Метрология негіздері, ақпараттың жүйелер АСУ ТП сияқты жылу физикалық өлшеулер

Ақпарат байланысканалдарының құрылғылары арқылы сигнал түрінде  жіберіледі.

Материалдық сақтағыштар болып табылатын, периодтң процестер немесе физикалық шамаларға сигнал құру хабар түсіру жолымен орындалады. Мысалы : электрлік ток, газ қысымы, электромагниттік тербелістер, дыбыстық толқындар.

Тасымалданушы ақпараттарды ақпарат сақтағыштара жеткізуде олардың бір немесе бірнеше параметрлерін өзгерту арқылы хабар түсіруәдісімен жүзеге асырамыз. Ақпараттарды сақтағыштарға жеткізуде процесін модуляция деп атаймыз.

Қазіргі таңда  модуляциябізге белгілі онаан түрі бар. Соның ішінде ақпаратты тасымалдау жүйесі кәсіп – орындарда, химия – технологиялық процестерде, физикалық шамалың тура модуляциясында және жиілікті гармоникалық тербелістерде кеңінен қоданылады.

Энергияны тасымалдау түріне байланысты  былай бөлінеді: электрлік, пневматикалық және гидравликалық көрсетілген жүйелерде ақпараттар табиғи немесе бірыңғай сигнал тасымалданады\

Бірыңғайлы  сигналдардың негізгі түрлері ГСП

Сигнал түрі	Физикалық шама	Сигналдың параметрлері
Электрлік	Тұрақты	0 5; 0 20; -5 0 5; 4 20 мА
	Тұрақты кернеу	0 10; 0 20; -10 0 10 мВ 0 10; 0 1; -1 0 1 В
	Айнымалы кернеу	0 2; -1 0 1 В
	Жиілік	2 8; 2 4 кГц
Пневматикалық	Қысым	0,2 1 кГц/см2
Гидравликалық		0,1 6,4 МПа

 

 

ГСП-ны құрудың келесі негізгі  принциптері бар: құрылғының функционалды белгілерімен ерекшелігі; бұйымдардың минималдау номенклатурасын жасау, техникалық құралдардың блокты – модульді құрылымын жасау, басқару жүйесіннің агрегатты құрылымын жасау, құралдар мен құрылғылардың орналасу сыйымдылығын жасау.

Барлық ГСП  бұйымдар функцияеалдығына белгілеріне  байланысты 4-топқа бөлінеді:

Процестегі  құрылының күй – жағдайы туралы ақпарат алу; байланыс каналдары  арқылы ақпаратты қабылдау, өңдеу  тарату құрылғысы; ақпаратты өңдеу, сақтау, түрлендіру және басқару командаларын құру құрылғысы; басқару объектісіне әсер етуге арналған коммандалық ақпаратта қолдану құрылылары.

Қолдынылатын  энергияның тәуелділігіне байланысты өлшегіш және қосалқы ГСП құрылыларын 4 дербес түрге бөлеміз: электрлік, превматикалық, гидравликалық жцне қосалқы энергияны қолданбаутын деп.

Алғашқы өлшегіш  түрлендіргіштері

ГСП-ны құрудағы негізгі принциптер. Олардың бірі: тезникалық құралдың блокты-модульдік  құрылымы. Олар алғашқы өлшем түрлендіргіштерін жасау кезінде кеңңінен қолданылады. Унифицирленген пневматикалық немесе электрлік сигналдар компенсациялау күші принципінің негізінде жмыс істейтін түрлендіргіштермен күшейтіледі. Пневматикалық сигнал күшінің түрлндіргіштерінің арқасында «күш – қысым» түрлендіргіші кең қолданысқа ие болды, сонымен қатар « күш – тоқ» түрлендіргіштері тоқық сигналды унифицирленген тұрақты тооқ сигналына түрлендіреді. Көрсетілген түрлендіргіштер сәйкесінше кейде «пневмокүштік» және «электрокүштік» түрлендіргіштер деп аталады.

Унифицирленегн  электр сигналдарын «тоқтың орын ауыстыруы» тұрақты тоқ түрлендіргіштерімен  түрлендіру деп атаймыз.

«Күш-қысым» , «күш тоқ» және « тоқ орын ауыстыруы» түрлендіргіштері АӨТ-тің өзінің және оның жеке бөліктерінің жалпы ауысымын қамтамасыз ететін модуль болып табылады.

Конструктивті АӨТ ГСП-дегі блокқа сезімтал элемент  ретінде қосылады. Ол түрлендіргіш деп аталатын технологиялық параметріне әкелінеді.

