Белов М.П. - Автоматизированный электропривод типовых производственных механизмов и технологических комплексов (1249706), страница 8
Текст из файла (страница 8)
Однако промышленные компьютеры наряду с программируемыми контроллерами активно используются в управлении технологическими агрегатами и комплексами. И эта тенденция в дальнейшем будет усиливаться. 1.2.3. Контрольно-измерительные средства Устройства преобразования, хранения, распределения и выдачи информации входят, как правило, в состав модулей программируемых контроллеров. В технологических агрегатах и комплексах используются разнообразные устройства, предназначенные для получения информации. Имеются следующие тенденции развития таких устройств: расширяющееся применение датчиков для контроля электромагнитных, механических и технологических переменных, качества изделий; стремление к использованию методов прямого измерения контролируемых переменных н установке датчиков в непосредственной близости от исполнительных органов рабочей машины; применение датчиков для контроля состояния электротехнического, механического и технологического оборудования; использование информации для диагностирования и оповещения операторов через компьютерные системы управления о состоянии оборудования.
В современном оборудовании контролю подвергаются: температура в коммутационных аппаратах, узлах электродвигателей, управляемых преобразователей, опорах механизмов; степень вибраций во всех функционально значимых механических узлах системы; зазоры в механических передачах; усилия и упругие моменты в механизмах; износ технологического оборудования и др. ' В качестве основных контрольно-измерительных средств применяются датчики, непосредственно воспринимающие изменения контролируемого параметра и преобразующие эти изменения в механические или электрические сигналы.
33 В основном датчики представляют собой единое изделие (собственно датчик и преобразователь), имеющее на выходе электрические унифицированные сигналы (УС): релейные, непрерывные токовые (О ... 5 мА, 0... 20 мА) и непрерывные напряжения постоянного тока (0...10 мВ, 0...50 мВ, О...! В, 0...10 В, 0...12 В, 0 ...
24 В), непрерывные частотные (1500 ... 2500 Гц, 4000 ... 8000 Гц), непрерывные напряжения переменного тока частотой 50 Гц (О ... 1 В, 0... 2 В) и др. Перечисленные электрические сигналы определены стандартами. Датчики оцениваются по точности, линейности и разрешающей способности, частотной характеристике, характеристике шума, входному и выходному импедансу (полному сопротивлению) и др. По структуре построения в зависимости от способа соединения элементов датчики могут быть с последовательным преобразованием, дифференциальные и компенсационные 1101.
Датчики электромагнитных переменных. Датчики тока и н а п р я ж е н и я. В системах автоматического управления электроприводом сигналы, пропорциональные току, снимаются с шунтов„трансформаторов тока. Преобразованные сигналы датчиков используются также для измерения ЭДС, мощности, потока и т.д. Основными задачами при создании датчиков тока и напряжения являются задачи гальванического разделения силовых цепей и цепей управления, обеспечения высокого быстродействия и точности. В аналоговых датчиках напряжения для разделения цепей применяют модуляцию входного напряжения и трансформирование с последующей демодуляцией и усилением.
В качестве датчиков тока все шире используются преобразователи, основанные на эффекте Холла, которые строятся в виде магнитопроводов с зазором. Магнитопровод из магнитомягкого материала намагничивается при помощи обмотки, по которой течет измеряемый ток. В зазоре устанавливается датчик Холла„питаемый от стабилизированного источника тока. Датчики тока с использованием эффекта Холла обеспечивают гальваническую развязку между цепями измерения и выходной при напряжениях до нескольких киловольт, точность до 1 % и полосу пропускания до 1 кГц [481. Датчики потока и магнитной индукции.Дляконтроля указанных параметров применяют датчики Холла.
Достоинствами этих датчиков являются: возможность измерения постоянных и переменных магнитных полей, хорошее пространственное разрешение из-за малых размеров преобразователей. Недостатком является сравнительно большая зависимость постоянной Холла и, следовательно, ЭДС от температуры. Датчики механических переменных. Д а т ч и к и п а р а м е т р о в д в и же н и я.
