СТРУКТУРА И НАЗНАЧЕНИЕ СИСТЕМ КОНТРОЛЯ

⇐ ПредыдущаяСтр 9 из 40Следующая ⇒

Совокупность устройств, посредством которых решается какая-либо конкретная задача автоматического контроля, называется системой автоматического контроля.

Процесс автоматического контроля. Этот процесс состоит из двух этапов: 1) восприятие информации о состоянии объекта и внешних условиях и преобразование ее в вид, удобный для дальнейшей обработки; 2) обнаружение в поступающей информации признаков контролируемого события, т. е. тех специфических особен-

ностей, которые отличают данное событие от всех других, и формирование сигнала о наступлении этого события.

В системе автоматического контроля (рис. 35) происходит следующее преобразование поступающей измерительной информации. Датчик Д, установленный на объекте контроля ОK, воспринимает информацию (например, температуру в сушильной камере) и преобразует ее в удобный для дальнейшего использования сигнал (например, электрический или пневматический). Этот сигнал по линии связи JIC поступает на вход усилительно-преобразовательного устройства УП, в котором он усиливается, а при необходимости — преобразуется в другой вид сигнала, удобный для ввода в последующий элемент системы автоматического контроля.

Измерительный преобразователь ИП служит для преобразования полученного сигнала в перемещение указателя, показывая или записывая результат измерения. Для обнаружения признаков контролируемого параметра (например, температура выше или ниже нормы) используют элемент сравнения ЭС. На этот элемент подается действительное значение контролируемого параметра и -значение этого параметра с задающего устройства ЗУ. При несовпадении действительного и заданного значений параметра на выходе ЭС появляется сигнал об отклонении контролируемого параметра от нормы.

Виды автоматического контроля. По числу источников первичной информации (контролируемых параметров) выделяют: единичный (одноточечный), т. е. контроль только одного параметра и в одном месте; множественный (многоточечный), т. е. координированный контроль многих параметров технологического

процесса.

Множественный контроль можно разделить на параллельный, последовательный и последовательно-параллельный. При параллельном контроле происходит непрерывное и одновременное использование информации по всем каналам множественной системы автоматического контроля. При последовательном контроле производится поочередный сбор информации от источников и каналов множественной системы по заранее заданной программе. Последовательно-параллельный контроль представляет собой сочетание последовательного и параллельного способов сбора и передачи информации. Одна из форм такого контроля — обегающий автоматический контроль,

при котором источники информации (датчики) автоматически переключаются на измерительный прибор для контроля в постоянной очередности на короткое время.

В зависимости от места расположения датчиков и усилительно-преобразующих устройств различают виды контроля: локальный (местный), т. е. в непосредственной близости от технологического оборудования; дистанционный, т. е. на расстоянии, и телеметрический, характеризующийся тем, что в системе используются методы и средства, уменьшающие влияние помех на линии передачи сигналов.

Автоматические системы централизованного контроля. Их применяют для контроля за работой сложных технологических процессов, имеющих большое число контролируемых параметров. К основным функциям централизованного контроля относят: 1) обнаружение отклонений контролируемых параметров от заданных значений с соответствующей сигнализацией и регистрацией этих отклонений; 2) измерение контролируемых параметров и представление результатов измерения в той или иной форме по запросу оператора; 3) вычисление технико-экономических и других показателей, характеризующих технологические процессы; 4) регистрацию измеренных и вычисленных значений параметров с заданной периодичностью.

В таких системах с датчиков с помощью преобразователей контролируемые параметры преобразуются в стандартные унифицированные сигналы тока или напряжения и вводятся в машину централизованного контроля. При использовании этих машин все сведения о контролируемом процессе сосредоточиваются в одном центре. Машина централизованного контроля обрабатывает информацию о ходе технологического процесса и выдает ее оператору, который производит все необходимые действия по восстановлению нормального режима технологического процесса.

