Н-різниця рівнів робочої рідини в колінах, м; g – прискорення вільного падіння, м/с2.

Рис. 8.1. Рідинний манометр       Рис.8.2 Деформаційні  манометри.

Принцип дії деформаційних манометрів полягає в тому, що тиск вимірюється за величиною деформації пружних елементів. Деформаційні манометри відрізняються простотою та надійністю конструкції, невеликими габаритами, досить високою точністю, широким діапазоном вимірювання. У приладі з трубчастою одновитковою пружиною (рис. 8.2, а) овального або еліптичного перетинів під впливом надмірного тиску, що подається у внутрішню порожнину, пружина деформується та її вільний кінець переміщується, діючи на передавальний механізм, який повертає стрілку приладу.

Принцип дії електричних манометрів грунтується на залежності зміни електричних параметрів манометричного перетворювача від вимірюваного тиску. До них відносяться:

Манометри опору, принцип дії яких ґрунтується на зміні опору чутливого елемента під дією зовнішнього тиску.

Манометри з тензоперетворювачами – принцип дії ґрунтується теж на

зміні електричного опору чутливого елементу, але за його деформації вимірюваним тиском.

П’єзоелектричні (п’єзокварцеві) манометри – принцип дії грунтується на властивості деяких кристалічних речовин утворювати електричні заряди під дією зусилля, що прикладене до них.

Ємнісні манометри – грунтуються на зміні ємності плоского конденсатору за зміни відстані між його обкладинками під дією тиску.

12. Прилади вимірювання витрат та кількості рідини і газів. Первинні вимірювальні перетворювачі (ПВП) витрати змінного та  постійного перепаду тиску відносяться до дросельних перетворювачів, тобто, перетворювачів, які дещо звужують основний потік рідини або газу в трубопроводі. Принцип дії таких перетворювачів грунтується на законі стаціонарного руху ідеальної рідини  Данила Бернуллі: «Якщо зменшити поперечний переріз труби, то швидкість руху рідини або газу в цьому місці зростає, а тиск зменшується», тобто, виникає різниця тисків (ΔР) в речовині в місцях до звуження та відразу після звуження.  Суть закону в тому, що під час протікання речовини через звужуючий пристрій частина потенційної енергії потоку переходить у кінетичну, при цьому середня швидкість потоку в звуженому перетині підвищується, а тиск зменшується.

В ПВП змінного перепаду тиску для визначення витрати речовини використовують звужуючий пристрій (діафрагма, сопло), який не змінює своє положення, і  вимірюють дифманометром різницю тисків до та після звужуючого пристрою. В ПВП постійного перепаду тиску в якості звужуючого пристрою використовується поплавок, який змінює своє положення в спеціальній конічній трубці, що забезпечує постійність різниці тисків під і над поплавком, а мірою витрати є висота зависання поплавка у трубці. Потік речовини, що проходить крізь такий ПВП, піднімає поплавок до тих пір, поки кільцева щілина між тілом поплавка та стінками конічної трубки не досягне такої величини, при якій сили, що діють на поплавок (сила тиску рідини та сила ваги поплавка) не зрівноважаться. При рівновазі цих сил поплавок зависає на деякій висоті конічної трубки, яка залежить від витрати.

Основу ротаметру (ПВП постійного перепаду тиску) (рис. 9.10) складає

трубка 1, як правило, скляна, з внутрішньою конічною поверхнею та

зовнішньою шкалою 3, в середині якої розміщують поплавок 2.  Переміщення поплавка відбувається до тих пір, поки  перепад тиску  не зрівняється з масою поплавка, що приходиться на одиницю площини його поперечного перерізу.  

13. Лічильники тахометричні, об’ємні, стрічкові та теплової енергії.