Эти датчики предназначены для получения инфор- 34 мации о линейных и угловых перемещениях, скоростях и ускорениях, силах и моментах. Основными требованиями, предъявляемыми к датчикам перемещений, являются: высокая точность измерения (или контроля) перемещений, быстродействие, надежность, помехоустойчивость информативного параметра, малые нелинейные искажения. Существующие датчики перемещений могут классифицироваться по различным признакам, основными из которых являются характер измеряемых перемещений, физический принцип действия чувствительного элемента, структура построения, вид выходного сигнала [10). По физическому принципу действия чувствительного элемента все существующие датчики можно разделить на: фотоэлектрические (оптоэлектронные), использующие эффект периодического изменения освещенности (датчики снабжаются каналом нулевого импульса — началом отсчета, что дает возможность при наличии счетчика использовать датчик не только для регулирования скорости, но и как датчик положения); электростатические — емкостные (основанные на эффекте периодического изменения емкости) и пьезоэлектрические (основанные на эффекте возникновения электрического заряда на поверхности некоторых материалов в момент деформации); электромагнитные (нспользующие, например, эффект периодического изменения индуктивности или взаимоиндуктивности); электроакустические (основанные, например, на эффекте изменения энергии поверхностной акустической волны); реостатные (использующие эффект линейного изменения сопротивления); лазерные (интерферометрические).
Сравнительный анализ перечисленных датчиков показывает, что, например, электростатические, в частности емкостные, датчики обладают высокой чувствительностью и добротностью, малой нелинейностью характеристики, малыми тепловыми потерями. Однако широкое распространение емкостных датчиков ограничено большим выходным сопротивлением, необходимостью жесткой герметизации, трудностью исключения влияния паразитных емкостей.
Электромагнитные индуктивные датчики уступают емкостнгям по чувствительности и линейности характеристики, но превосходят их по выходной мощности, помехоустойчивости, надежности в условиях производства (где возможны колебания температуры и влажности окружающей среды). Достоинствами электромеханических электнроконтаквных датчиков являются простота конструкции, большие мощность и амплитуда выходных сигналов. К недостаткам следует отнести худ- 35 шие по сравнению с другими датчиками метрологические характеристики — как статические, так и динамические. Фотоэлектрические датчики обладают наибольшей точностью среди существующих преобразователей, наивысшей разрешающей способностью, отличаются высокой чувствительностью и быстродействием, простотой и наделсностью конструкции, малыми размерами и массой, отсутствием механической связи с контролируемым объектом, малой инерционностью, возможностью дистанционного измерения и контроля без измерительного усилия.
К недостаткам фотоэлектрических датчиков следует отнести чувствительность к посторонним источникам излучения, недостаточную стабильность и надежность, Тахогенераторы постоянного тока серии ПТ и переменного тока серии ТГ применяются в регулируемых элекгроприводах средней и большой мощности при невысокой точности регулирования скорости. Они обладают низкими оборотными и полюсными пульсациями и высокой линейностью и стабильностью характеристик. Магнитная система тахогенераторов ПТ свободно расположена на валу посредством шариковых подшипников и фиксируется креплением к подшипниковому щиту приводного электродвигателя.
Тахогенераторы с частотой вращения 600 мин ' и выше выполняются с добавочными полюсами. Тахогенераторы серий ПТ и ТТ имеют значительные размеры и массу, используются в основном как датчики скорости в мощных приводах прокатных станов, агрегатов бумажной, химической промышленности и как датчики скорости мощных турбоагрегатов. Для приводов средней мощности, не требующих высокой точности регулирования скорости, используются тахогенераторы постоянного тока серий ЭТ, ТМГ, ТД. Тахогенераторы серий ПТ и ТТ предназначены для работы в запыленных помещениях в условиях умеренного и тропического климата.
Тахогенераторы ПТ производят в закрытом исполнении с естественным охлаждением. По способу монтажа тахогенераторы имеют фланцевое исполнение со станиной без лап. Для станочного привода используются тахогенераторы серии МЭТ, обладающие малой асимметрией и нелинейностью характеристик. В комплектных электроприводах используются встроенные тахогенераторы, размещенные на одном валу с двигателем, при этом кроме указанных серий тахогенераторов используются машины типа СЛ. В современном электроприводе не применяют соединение тахогенератора с валом посредством гибкой передачи и редукторов, так как гибкие передачи обладают свойствами колебательного звена и ухудшают динамику привода, а работа редуктора затруднена изза наличия люфтов в передачах.
36 Однако высокие точностные и эксплуатационные требования, предъявляемые к промышленным системам автоматики, привели к тому, что в качественных системах в основном используют фотоэлектрические и электромагнитные датчики перемещения и скорости с цифровой обработкой сигналов.
Датчики усилия. Вэтихдатчикахприменяютмагнитострикционные и пьезоэлектрические преобразователи. Рабога магнитострикционного (магнитоупругого) преобразователя основана на магнитоупругом эффекте. Если на намагниченный образец ферромагнитного тела воздействует внешняя механическая сила, то тело деформируется, домены изменяют свою ориентацию и индукция в материале изменяется. Таким образом, возникает магнитострикционная составляющая деформации, которая накладывается на чисто механическую деформацию, подчиняющуюся закону Гука.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