§ 20. ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ СХЕМЫ И ВТОРИЧНЫЕ ПРИБОРЫ

У большинства воспринимающих элементов выходная величина является электрической. При этом не всегда возможно измерить эту величину непосредственно прибором. В этом случае перед измерением выходную величину датчика (например, сопротивление, емкость и т. д.) приходится преобразовывать в другой вид электрической величины, удобный для измерения. Такое преобразование осуществляется различными измерительными схемами.

В автоматических устройствах наибольшее распространение получили мостовые и компенсационные измерительные схемы.

Мостовая измерительная схема. Эту схему применяют в том случае, когда измеряемая величина преобразуется датчиком в изменение активного или реактивного сопротивления. На рис. 36, а приведена мостовая измерительная схема. В одну диагональ моста включен источник постоянного напряжения, в другую — измерительный прибор.

Зависимость между сопротивлениями плеч моста, напряжением источника питания и током через измерительный прибор может быть определена с помощью схемы замещения. Эту схему можно легко составить, пользуясь теоремой об эквивалентном генераторе. Согласно этой теореме любую линейную электрическую цепь для определения тока в любой ее ветви (например, диагонали аб рис. 36, а) можно заменить эквивалентным генератором, ЭДС которого равна напряжению в этой ветви, когда ток в ней равен нулю, а внутреннее сопротивление равно сопротивлению остальной части цепи при условии, что все участки, на которых есть ЭДС, замкнуты накоротко.

Рис. 36. Мостовые измерительные схемы: а — принципиальная схема; б — эквивалентная схема; в — автоматический мост

В нашем случае для определения тока I прибора схема замещения будет иметь вид, представленный на рис. 36, б. Согласно этой схеме получим:

I=E_э/(r_э+R_и) (12)

Подставляя E_э и r_э в выражение (12), получим

где E_э и r_э — параметры эквивалентного генератора; R_и — сопротивление измерительного прибора.

Это общее выражение для тока измерительного прибора мостовой схемы. В случае, когда мостовая схема уравновешена, ток в измерительном приборе отсутствует, т. е. I = 0. Такое состояние схемы будет, как следует из (13), при

R1R4 = R2RЗ. (14)

Если одно из сопротивлений моста (например, сопротивление R1, которое является выходной величиной датчика) неизвестно, его можно определить по другим, известным сопротивлением в со-

стоянии равновесия схемы на основании условия (14): R1 = = R2 (R3/R4). Измерение сопротивлений при помощи мостовых измерительных схем нашло широкое применение в технологическом контроле благодаря высокой точности и возможности автоматизации процесса уравновешивания схемы.

На рис. 36, в показана схема автоматического моста, где соотношение между плечами может изменяться при помощи электромеханической следящей системы с реверсивным электродвигателем

Рис. 37. Измерительные схемы:

а — измерения ЭДС компенсационным методом; б — автоматического потенциометра; в — обобщенная схема вторичного прибора

РД, перемещающим движок реохорда R. На вход усилителя УС поступает сигнал разбаланса схемы с измерительной диагонали моста. Сигнал рассогласования после усиления поступает на реверсивный двигатель, направление вращения которого зависит от знака рассогласования. Двигатель останавливается при достижении равновесия моста, т. е. когда ток в измерительной диагонали равен нулю.

Компенсационная измерительная схема. Компенсационный метод измерения основан на уравновешивании (компенсации) ЭДС датчика известным падением напряжения на калиброванном сопротивлении. Для иллюстрации этого метода измерения рассмотрим схему потенциометра (рис. 37, а), где Е_х — измеряемая ЭДС (например, термо-ЭДС термопары); Е_н — ЭДС нормального элемента или другого высокостабильного источника; Е — ЭДС рабочего источника питания; НП — гальванометр (нуль-прибор); R_н — образцовое сопротивление для проверки величины рабочего тока I по нормальному элементу; R_p — сопротивление реостата; R — сопротивление реохорда; П — переключатель работ «Контроль К — Измерение И».