Пневматикалық өлшенетін ақпараттарды беру

Өлшенетін ақпараттарды беру жүйесі унифицирленген пневматикалы сигналдарын өндірістің қауыпсіздік шарттарын сақтай отырып электрлік тасымалдау жүйесінде қолданылады. Пневматикалық тасылмалдау жүйесі ақпаратты 300 м-ге дейінгі аралықта, ал арнайы қуат күшейткіштері қолданылған жағдайда 600 м-ге дейінгі арақашықтықта сенімді түрде тасымалдауды қамтамасыз етеді. Объекттер мен пункттердің

арақашықтығы осы аралықтан үлкен болған жағдайда ақпаратты тасымалдау жүйесінің дәлдігі азаяды.

Негізгі бөліктерде АӨТ (II деңгейлі) элемент сезімталдығы және «күш-қысым» түрлендіргіші IV деңгейлі болып табылады. Сезімтал элемент ретінде кез-келген элемент қолданылауы мүмкін, егер технологиялық II параметрі күшейткішінде түрлендіріледі.

                        

 

                                  

6,1. сурет. «Күш-қысым» түрлендіргіші

 

1-нөлдік корректор, 2- білік, 3-сильфон, 4-пневмокедергілі «канал-жапқыш», 5-жарқыш, 6-канал, 7-пневматикалық қуат күшейткіші, 8-мембрана, 9- серіппе, 10-арнайы мембрана, 11-пневмокедергі

 

«Күш-қысымы»  түрлендіргіші нөлдік корректоордан  тұрады, 1-пружина, 2-рычаг, 3-кері байланыс силфоны, 4-пневмокедергімен басқарылатын канал жапқыш және пневматикалық  қуаткүшейткішінен тұрады. Басқарылатын пневмокедергі қуат күшейткіші каналынан лақтырылады. Сондықтан Б камерасындағы кедергі А мен В камерасындағы кедергіден әрқашан да аз болады, олар пружинаның керілуімен анықталады. Технологиялық П параметрі пневматикалық сигналға келесі түрмен түрленеді. Түрленетін П параметрі бастапқы мәнінен ауытқан жағдайда күші өзгереді, және ол рычагтың О тірек жүктесіне қатысты орын ауыстыруына себепші болаы. Рычагпен бір уақытта оныңүстінде орналасқан жапқыш каналға қатысты орын ауыстырады. Бұл жапқыш пен канал арасындағы саңылаудың һ өзгеруіне әсер етеді. Нәтижесінде саңылау һ1 – ге тең болады және рычаг А жағдайына келеді (сурет 2). Қуат күшейткіші күшейтілгеннен кейін, терге кері байланыспен канал байланысының сильфоны азаяды. Ол саңылаудың осы жағдайына канал, шығысындағы қысым сәйкес келеді. Шығыс қысыының өзгеруі В жағдайына келгенге дейін жалғасады, сол уақытта канал мен жапқыш араындағы аралық һ1 –ге тең болады.һ2 ұзындығы - ның һ ұзындығынан аз болады. Сондықтан рычагтың өзгерген тепе-теңдігі бастапқы жағдайынан тәуелсіз. Біз сөзбен айтқанда түрлендіргіш жұмысы схемасынан байқалады. Оның орын ауыстыруы өту аз және ол (0,01-0,02 мм аралығында). Сондықтан олардың жағдайда практикалық түрде өзгермеген деуге болады.

Қуат күшейткіші жұмысы кезінде пневмокедергідегі қысым құлауы мембрана орын ауысуы есебінен әрдайым өзгеріссіз қалады (4000 – 6500 Па).

«Күш-қысым» түрлендіргіші  статистикалық сипаттама теңдеуін рычагтың тепе-теңдік жағдайынан алуға  болады:

 

     

Сурет 6.2 (а) пневмокедергі

   (б) статистикалық  сипаттама

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сурет 6.3, «Күш-қысымы» түрлендіргішіның унифицирленген сұлбасы

1-Т-тәріздес рычаг. 2-нөлдік корректор  пружинасы. 3-Г-тәріздес рычаг. 4-пышақтық  тіреу.  5-басқарылатын пневмлкедергі. 6-кері байланыс сильфоны. 7-қуат күшейткіші.

Мұндағы - көбейтетін сезімтал элемент, күшею

     - көбейтетін кері байланыс стльфоны, күшею

                                                                     (6,2)

(6,1) және (6,2) формуларынан:            

                                                              (6,3)

Мұнда - кері байланысты сильфонның эффективті ауданы.

Унифицирленген пневматикалық сигналдың өзгеру диапазоны 0,02 – 0,3 МПа аралығында нөлдік корректор пружинасының керілуі = 0

болғанда, нөлдік сигнал түрлендіргішін баптайды. Нәтижесінде баптау тәуелділігі  мынадай түрде ауытқиды.