Для вимірювання кількості та витрати рідини і газів використовують тахометричні лічильники, витратоміри змінного та постійного перепаду тисків та електромагнітні. Для вимірювання маси твердих та сипких матеріалів застосовуються вагові лічильники; дозування сипких та рідинних речовин проводиться об'ємними та ваговими дозаторами. За принципом дії тахометричні лічильники рідин і газів поділяються на швидкісні та об’ємні. У швидкісних приладах (рис.9.5) рідина, яка проходить через камеру, обертає вертушку, кутова швидкість якої пропорційна швидкості потоку. Такі прилади використовуються як лічильники гарячої та холодної води Застосовують лічильники з крильчаткою, які розміщуються перпендикулярно до вимірюваного потоку, і з гвинтовою вертушкою (рис. 9.5, в), у яких потік рідини спрямований паралельно до осі вертушки

          

   Рис. 9.5. Швидкісні лічильники                 Рис. 9.6. Ротаційний лічильник

      рідини: а, б- з крильчаткою, в - з гвинтовою вертушкою.

14. Прилади вимірювання рівня. Контроль рівня рідини та сипких матеріалів у апаратах, резервуарах, бункерах широко використовується під час автоматизації технологічних процесів харчових виробництв. У поплавковому рівнемірі переміщення поплавка на поверхні рідини передається на показуючий пристрій і вони можуть використовуватись для регулювання рівня рідини в резервуарі. Поплавок (рис. 9.1) з'єднаний через важельний пристрій з клапаном, який регулює постачання рідини клапаном, з трубопроводу до резервуару. З підвищенням рівня рідини поплавок піднімається і діє на клапан, який зменшує постачання рідини. У гідростатичних приладах, які займають важливе місце при вимірюванні рівня та густини агресивних розчинів та речовин, що швидко кристалізуються, і застосовується, в більшості, для вимірювання густини та рівня речовин під тиском, які знаходяться в ємностях.  Принцип вимірювання густини або рівня рідини у цих приладах  базується на тому, що тиск Р в рідині на відстані Н від її поверхні визначається залежністю:                             

  Р = ּg ּН  [Па],                             (9.1)

де  - густина рідини, кг/м3;  Н – висота стовпа рідини (рівень), м;

g – прискорення вільного падіння, м/с2.

За способом вимірювання тиску гідростатичні прилади діляться на прилади з безпосереднім вимірюванням тиску стовпа рідини (рис. 9.2,а) та з безперервним продуванням повітря крізь стовп рідини (п’єзометричні рис. 9.2,б). У п’єзометричному рівнемірі стиснене повітря крізь дросель 1 та ротаметр 2 подається у відкриту з одного кінця п'єзометричну трубку З, занурену до резервуару 5.Тиск повітря в п’єзометричній трубці зумовлюється протитиском стовпчика рідини і дорівнює йому. Тому тиск повітря, що вимірюється манометром 4, характеризує рівень води в резервуарі. Величина витрати повітря, яке безперервно продувається через п’єзоелектричну трубку, встановлюється дроселем 1 і контролюється ротаметром 2.

а)б)в)

Рис. 9.1. Поплавковий  Рис. 9.2. Гідростатичні а) і б), та п'єзометричний

          рівнемір                                                     рівнеміри

У електричних рівнемірах зміна рівня перетворюється в пропорційний електричний сигнал. Найбільше розповсюджені ємнісні та електролітичні (кондуктометричні) рівнеміри. У ємнісних рівнемірах використовуються діелектричні властивості рідин. Перетворювач ємнісного рівнеміра (рис. 9.3) являє собою електричний конденсатор, який перетворює зміну рівня рідини на пропорційне змінювання ємності.

                

Рис. 9.3. Ємнісний рівнемір      Рис. 9.4. Електролітичний сигналізатор рівня

15. Автоматична система регулювання АСР

Автоматичні системи регулювання (АСР) найбільш поширені в управлінні технологічними процесами,  являють собою локальні системи і  входять, як правило, в склад АСУ ТП. Призначення АСР полягає в підтримуванні заданих значень фізичних параметрів, які характеризують протікання технологічного процесу.