Перед началом работы необходимо установить определенное значение рабочего тока I. Для этого переключатель П ставится

в положение К и сопротивление R_p изменяется до тех пор, пока гальванометр НП не покажет отсутствие тока. Это состояние достигается при Е_н = IR_н. После установки рабочего тока переключатель П переводится в положение И, после чего перемещением движка реохорда надо вновь добиться отсутствия тока в гальвано-метре. В состоянии компенсации

E_X = IR, (15)

где I—ранее установленное значение рабочего тока.

Из выражения (15) видно, что результат измерения определяется только положением движка реохорда, шкала которого может градуироваться в единицах Е_х или величины, функцией которой является Е_х.

Компенсационные измерительные схемы широко применяют в технологическом контроле в связи с высокой точностью измерения и возможностью автоматизации процесса уравновешивания схемы. На рис. 37, б показана схема автоматического потенциометра, в которой для перемещения движка реохорда использована электромеханическая следящая система, реагирующая на рассогласование U между измеряемой ЭДС Е_х и компенсирующим напряжением на участке ба U_ба Рассогласование U после усиления подается на реверсивный двигатель РД, направление вращения которого зависит от знака рассогласования. Двигатель останавливается, когда Е_х = U_ба. Эта же следящая система может быть использована при проверке рабочего тока. Для этой цели ко входу усилителя необходимо подключить нормальный элемент и сопротивление R_н, а выходную ось реверсивного двигателя связать с движком регулировочного реостата.

Вторичные приборы. К ним относят устройства, воспринимающие сигнал от датчика и преобразующие его в перемещение указателя относительно шкалы. В случае необходимости они осуществляют запись значений контролируемой величины на специальной диаграммной бумаге и сигнализацию при достижении контролируемой величиной установленных минимальных или максимальных значений.

В качестве электрических вторичных приборов применяют автоматические компенсаторы. Независимо от схемы датчика вторичный прибор состоит из следующих элементов (рис. 37, в): измерительной схемы ИС, электронного усилителя ЭУ, реверсивного двигателя РД и отсчетного устройства ОУ.

Автоматический компенсатор — это электромеханическое следящее устройство, которое усиливает измерительный сигнал электронным усилителем и, воздействуя на измерительную схему с помощью реверсивного двигателя, приводит ее в новое состояние — состояние равновесия или компенсации. Промышленность выпускает следующие компенсаторы: показывающие, с вращающейся шкалой, самопишущие, одноточечные и многоточечные.

Для определения назначения и типа компенсаторов приняты следующие обозначения: КП — компенсаторы с показывающей кру-

говой шкалой; KB — компенсаторы с вращающейся шкалой; КС — компенсаторы самопишущие с регистрацией измеряемой величины. Для указания параметра, измеряемого компенсатором, к первым двум буквам, значение которых дано выше, добавляют третью: М — для компенсатора, работающих с первичными преобразователями, которые меняют свое сопротивление; П — для компенсаторов, работающих с первичными преобразователями ЭДС; Д, Ф и У — для компенсаторов, работающих соответственно с дифференциально-трансформаторными, ферродинамическими и токовыми пре-образевателями. Таким образом, прибор с обозначением КПП — это компенсатор показывающий для преобразователей, имеющих на выходе ЭДС (например, термопара), а прибор КСМ — компенсатор самопишущий для преобразователей, которые меняют свое сопротивление (например, термометр сопротивления).

§ 21. ПРЕОБРАЗОВАНИЕ СИГНАЛОВ И СИСТЕМЫ ПЕРЕДАЧИ ПОКАЗАНИЙ НА РАССТОЯНИЕ

При технологических измерениях часто бывает необходимо передать сигнал информации о состоянии контролируемого параметра для последующей обработки на вторичный прибор, удаленный от объекта контроля на некоторое расстояние. Передачу сигналов измерительной информации на расстояние осуществляют специальные системы дистанционной передачи, состоящие из следующих основных элементов: 1) передающего преобразователя, находящегося под действием измеряемой величины; 2) линии связи, которая передает сигналы измерительной информации, вырабатываемые передающими преобразователями; 3) измерительного устройства, предназначенного для получения сигнала измерительной информации в форме, удобной для восприятия наблюдателем или дальнейшего использования.