                            (6,4)

Бұл теңдеу «күш-қысым» түрлендіргішінің статикалық сипаттамасын көрсетеді. Егер сезімталдық элементінің статикалық сипаттамасын ескерсек, АӨТ статикалық басқару сипаттамасына түрленуі мүмкін:

                                    (6,5)

Мұндағы - түрлендіргіш элементінің сезімталдық коэф-ті. (6,5). Формулаға АӨТ статикалық сипаттамасы мынадай түрде болады:

                   (6,6)

 

 

немесе

                     (6,7)

Белгілі бір диапазонға бағытталған түрлендіргіш үшін, оның статикалық сипаттамасы (6,7) төмендегідей бола алады:

                   (6,8)

Мұнда - АӨТ түрллендіргішінің коэффициенті, егер П=Пmax

Және Ршығ = 0,1 МПа болғанда, 0,5-2,5. Унифицирленген пневматикалық АӨТ сигналының дәлдік класы.

                М₁=М₂                                          (6,9)

 

 

 

 

 

 

 

 

Сурет – 6.4. өздігінен жазатын пневматикалық өлшенетін ақпаратты тарату жүйесінің өлшеу құрылғысының сұлбасы

Тепе-теңдік күйде нұсқаушының  орын ауысуы шкала бойынша өлшенетін  қысымға пропорцияналды болады. Соған  байланысты (6,9) формуланы былай түрлендіреміз.

                                         (6,10)

Мұнда b және a => R және N  ұсыныс күнінің  нүктесінен айналдырушы рычаг осіне  дейінгі арақашықтық.

 

Осы тәуелділікті ескере отырып:

                                                   (6,11)

және

                                                    (6,12)

(10) теңдеуді түрлендіреміз

                                            (6,13)

Мұндағы - нұсқаушы ауытқуына тең болатын пружина деформациясы;  Ғэф - сильфоны эффективтік ауданы; С – пружина қатаңдығы.

(6,13) өрнекте Р-тұрақтыларынан басқасы  шама емес. Сондықтан (6,13) өрнек  былай берілуіне болады:

                                                     (6,14)

мұндағы                         

Қазіргі таңдағы өндіріске  екінші деңгейді қралдары бірнеше модификациялау меңгерілді. Олар жоғарыдағы схемада  көрсетілген. Приборлар шкаласын пайыздау. Дәлдік класы 1.0

 

Электрлік өлшенетін ақпараттар жүйесіне унифицирленген тоқтық сигналмен тасымалдау.

Унифицирленген тоқтық сигналдың электрлік жүйесі өлшенетін  ақпараттық жүйелі тасымалдаудың кең  тараған түрі. Тұратын тоқты осы  жүйеде қолдану оның бөтетке тұрақтылығын көтереді. Яғни индуктивтікті алып тастауға мүмкіндік береді және өлшенетін сигналдардың сыйымдылығын және байланыс каналының қашықтығын 5-20 км-ге дейін арттырады.

Ақпарат қабылдаушы электрлік  тасымалдаушы жүйесі аралық түрлендіргіштер, реттегіштер, өлшеу құралдары немесе есептеу техникалық құралдары бола алады.

Ақпарат көзі ретінде  электрлі тасымалдаушы жүйелер унифицирленген тоқтың сигналдар мен АӨТ қоданылады. Олар «күш-тоқ» немесе «орын ауыстыру – тоқ» түрлендіргіштерімен жабдықталған.

 

Сурет-6.5. «күш-ток» түрлендіргішті электрлік өлшеу ақпараттарын беру жүйесінің сұлбасы.

Магнитоэлектрлік түрлендіргіш элементі рычагқа қатты бекітілген П-тәріздес тұрақты NS магниті мен  орналасқан магнит-сымды дөңгелек рамканы  айтамыз. Рамка орамасы электронды күшейткіштің шығысымен қосылған. Электронды күшейткіштің кірісі. Екінші деңгейлі өңдерген L2 және L’2 индикаторлары рычагының орын ауысуымен қосылған. Орын ауыстыру индикаторы дифференциалды – трансформаторлы түрлендіргіштер түрінде бірінші ретті өңдеумен орындалады. Олар жлектронды күшейткішпен қоректенеді.

ПП мәнін өзгерткенде  рычагтық жүйенің тепе-теңдігі бұзылады. Бұл оның үстінде бекітілген рычагтың және өзекмкнің орын ауысуына себепші болады.өзекшенің орын ауысуы орын ауыстыру индикаторымен электрлік сигнала түрленеді. -ды Ішығ күшейтеді жцне түрлендіреді.

Катушкада тоқ ағып өткен  кезде магнитэлектрлік түрлендіргіш элементі күшке түрленеді.

                                              (6,15)

Мұндағы В – магнит индукциясы; l – катушка орамының орташа ұзындығы; п – катушканың орамының саны.

Тепе-теңдік қалпына келгенге дейін, Rx және Roc күштерінің әсірінен рычагтың орын ауысуы жалғасы береді.

                                            (6,16)

 

Тепе-теңдік күйдегі «күш-тоқ» шығыс түрлендіргішінің сигналы Rx күшіне тәуелділігімен байланысты.