В узагальненому вигляді АСР являє собою сукупність об’єкта регулювання (ОР) та автоматичного регулятора (АР) і  має вигляд (рис.2.1):

                        

                       Рис. 2.1 Загальна структурна схема АСР     

Автоматичний регулятор (АР) – це комплекс технічний засобів, приєднаних до ОР, які забезпечують підтримування заданого значення технологічного параметру.Фізичний параметр, який під час процесу необхідно підтримувати незмінним Хвих називається регульованою змінною (це можуть бути: тиск, температура, витрати і т.п.). Заданий сигнал (задане значення) Хзд – це дія на АСР, яка визначає необхідний закон регулювання регульованої змінної Хвих. Під час роботи об’єкта на нього діє велика кількість зовнішніх факторів (збурень Z1…Zi ), які призводять до небажаних змін у об’єкті. Наприклад, зміна навантаження апарата, коливання напруги в мережі живлення, зміна температури навколишнього середовища і т.п.. АР забезпечує задане значення регульованої змінної Хвих, виробляючи сигнал управляючої (регулюючої) дії Ур, який діє на об’єкт ОР з метою ліквідації дії збурень. Якщо дійсне значення регулювальної змінної Хвих не дорівнює необхідному заданому значенню Xзд, то їх різниця (непогодження)  ∆X=Xзд-Хвих становить помилку регулювання.  Таким чином стан ОР визначається: збурюючими діями Zi, регулюючою дією Up, необхідним значенням фізичного параметру Xзд, які є вхідними сигналами ОР, та фактичним значенням регульованої змінної Хвих, що є вихідним сигналом об’єкта регулювання.

20. ПОКАЗНИКИ ЯКОСТІ РЕГУЛЮВАННЯСтійка автоматична система повинна забезпечувати певну якість регулювання, тобто задовольняти вимогам, що характеризують роботу системи як у перехідному процесі, так і в сталому режимі. Умовою працездатності АСР є її стійкість. Проте цього недостатньо. Стійка АСР повинна забезпечувати певну  якість процесу регулювання, тобто, АСР повинна забезпечувати вимоги до протікання технологічного процесу як у в перехідному процесі, так і в сталому режимі. Якість регулювання звичайно оцінюють по кривій перехідного процесу за умов стрибкоподібного збурення. Для оцінки якості використовують пряміі непрямі її показники. До прямих показників належать ті, які можна одержати безпосередньо. Динамічна похибка  являє собою найбільше відхилення регульованого параметра від заданого значення в перехідному процесі і дорівнює першій амплітуді Х1 коливального процесу. Статична похибка  дорівнює відхиленню регульованої змінної від заданого значення після закінчення перехідного процесу. Має місце тільки в статичних АСР. Час регулювання tр - це тривалість перехідного процесу, по закінченні

якого відхилення регульованої величини від усталеного значення стає меншим заданої величини  або меншим значення 0,05Х1  (0,05 першої амплітуди). Час регулювання характеризує швидкодію системи.

Перерегулювання – це показник, який дорівнює  відношенню  другої амплітуди коливального процесу до першої ( у %. В реальних системах він знаходиться у межах 20-50%.  Ступінь  коливальності – характеризує інтенсивність затухання  коливань за час регулювання і кількісно оцінюється як відношення різниці між першою та третьою амплітудами коливань перехідного процесу до першої амплітуди:       = .           

Для реальних стійких АСР з коливальним збіжним перехідним процесом, цей вираз набуває значення в межах 0,7<<0,9. Чим вищий ступінь затухання, тим стійкість АСР вища.  У найбільш стійких АСР  - 1 і виникає аперіодичний процес (крива 2 рис.3.11). При = 0 у АСР виникають гармонічні коливання постійної амплітуди, а при < 0 – процес в АСР розбіжний (АСР нестійка). До непрямих показників якості регулювання відноситься, наприклад, лінійний інтегральний І1, який використовується для оцінки якості аперіодичних перехідних процесів:   І1=, де  - відхилення регульованої змінної від заданого значення в кінці перехідного процесу. Фізичний смисл критерію: необхідно забезпечити мінімум площі під кривою перехідного процесу (мінімальні відхилення Х1 та час регулювання tр). Для коливальних процесів використовується квадратичний інтегральний показник І2.