Системы дистанционной передачи и передающие преобразователи могут быть подразделены на две большие группы: системы с унифицированными сигналами и системы с неунифицированными, естественными сигналами.

В системах дистанционной передачи с унифицированными сигналами сигнал измерительной информации, подаваемый в линию связи, приводится передающим преобразователем к виду и уровню, отвечающим требованиям ГСП. Для преобразования унифицированного сигнала в показание эти системы передачи содержат в качестве вторичных приборов различные измерительные устройства (показывающие, самопишущие и пр.).

Наиболее распространены в таких системах унифицированные первичные преобразователи, работающие на принципе компенсации усилия и перемещения.

Приборы со встроенными электросиловыми преобразователями. Они состоят из двух элементов: измерительного блока и электросилового преобразователя (рис. 38, а). В измерительном блоке измеряемый параметр (в данном случае давление) преобразуется во

входное усилие Р. В электросиловом преобразователе усилие Р преобразуется в унифицированный сигнал постоянного тока, пропорциональный текущему значению измеряемого параметра. Электросиловой преобразователь состоит из передаточных механизмов 1, 2, 3, блока обратной связи 8, индикатора рассогласования 4 и усилителя УС. Принцип действия преобразователя основан на электросиловой компенсации. Если текущее значение измеряемого параметра не меняется, то усилие Р, действующее на передаточный механизм, компенсируется усилием Р_о. _с со стороны

Рис. 38. Дистанционная передача показаний:

а _ система передачи с электросиловым преобразователем; б — схема подключения вторичного прибора; в — система с пневмосиловым преобразователем

блока обратной связи. Флажок 5 индикатора рассогласования 4 будет неподвижен, напряжение рассогласования U, поданное на вход усилителя УС, не изменится. Постоянный ток, текущий от усилителя УС к катушке 7 блока обратной связи и ко вторичному прибору, будет постоянным и пропорциональным текущему значению измеряемого параметра.

При изменении текущего значения измеряемого параметра изменяется усилие Р. Так как компенсирующее усилие обратной связи Р_о._с не изменилось, это приводит к перемещению рычагов 1 и 3, флажка 5 индикатора рассогласования 4. Перемещение флажка 5 вызывает изменение напряжения рассогласования на входе усилителя УС, что в свою очередь приводит к изменению выходного сигнала постоянного тока и тока, протекающего через катушку 7. Изменение тока катушки 7 вызывает изменение компенсирующего усилия Р_о.с вследствие изменения силы взаимодействия между магнитным полем катушки и плунжером 6. Флажок 5 будет перемещаться до тех пор, пока усилие Р_о _с обратной связи не уравновесит входное усилие Р. Так как входное усилие зависит от значения измеряемого параметра, то значение выходного сигнала постоянного тока будет пропорционально измеряемому параметру.

Все вторичные приборы, подключаемые к такому преобразователю через линию связи, можно разбить на две группы: работающие от унифицированного сигнала постоянного тока (милливольтметры и др.) и работающие от сигнала постоянного напряжения (милливольтметры, потенциометры). Миллиамперметры подключают в разрыв электрической цепи (рис. 38, б) двухпроводной линии. Милливольтметры подключаются параллельно нагрузочному сопротивлению, включенному в электрическую цепь двухпроводной линии.

