Автоматическая система контроля

Большой температурный диапазон измерения: от −200 °C до 2500 °C;

Простота;

Дешевизна;

Надежность.

Недостатки

Для получения высокой  точности измерения температуры (до ±0,01 °С) требуется индивидуальная градуировка  термопары.

На показания влияет температура  свободных концов, на которую необходимо вносить поправку. В современных  конструкциях измерителей на основе термопар используется измерение температуры  блока холодных спаев с помощью  встроенного термистора или полупроводникового сенсора и автоматическое введение поправки к измеренной ТЭДС.

Эффект Пельтье (в момент снятия показаний, необходимо исключить  протекание тока через термопару, так  как ток, протекающий через неё, охлаждает горячий спай и разогревает  холодный).

Зависимость ТЭДС от температуры  существенно нелинейна. Это создает  трудности при разработке вторичных  преобразователей сигнала.

Возникновение термоэлектрической неоднородности в результате резких перепадов температур, механических напряжений, коррозии и химических процессов в проводниках приводит к изменению градуировочной характеристики и погрешностям до 5 К.

На большой длине термопарных  и удлинительных проводов может  возникать эффект «антенны» для  существующих электромагнитных полей.

Типы термопар

Технические требования к  термопарам определяются ГОСТ 6616-94.Стандартные  таблицы для термоэлектрических термометров (НСХ), классы допуска и  диапазоны измерений приведены  в стандарте МЭК 60584-1,2 и в ГОСТ Р 8.585-2001.

платинородий-платиновые —  ТПП13 — Тип R

платинородий-платиновые —  ТПП10 — Тип S

платинородий-платинородиевые  — ТПР — Тип B

железо-константановые (железо-медьникелевые) ТЖК — Тип J

медь-константановые (медь-медьникелевые) ТМКн — Тип Т

нихросил-нисиловые (никельхромникель-никелькремниевые) ТНН — Тип N.

хромель-алюмелевые — ТХА  — Тип K

хромель-константановые ТХКн — Тип E

хромель-копелевые — ТХК  — Тип L

медь-копелевые — ТМК  — Тип М

сильх-силиновые — ТСС  — Тип I

вольфрам и рений —  вольфрамрениевые — ТВР — Тип  А-1, А-2, А-3

 Точный состав сплава  термоэлектродов для термопар  из неблагородных металлов в  МЭК 60584-1 не приводится. НСХ для  хромель-копелевых термопар ТХК  и вольфрам-рениевых термопар  определены только в ГОСТ Р  8.585-2001. В стандарте МЭК данные  термопары отсутствуют.

 В настоящее время  стандарт МЭК 60584 пересматривается. Планируется введение в стандарт  вольфрам-рениевых термопар типа  А-1, НСХ для которых будет соответствовать  российскому стандарту, и типа  С по стандарту АСТМ [2].

 В 2008 г. МЭК ввел два новых типа термопар: золото-платиновые и платино-палладиевые. Новый стандарт МЭК 62460 устанавливает стандартные таблицы для этих термопар из чистых металлов.

Сравнение термопар

Таблица ниже описывает свойства нескольких различных типов термопары. В пределах колонок точности, T представляет температуру горячего спая, в градусах Цельсия. Например, термопара с точностью  В±0.0025Г—T имела бы точность В±2.5 В°C в 1000 В°C.

Тип термопары МЭК	Температурный диапазон °C (длительно)	Температурный диапазон °C (кратковременно)	Класс точности 1 (°C)	Класс точности 2 (°C)
K	0 до +1100	−180 до +1300	±1.5 от −40 °C до 375 °C    ±0.004×T от 375 °C до 1000 °C	±2.5 от −40 °C до 333 °C  ±0.0075×T от 333 °C до 1200 °C
J	0 до +700	−180 to +800	±1.5 от −40 °C до 375 °C    ±0.004×T от 375 °C до  750 °C	±2.5 от −40 °C до 333 °C  ±0.0075×T от 333 °C до 750 °C
N	0 до +1100	−270 to +1300	±1.5 от −40 °C до 375 °C    ±0.004×T от 375 °C до 1000 °C	±2.5 от −40 °C до 333 °C  ±0.0075×T от 333 °C до 1200 °C
R	0 до +1600	−50 to +1700	±1.0 от 0 °C до 1100 °C    ±[1 + 0.003×(T − 1100)] от 1100 °C до 1600 °C	±1.5 от 0 °C до 600 °C  ±0.0025×T от 600 °C до 1600 °C
S	0 до 1600	−50 до +1750	±1.0 от 0 °C до 1100 °C    ±[1 + 0.003×(T − 1100)] от 1100 °C до 1600 °C	±1.5 от 0 °C до 600 °C  ±0.0025×T от 600 °C до 1600 °C
B	+200 до +1700	0 до +1820		±0.0025×T от 600 °C до 1700 °C
T	−185 до +300	−250 до +400	±0.5 от −40 °C до 125 °C    ±0.004×T от 125 °C до 350 °C	±1.0 от −40 °C до 133 °C  ±0.0075×T от 133 °C до 350 °C
E	0 до +800	−40 до +900	±1.5 от −40 °C до 375 °C    ±0.004×T от 375 °C до 800 °C	±2.5 от −40 °C до 333 °C  ±0.0075×T от 333 °C до 900 °C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Автоматическая  система контроля (АСК):  назначение, классификация, основные виды АСК

 

Функции, основные виды систем автоматического контроля

Под контролем понимается процесс установления соответствия между состоянием объекта и заданными  нормами. В результате контроля выдается суждение о том, к какой из нормированных  качественно отличающихся областей относится рассматриваемое состояние  объекта контроля.

Контроль может быть осуществлен  везде, где имеются установленные  нормы. Нормы могут быть заданы самым  разнообразным образом.