                                                   І2= .      

    Перехідний процес визначається параметрами системи регулювання і характером регулюючих та збурюючих дій. Змінюючи параметри та структуру АСР, можна добиватися потрібних за вимогами до ведення технологічного процесу покажчиків якості.

 19. СТРУКТУРНА СХЕМА АВТОМАТИЧНОГО РЕГУЛЯТОРА

Автоматичний регулятор (АР) - це керуючий пристрій, призначений для вироблення управляючого сигналу на об’єкт управління з метою підтримання технологічних параметрів на заданому рівні.Регулятори розрізняють за багатьма ознаками і конструкцією, але узагальнена функціональна схема має вид, приведений на рис.4.1.На елемент порівняння (ЕП) надходять сигнали заданого Хзад та дійсного Хвих значень регульованої змінної, тобто, сигнал від задавача Хзад та вимірювального елемента (ВЕ), який відображає значення Хвих. Елемент порівняння визначає сигнал відхилення (непогодження)  Δх=Хзадвих, який подається на управляючий елемент (УЕ).Управляючий елемент в свою чергу вміщує елемент порівняння, підсилювач сигналу ПС з великим коефіцієнтом підсилення, вузол управління ВУ, за допомогою якого формується управляючий сигнал Up згідно з законом регулювання, та ланцюг від’ємного зворотнього зв’язку ЛЗЗ.Ланцюг ЛЗЗ може бути підсилювачем або більш складним елементом.

Рис. 4.1. Функціональна схема автоматичного регулятора

На виході автоматичного регулятора – знаходиться підсилювач потужності ПП, який підсилює сигнал управляючого елементу до потужності, достатньої для керуванням виконавчим механізмом. Останній безпосередньо переміщує регулюючий орган, що змінює надходження речовини чи енергії в об’єкт.Найбільш важливою характеристикою регулятора є закон регулювання, котрий показує яким чином здійснюється регулююча дія Uр регулятора на об’єкт управління в залежності від відхилення регулюваної змінної від Хвих від заданого значення Хзад та в часі.У регуляторів неперервної дії при безперервній дії сигнал на вході регулятора регулювальний орган також переміщується безперервно. Реалізують прості та комбіновані закони регулювання. В залежності від закону управляючої дії, який виробляє управляючий елемент регулятора, регулятори непереривної дії розділяють на:1) П-регулятори, або статичні в яких виробляється пропорційний закон, тобто, управляюча дія Up пропорційна сигналу непогодження: Upр۰Δх;

2) І-регулятори (астатичні),або інтегральні: ; 3) Д-регулятори (диференціальні):;4) ПІ-регулятори (або ізодромні):;

5) ПД-регулятори (пропорційно диференціальні): ;

6) ПІД-регулятори (пропорційно-інтегрально-диференціальні):                                                  .

У пропорційних регуляторах (П) регуляторах

Upр۰Δх,

де Кр - коефіцієнт передачі (підсилення); Δх - величина непогодження.

Це зумовлює виникнення так званої статичної похибки в таких регуляторах, тобто, різниці між заданим значенням Хвих регульованої змінної та її значенням, яке залишається в кінці процесу регулювання.

У регуляторів пропорційної дії положення регулювального органу пропорційно відхиленню регульованої величини від заданого значення, тобто, існує жорстка залежність між змінною вхідної та вихідної величин регулятора. Задане значення регульованої змінної може бути забезпечене лише для одного значення навантаження. Величина статичної похибки залежить від коефіцієнта передачі Кр регулятора, чим він більший, тим менша похибка.

П-регулятори мають добрі динамічні характеристики (процес характеризується малим часом регулювання), але мають незадовільні статичні характеристики зв’язані з статичною похибкою. Використовуються у випадках, коли час регулювання має бути невеликим, але технологічний процес допускає наявність статичної похибки.