Пневмосиловые преобразователи. Принцип их действия основан на использовании пневматической силовой компенсации. На рис. 38, в приведена схема такого устройства. Измеряемая величина воздействует на чувствительный элемент устройства и преобразуется в усилие Р. Это усилие через рычажные системы 1 и 4 уравновешивается усилием Р_о. _с, создаваемым сильфоном блока обратной связи 5. При изменении измеряемой величины, а следовательно, и усилия Р происходит перемещение рычага / и связанной с ним заслонки 2 индикатора рассогласования 3 типа «сопло-заслонка», который преобразует это перемещение в сигнал измерительной информации в виде давления сжатого воздуха. Сигнал через пневмоусилитель УС поступает в линию связи и одновременно в сильфон обратной связи 5, где формируется в пропорциональное усилие Р_о. _с, уравновешивающее посредством рычагов 1 и 4 входное усилие Р. Таким образом, мерой измеряемого усилия Р является величина давления воздуха на выходе преобразователя, которое создает уравновешивающее усилие обратной связи Р_о. с. Пределы изменения выходного сигнала такого преобразователя 20—100 кПа.

В качестве вторичных приборов могут быть использованы любые устройства для измерения давления с соответствующим диапазоном измерения.

Ферродинамические преобразователи. Эти приборы нашли широкое распространение как передающие преобразователи в системах передачи показаний. Они предназначены для преобразования угловых перемещений в пропорциональные унифицированные электрические сигналы переменного тока. Ферродинамический преобразователь (рис. 39, а) имеет три узла: магнитную систему 1, 2, 3, 6 и 7, катушку 8 и рамку 5 с обмоткой. Рамка 5 соединена с чувствительным элементом первичного прибора. Она может поворачиваться в подпятниках, укрепленных в сердечнике 3. Концы обмотки рамки соединены с клеммами через спиральные пружины. Угол поворота а рамки по отношению к нейтрали N—N зависит от значения контролируемого параметра. Магнитная система преобразователя образована магнитопроводом 1, башмаком 2, сердечником 3 и плунжером 7. В одном из окон магнитопровода размещена катушка 8 с обмоткой возбуждения W_В и обмоткой смещения W_см.

При питании обмотки возбуждения переменным током в магни-топроводе возникает магнитный поток, индуцирующий ЭДС в обмотке рамки и в обмотке смещения. Величина магнитного потока

зависит от зазора между башмаком 2 и подвижным плунжером 7. Изменением этого зазора (перемещением плунжера 7) можно изменять величину магнитного потока, а следовательно, и ЭДС рамки и обмотки смещения.

Рис. 39. Система дистанционной передачи показаний:

а — ферродинамический преобразователь; б — его характеристики; в — система передачи

показаний

В воздушном зазоре 4, где расположена рамка, создается радиальный магнитный поток. Когда плоскость рамки совпадает с линией нейтрального положения N—N, магнитный поток не пересекает рамку, и ЭДС, индуцируемая в ней, равна нулю. Когда рамка отклоняется от линии N—N, в ней индуцируется ЭДС, прямо пропорциональная углу ее поворота. Фаза этой ЭДС меняется на 180° при повороте рамки в ту или иную сторону от нейтрали. На рис. 39, б приведены характеристики, показывающие зависимость значения ЭДС в рамке от угла поворота рамки. Подключая концы обмотки смещения к обмотке рамки, можно получить нулевое значение суммарной ЭДС при крайнем положении рамки.

Принцип действия ферродинамической системы передачи показаний основан на компенсации перемещения. Ферродинамиче-ская система (рис. 39, в) состоит из передающего преобразователя ПФ1 первичного прибора, линии связи и элементов вторичного прибора: преобразователя ПФ2, усилителя УС и реверсивного двигателя РД. Рамка передающего преобразователя ПФ1 механически связана с чувствительным элементом первичного прибора, и следовательно, угол ее поворота и ЭДС е₁ пропорциональны контролируемому параметру. Рамка преобразователя ПФ2 механически связана с осью двигателя РД.

Рамки преобразователей соединены последовательно так, что развиваемые ими ЭДС направлены навстречу друг другу, т. е. на вход усилителя УС подается разность ЭДС обоих преобразователей: U= е₁—е₂.