Мы будем рассматривать  технический контроль, который широко применяется в промышленности при  оценке состояния сырья, процесса производства, готовой продукции. Мы будем рассматривать  контроль, при котором описания норм заданы в количественном виде с помощью  аналоговых и цифровых уставок, а  результатом контроля является количественно  определенное суждение о состоянии  объекта контроля.

Уровень автоматизации устройств  контроля может быть приближенно  оценен отношением объема операций контроля, выполняемых ручным способом к общему объему операций процесса контроля. Автоматическими  устройствами контроля называются устройства, у которых это отношение составляет 5%. У полуавтоматических – от 5 до 50%, у ручных – превышает 50%. Автоматический контроль выполняется с помощью  приборов автоматического контроля (ПАК) и систем автоматического контроля (САК). В САК контролируется большое  число величин и выполняется  значительная обработка информации, необходимая для выдачи количественного  суждения о состоянии объекта.

Автоматический контроль выполняется с помощью приборов автоматического контроля и САК.

В САК контролируется большое  число величин и выполняется  значительная обработка информации, необходимая для выдачи количественного  суждения о состоянии объектов контроля.

Подавляющее большинство  САК базируется на использовании  элементов современной электроники. Это во многом определяется наличием относительно хорошо разработанных  методов и средств преобразования разнообразных контролируемых величин  в электрические сигналы и  удобством выполнения преобразований, передачи и обработки сигналов. Поэтому  большинство реализаций САК основывается на электрическом принципе действия.

Чтобы получить в результате контроля информацию о соотношении  о текущем состоянии объекта  контроля и установленным нормальным его состоянием, любая САК должна выполнять следующие основные функции:

- восприятие входных величин  и преобразование их в сигналы,  необходимые для последующих  операций:

- формирование и реализация  норм в аналоговом или цифровом  виде;

- сравнение входных величин  или функций от них с описание  норм;

- формирование количественного  суждения;

- выдача количественных  суждений о состоянии ОК

- автоматическое управление работой систем

САК также могут выполнять  дополнительные функции:

- аналого-цифровое преобразование

- выдача аналоговой или  цифровой измерительной информации

- вычислительные процедуры  над аналоговыми или цифровыми  сигналами или над результатами  контроля

- формирование возбуждающих  или компенсирующих воздействий  на ОК, необходимых для получения  контрольной информации

- выполнение операций  самоконтроля систем

При наличии уставок и  определяемых ими зон допуска  контролируемых величин, контроль называется допусковым. В САК описание норм и контрольно-измерительная информация может быть представлена по абсолютным значениям и по отклонениям от номинального значения.

При использовании способа  отклонений требуется меньше памяти при формировании описаний норм и  при выдаче результатов и контроля, по сравнению со способом абсолютных значений.

Классификация САК

Различают САК:

- специализированные –  для узконаправленных контрольных  операций и универсальные;

- встроенные в ОК и  внешние по отношению к нему;

- пассивные и активные  – в активных используются  устройства типа подналадчиков  технологических процессов, пассивные  – выдают суждение о состоянии  объекта, но не принимающие  решения об изменении этого  состояния, к ним относятся  и КСА (контрольно-сортировочные  автоматы)

К внутренним классификационным  признакам САК относятся:

- выполнение контроля  входных величин или параметров, являющихся функциями от них

- наличие одной, двух  и более уставок;

- выполнение операций  контроля и сравнения на аналоговом  или цифровом уровнях;

- структура системы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Структурная схема  угломерной следящей системы. Основные элементы структурной схемы. Принцип  работы

 

Угломерные следящие системы  используются в системах радионавигации, радиоуправления для слежения за угловым положением источника излучаемого  или отраженного радиосигнала.

Функциональная схема  системы имеет вид (рис.1):

 

Рис. 1. Функциональная схема угломерной следящей системы:

Пр-к – приемник; ФНЧ  – фильтр нижних частот; У – Усилитель; ИУ – исполнительное устройство

 

С помощью антенной системы  формируются парциальные диаграммы  направленности. РСН ─ равносигнальное  направление; сигнал, принимаемый с  этого направления двумя антеннами, имеет одинаковую интенсивность .

Местоположение источника  излучения (цели) определяется двумя  координатами: азимутом и углом места.

С помощью пеленгатора  определяется рассогласование по углу между направлением на цель и РСН, и на выходе приемника формируется  напряжение, пропорциональное величине и знаку этого рассогласования. Это напряжение, пройдя ФНЧ, который  сглаживает высокочастотные составляющие, усиливается с помощью усилителя  У и подается на исполнительное устройство. ИУ воздействует на антенную систему , в результате чего РСН изменяет свое положение в пространстве, уменьшая первоначальную ошибку. В качестве исполнительных устройств используются электромеханические, электронные  и гироскопические ИУ.

Проведем математическое описание и составим структурную  схему для слежения по одной координате. Обозначим:

–угловое положение источника  радиосигнала относительно опорного направления;

– угловое положение антенны (равносигнального направления);

Тогда ошибка слежения

= ─ .       (1)

Напряжение на выходе пеленгатора :

  (2)

где ;       (3)

F( )– зависимость среднего значения напряжения на выходе пеленгатора от ошибки слежения (пеленгационная характеристика).

Будем полагать, что пеленгатор безынерционен.

Работу ФНЧ можно описать  дифференциальным уравнением в сокращенной  форме

.     (4)

Далее сигнал поступает на безинерционный усилитель У, а затем  на исполнительное устройство. При  использовании электромеханического ИУ ( электродвигателя) его операторный  коэффициент передачи определяется выражением

где К – крутизна зависимости угловой скорости вращения антенны в установившемся режиме от величины управляющего напряжения ; ─ электромеханическая постоянная двигателя.