У динамічному відношенні П-регулятор є підсилюючою ланкою. За умов стрибкоподібної зміни вхідної величини регулятора Δх вихідна регулююча дія Up змінюється також стрибкоподібно (рис. 4.3):

4.3. Графік процесу регулювання П-регулятора

Інтегральні регулятори, для яких управляюча дія пропорційна інтегралу відхилення від регульованої величини і дорівнює:     ,де Ті  -стала ізодрому налаштування регулятора.

Недоліки І-регуляторів – є уповільненість його дії і застосовуються на ОР з малим запізнюванням при повільних змінах навантаження. Використання на інтегральних об’єктах може привести до втрати системою стійкості.У динамічному відношенні І-регулятори є інтегруюча ланка, а крива розгону має приведена на рис 4.4,а. Пропорційно-інтегральні регулятори (ПІ-регулятори). У них управляюча дія пропорційна як непогодженню Δх так і інтегралу від нього:                                            .

У динамічному співвідношенні ПІ регулятор складається із двох паралельно  з’єднаних між собою П та І регуляторів (рис. 4.5,б). Він починає роботу як П-регулятор, а закінчує як І-регулятор.ПД -регулятор – є регулятором з упередженням, який діє на об’єкт по похідній від відхилення в часі. Регулятор до появи значного відхилення (непогодження) розпочинає переналаштовування регулюючого органу і таким чином зменшує динамічне відхилення.В пропорційно-інтегральному-диференціальному регуляторі (ПІД) – регулююча дія пропорційна відхиленню Δх регульованої змінної, інтегралу та диференціалу від нього.

18. об'єкти регулювання

     До динамічних характеристик, що впливають на якість регулювання об’єктом, тобто, підтримуванні необхідного фізичного параметру на виході об’єкта в заданих межах, відносяться самовирівнювання об’єкта, його ємність та запізнювання. Самовирівнювання – це здатність об’єкта самостійно, без втручання регулятора надходити після збурення до нового стану рівноваги.      Залежно від здатності до самовирівнювання ОР поділяють на статичні, астатичні та нестійкі.                   Статичні об’єкти регулювання з самовирівнюванням.

Статичними ОУ (з самовирівнюванням) називаються об’єкти, в      яких відхилення вихідної регульованої змінної (Xвих), що визване збуренням і відповідно порушенням балансу, впливає на приток Gпр чи сток Gст речовини або енергії в об’єкті в бік ліквідації небалансу і встановлення нової рівноваги.

    Прикладом статичного об’єкта є напірний бак (рис. 3.4), до якого рідина надходить по трубі через клапан - 1 і вільно витікає через клапан - 2 під дією гідростатичного тиску рідини Р = pgH. Вхідними сигналами такого об’єкту є змінна притоку Gпр та стоку Gст, а  вихідним  – є зміна рівня Н рідини.

                                         

             Рис. 3.4 . Статичний об’єкт (з самовирівнюванням).    В усталеному режимі приток рідини Gпр дорівнює її стоку Gст і рівень рідини в ємності баку залишається постійним. Це статичний режим роботи, який описується рівнянням матеріального балансу:

Gпр(t) = Gст(t),   де Gпр(t) і Gст(t) – зміна притоку і стоку рідини в часі.

    З порушенням рівноваги, якщо, наприклад, збільшити приток (Gпр  Gпр + Gпр) рідини до об’єкта, її рівень почне збільшуватись (рис.3.5). Зміна рівня рідини Н(t) приводить до зростання гідростатичного тиску Р = рg ΔH і відповідно до збільшення витрати рідини через клапан 2 ( по стоку ). Поступово із зростанням рівня різниця між припливом і стоком буде зменшуватись і настане новий стан рівноваги, якому відповідає нове стале значення стоку Gст і рівня Н. Про такий об’єкт говорять, що він має самовирівнювання по стоку, яке сприяє стабілізації регульованої змінної Хвих (рівня Н) і полегшує роботу регулятора.                                                                     