При одинаковом положении рамок преобразователей ( ₁ = ₂) первичного и вторичного приборов ЭДС е₁ и е₂ равны между собой, и напряжение, подаваемое на вход усилителя, U= 0. При изменении значения контролируемого параметра рамка первичного прибора изменяет свое положение и е₁е₂. На вход усилителя будет подано напряжение U= е₁—е₂, не равное нулю. Амплитуда и фаза напряжения Uзависят от угла поворота рамки передающего преобразователя. Напряжение AU, усиленное усилителем УС, приводит во вращение двигатель РД, который поворачивает рамку преобразователя ПФ2 и стрелку измерительного прибора. Поворот рамки ПФ2 вызывает изменение ЭДС е₂. Рамка и стрелка будут поворачиваться до тех пор, пока е₂ не станет равной е₁, т. е. U= 0.

Таким образом, каждому положению рамки преобразователя первичного прибора соответствует вполне определенное положение рамки преобразователя вторичного прибора, а следовательно, и положение стрелки относительно шкалы прибора.

В качестве систем передачи показаний с естественными сигналами наибольшее распространение получили дифференциально-трансформаторные, реостатные системы. В таких системах сигналы измерительной информации не приводятся к унифицированному (нормализованному) виду. Несмотря на то, что использование естественных сигналов менее удобно, чем унифицированных, эти системы передач показаний распространены довольно широко. В ряде случаев, например, при решении локальных задач — измерении температуры, давления и т. д.— они оказываются проще и дешевле, чем системы с унифицированными преобразователями, так как к ним не предъявляют жестких требований работы в едином комплексе с другими приборами и устройствами.

Работа дифференциально-трансформаторной системы передачи показаний (рис. 40, а) основана на принципе компенсации разности напряжений в обмотках первичного и вторичного приборов. С изменением измеряемого параметра меняется положение чувствительного элемента 1 и перемещается сердечник дифференциально-трансформаторного преобразователя. Вследствие изменения взаи-

моиндукции между первичной обмоткой возбуждения и двумя вторичными обмотками, включенными навстречу друг другу, перемещение сердечника первичного прибора преобразуется в напряжение. Дифференциальное действие катушки заключается в том, что перемещение сердечника в определенном направлении вызывает соответствующее изменение напряжения в одной из вторичных обмоток и обратное ему — в другой.

В систему передач входят два одинаковых дифференциально - трансформаторных преобразователя, усилитель УС и реверсивный двигатель РД, приводящий в движение с помощью профильного кулачка К сердечник преобразователя вторичного прибора. С выходным валом двигателя РД сочленена стрелка отсчетного устройства вторичного прибора. Первичные обмотки преобразователей соединены последовательно, и к ним подводится переменное напряжение. Их вторичные обмотки соединены так, что снятые с них напряжения

U₁ = (е₁—е₂) и U₂= (е₃—е₄)

находятся в противофазе, и

'поэтому результирующее напряжение, поданное на вход усилителя УС, будет равно U = U₁—U₂. Если сердечники преобразователей находятся в одинаковых положениях, то напряжения U₁ и U₂ равны, т. е. U = 0.

При изменении контролируемого параметра перемещается сердечник преобразователя первичного прибора. При рассогласованных положениях сердечников преобразователей первичного и вторичного приборов напряжения, индуктируемые во вторичных обмотках, не равны, и на вход усилителя УС будет подаваться напряжение АСУ. Амплитуда и фаза этого напряжения зависят от перемещения сердечника преобразователя первичного прибора.