КЛАСИФІКАЦІЯ АСР

    АСР класифікують по різним признакам, що наведені нижче. По призначенню (тобто, характеру зміни завдання) розрізняють наступні АСР: стабілізуючі, програмні та слідкуючі. Стабілізуюча АСР  - це система, алгоритм функціонування якої вміщує задачу підтримування регульованої величин на постійному рівні (Хвих =const).Програмна АСР – алгоритм функціонування містить задачу зміни регульованої змінної у відповідності з заздалегідь заданою функцією (Хвих змінюється програмою, наприклад, як функція від часу).Слідкуюча АСР – алгоритм функціонування містить задачу зміни регульованої величини в залежності від заздалегідь невідомої величини на вході в АСР  (Хвих змінюється довільно).■ За кількістю контурів АСР ділять на:     одноконтурні – вміщують один контур регулювання, один зворотній зв’язок по регульованій змінній;     багатоконтурні – вміщують декілька контурів регулювання, декілька зворотних зв’язків по декількох параметрах. Наприклад, по параметру, по швидкості та по прискоренню його зміни. По числу регульованих величин  розрізняють АСР:     одномірні   - системи з однією регульованою змінною;     багатомірні  - з декількома регульованими величинами.    В свою чергу багатомірні розділяють на АСР:     - незв’язаного регулювання, в яких регулятори безпосередньо не зв’язані між собою і можуть взаємодіяти тільки через загальний для них об’єкт управління;     - зв’язаного регулювання, в яких регулятори різних параметрів одного і того ж технологічного процесу ( ОР ) зв’язані між собою поза об’єктом регулювання.

 По функціональному призначенню АСР ділять на: АСР температури, тиску, витрати, рівня і т.д.■ По характеру сигналів, що використовуються для управління АСР ділять на:- безперервні;- дискретні (релейні, імпульсні, цифрові).■ По характеру математичних співвідношень АСР ділять на:- лінійні, для яких є справедливим принцип суперпозиції (накладання), суть якого в тому, що, якщо на вхід ОР подається декілька керуючих дій, то загальна реакція ОР дорівнює сумі реакцій ОР на кожну керуючу дію окремо;- нелінійні, для яких не є справедливим принцип суперпозиції.■ По виду використаної для регулювання енергії АСР ділять на:- пневматичні;  - гідравлічні; - механічні; - електричні.■ По наявності внутрішнього джерела енергії АСР ділять на:- прямої дії (використовується енергія регульованої змінної);- непрямої дії (з допоміжним джерелом енергії).

21. Виконавчі органи (ВМ) призначені для  переміщення регулювального органу (РО) відповідно до команди автоматичного регулятора (АР), тобто, його регулюючої дії Ур. ВМ перетворює сигнал однієї природи, який надходить від АР, у механічне переміщення РО. Електричні ВМ (використовують електричну енергію) в свою чергу поділяється на електромагнітні та електродвигуні. В електромагнітних переміщення РО відбувається за рахунок дії електромагнітними котушками ЕК. Використовуються у випадку, коли РО повинен займати фіксоване положення, наприклад, “Відкрито” або “Закрито” в релейних двопозиційних  АСР. Коли до електромагнітної котушки подається керуючий сигнал Ур постійного чи змінного струму, шток втягується в котушку соленоїду, стискуючи одночасно пружину, клапан повністю відкривається. Коли Ур зникає, то за допомогою пружини клапан встановлюється у закритий (вихідний) стан.Недолік таких ВМ (рис.5.9,а) – постійне споживання енергії, низький ККД, тому вони використовуються  в схемах з короткочасним спрацюванням.Більш економічні – є ВМ (рис.5.9,б) з додатковою електромагнітною защіпкою ЕЗ, який керує механічною защіпкою. Коли головний електромагніт спрацьовує від керуючої дії Ур  (втягується)  то одночасно спрацьовує защіпка (З), яка механічно фіксує шток в цьому положенні. Блокуючий контакт (БКЗ) защіпки розриває ланцюг живлення головної котушки ЕК.При закриванні клапана керуючий сигнал подається на електромагніт  защіпки ЕЗ, яка звільняє шток. Останній під дією зворотної пружини повертається у вихідний стан, закриваючи клапан.Недолік – ймовірність виникнення гідравлічних ударів у трубопроводах.

Пневматичні ВМ відносяться до механічних. По конструкції 

                                 а)                                                б)  

Рис. 5.11. Мембранні виконавчі механізми

бувають мембранні та поршневі. Вихідним елементом в них є шток, який здійснює лінійне переміщення. У пневматичних ВМ – зусилля, по переміщенню мембрани або поршня, створюється повітрям – уніфікованим по ДСП пневматичним сигналом по тиску в межах Рупр = (20-100) кПа. Приклад мембранного пневматичного ВМ приведений на рис. 5.11,а)  :Цей ВМ складається з корпусу 1, мембрани 2, зворотної пружини 3 та штока 4. Втулка з натяжною гайкою 5 призначена для регулювання зусилля, що надається пружиною. З поданням тиску від регулятора у порожнину над мембраною, остання вигинається і переміщує шток 4. Повернення штока в початкове положення забезпечується за допомогою пружини при Рвх=0.

У прикладі на рис.5.11,б із зростанням Ур= Рупр  верхній клапан ВМ закривається, а нижній - відкривається, при одному і тому ж напрямку керуючої дії, що показує, як можна реалізувати протилежні дії на об’єкт регулювання.

22. Регулювальні органи (РО) АСР - це пристрої, які служать для безпосереднього регулювання надходження енергії або речовини в ОУ. РО  змінюють, наприклад, витрати речовини через той чи інший трубопровід, або холодопродуктивність компресора. Зміна витрати досягається зміною прохідного перерізу РО (або дроселюванням) і пов’язаного з ним перепаду тиску. В АСР використовуються одно або двосідельні РО (рис. 5.14).               

                              Рис. 5.14. Одно та двосідельні РО (клапани).

  

    В якості РО використовують клапани та вентилі, заслінки. Від вірного вибору РО залежить якість роботи АСР. РО складається із сідла  (нерухомої частини РО) та затвору - (рухомої частини РО), переміщення якого відносно частин сідла приводить до зміни прохідного перерізу і відповідно пропускної спроможності РО в цілому.На вибір та розрахунок РО впливає і фазовий стан протічної речовини. Якщо середовище двохфазне або якщо при його протіканні через РО відбувається фазове перетворення (кипіння речовини), то вибір і розрахунок РО проводять за емпіричними залежностями.Як елемент АСР РО може мати дискретну (релейну: Відкрито/Закрито) характеристику або аналогову характеристику (безперервну), яка може бути лінійною, параболічною або рівно процентною. Характеристика РО показує зміну його пропускної спроможності в залежності від (ходу) переміщення затвору РО (рухомої частини). Характеристику називають власною або внутрішньою, якщо вона визначена для одного значення перепаду тиску на РО.




1. Но несмотря на широкомасштабность многовекового процесса изучение наследия Древнего Рима предмет римско
2. Распорядитель средств в лице начальника управления Баратынского Н
3. т~сінікті формада ~р т~рлі есептерді шы~аруды~ ба~дарламасын жазу т~сілі 2 Паскаль тілі
4. Анализ и разработка схемы принятия решений в организации
5. ТЕМА- Роль акушерки у виконанні завдань жіночої консультації
6. . Теоретикометодологические основы исследования мотивации персонала 1.
7. Оптимальность как результат эволюции
8. Проблема ментальності в українській народознавчій науці
9. Техника выполнения перевозок скоропортящихся грузов
10. Корпосистем уже більше 10 років спеціалізується на продажі та установці пластикових вікон і других констру
11. Илья Григорьевич Эренбург Хулио Хуренито
12. Установка и настройка Windows XP.html
13. Тема- Організмовий рівень реалізації генетичної інформації
14. Топографические карты и чтение их
15. Тема- Исследование параметров аналогоцифровогои цифроаналогового преобразователей студентов 4 к
16.  Уровень подготовки группы- средний 2
17. Модификация метода построения тестов для конечных автоматов относительно неразделимости
18. Неудержимый Глава 1 1790 год
19. Мир Галактик (Галактики и звездные системы
20. Автоматизация банковской деятельности Банковские сети