Напряжение U = U₁—U₂, усиленное усилителем УС, приводит во вращение двигатель РД, который перемещает стрелку, а с помощью кулачка — сердечник преобразователя вторичного прибора. Направление перемещения стрелки и сердечника будет зависеть от фазы напряжения, поданного на вход усилителя. Пе-

ремещение сердечника приводит к изменению напряжения U₂ = = е₃—е₄. Сердечник будет перемещаться до момента согласования положений сердечников в катушках первичного и вторичного приборов. При согласованном положении сердечников вновь наступает равенство напряжений U₁ и U₂, и напряжение, поданное на вход усилителя, вновь становится равным нулю, а перемещение сердечника преобразователя вторичного прибора прекращается. Таким образом, каждому положению сердечника вторичного прибора, определенному значением измеряемой величины, соответствует определенное положение сердечника преобразователя вторичного прибора, а следовательно, и положение стрелки относительно шкалы прибора.

Основным элементом реостатной системы дистанционной передачи является реостатный передающий преобразователь (рис. 40, б). Этот преобразователь преобразует линейное перемещение в пропорциональное изменение электрического сопротивления. Он состоит из проволочного сопротивления R (реохорда) с подвижным контактом 1. Сопротивление реохорда пропорционально его длине. При дистанционной передаче показаний реохорд встраивают в первичный прибор. Чувствительным элементом первичного прибора является мембрана 3, соединенная посредством штока 2 с подвижным контактом 1. Вторичный прибор (амперметр) соединяется проводами с реостатным преобразователем. При изменении контролируемой величины (давление Р) мембрана деформируется и вызывает перемещение штока 2 и подвижного контакта 1. При перемещении контакта 1 изменяется сопротивление R, а следовательно, и величина тока в цепи I = E/R.

При постоянном значении напряжения питания Е и сопротивлении проводов линии связи величина R зависит только от сопротивления реостатного преобразователя. Так как сопротивление R пропорционально давлению, измеряемому первичным прибором, то отклонение стрелки амперметра также пропорционально давлению Р. Поэтому стрелка вторичного прибора при градуировке его в единицах давления покажет давление, измеряемое вторичным прибором.

При автоматизации производственных процессов используют электрические, пневматические и гидравлические автоматические устройства. Для их совместной работы необходимо преобразовывать сигналы одного вида (одной физической природы) в пропорциональные сигналы другого вида. Это осуществляют специальные преобразователи. Ниже рассмотрены наиболее распространенные из них.

Электропневматические преобразователи. Эти приборы предназначены для преобразования непрерывного сигнала постоянного тока в диапазоне 0 5 мА в пневматический сигнал, изменяющийся от 20 до 100 кПа.

Принципиальная схема электропневматического преобразователя типа ЭПП-63 приведена на рис. 41, а. В установившемся режиме постоянный ток входного сигнала проходит по катушке 2,

укрепленной на основном рычаге 3, и создает при взаимодействии с магнитным полем постоянного магнита 1 втягивающее усилие, которое уравновешивается усилием, создаваемым сильфоном обратной связи 6. При изменении тока равновесие рычажной системы нарушается, рычаги 3 и 5, соединенные гибкой тягой 4, поворачиваются вокруг ленточных шарниров и величина зазора между соп-лом 9 и заслонкой 10, укрепленной на основном рычаге 3, изме-

Рис. 41. Преобразователи: электропневматический (а), пневмоэлектриче-

ский (б)

няется. Это перемещение вызывает изменение давления воздуха, подаваемого от источника питания в камеру П_к, в междроссельной камере М_к пневмоусилителя и приводит к нарушению равновесия дифференциальной мембраны 8, связанной со штоком тарельчатого клапана 7. Шток изменяет степень открытия клапана, что вызывает изменение давления в камере выхода В_к и сильфоне обратной связи 6. В результате перемещения дна сильфона усилие обратной связи противодействует дальнейшему перемещению заслонки до момента полного статического уравновешивания рычажной системы 3, 4, 5.

Преобразователь имеет систему термокомпенсации, состоящую из медного шунта R_ш и дополнительного манганинового сопротивления R_Д. Основная погрешность такого преобразователя ±1 % от диапазона изменения входного сигнала, порог чувствительности 0, 1 %, постоянная времени при длине пневматической линии 300 м и диаметре 6 мм — 25—30 с.

Пневмоэлектрические преобразователи предназначены для непрерывного преобразования пневматического сигнала в пропорциональный электрический сигнал постоянного или переменного

тока. Входным сигналом преобразователей является давление сжатого воздуха в диапазоне 20 100 кПа, а выходным — унифицированный сигнал постоянного или переменного тока.

На рис. 41, б приведена схема пневмоэлектрического преобразователя типа ППЭ-6. Преобразователь состоит из двух основных элементов: измерительного блока 1, воспринимающего входной пневматический сигнал Р_вх, и дифференциально-трансформаторного преобразователя 6, преобразующего входное давление Р_вхв электрический выходной сигнал. В измерительном блоке в качестве упругого чувствительного элемента использован сильфон 2, снабженный винтовой пружиной 10. Пружина нижним концом закреплена во втулке 13, а верхним — во втулке 9, одновременно служащей для центрирования и регулирования пружины. С дном сильфона связан шток 12, верхний конец которого соединен с рычагом 8. Осью рычага является упругий шарнир 3. При повороте рычага перемещается ролик 4, который закреплен на скобе 7, соединенной со штоком сердечника 5 дифференциально-трансформаторного преобразователя. Для уменьшения температурной погрешности шток сильфона снабжен биметаллическим компенсатором 11.

Пневматический сигнал измерительной информации Р_вх подводится к пневмоэлектрическому преобразователю через штуцер в герметически закрытый кожухом измерительный блок 1. Под действием давления сильфон сжимается, что вызывает пропорциональное перемещение штоков, а следовательно, и сердечника дифференциально-трансформаторного преобразователя.

Основная погрешность преобразователя ППЭ-6, выраженная в процентах от максимального хода сердечника, не превышает ±1 %. Максимальное значение хода сердечника — 5 мм.

АВТОМАТИЧЕСКИЙ УЧЕТ СЫРЬЯ

Сырьем для деревообрабатывающих предприятий служат преимущественно круглые лесоматериалы. Рентабельность производства во многом зависит от правильного и экономного расходования древесного сырья. Поэтому среди производственных операций особое место занимают операции, связанные с учетом круглых лесоматериалов, которые требуют наибольших трудозатрат.

Сущность операций определения объемов круглых лесоматериалов заключается в их обмере: измерении диаметров и длин, вычислении их объема с последующим суммированием объемов отдельных сортиментов. Наибольшее распространение в этой области получили системы автоматического измерения и учета сырья, построенные на базе вычислительной техники.

На рис. 42, а показана автоматическая система учета круглых лесоматериалов. Основными ее элементами являются измерители / диаметров и 2 длин сортиментов.

Измеритель диаметров. Схема этого прибора приведена на рис. 42, б. Он содержит источник света ИС, оптическую систему,

состоящую из параболического рефлектора 3, зеркала 2 и фотоприемника ФП. В качестве источника света обычно используют люминесцентные лампы, дающие параллельный пучок света. Измерительный объект, например сортимент 1 диаметром d, перемещается на траверсе продольного конвейера. Сортимент 1 на изме-

Рис. 42. Автоматическая система учета сырья:

a — блок-схема системы; б — измеритель диаметров; в — измеритель длины

рительной позиции располагают между источником света ИС и оптической системой. Благодаря этому на поверхности параболического рефлектора образуются две зоны, одна из которых соответствует фототени бревна. Ширина фототени соответствует диаметру бревна в этом сечении. Для измерения ширины фототени используют сканирующее зеркало 2, расположенное в фокусе параболического рефлектора 3. Параболический рефлектор 3 обладает ценным свойством — любой световой луч, попавший на его поверхность, отразившись, обязательно попадает в фокус. Таким образом, часть светового потока, не затеняемого бревном, обязательно попадает на зер

⇐ Предыдущая 4 5 6 7 8910 11 12 13 Следующая ⇒