Описание лабораторной установки

На рис.1 изображена структурная схема управления поворотной заслонкой с электроприводом. Подобные установки используются в металлургических нагревательных печах с топливным обогревом.

Рис.1

Задание необходимого угла открытия заслонки осуществляется с помощью переключателей S1, S2, установленных в задатчике.

Сигнал с задатчика (U_зад), пропорциональный заданному положению заслонки, поступает в устройство сравнения (У.С.). В это же устройство поступает сигнал отрицательной обратной связи с датчика положения, выполненного на потенциометрическом преобразователе R.

Сигнал обратной связи имеет отрицательную полярность по отношению к сигналу задатчика.

В устройстве сравнения происходит сложение этих двух сигналов. Если амплитуды сигналов равны, то их сумма будет равна нулю.

Выходное напряжение устройства сравнения:

U_вых=  U_зад +- U_о.о.с.

В начальный момент времени, после набора на задатчике необходимого угла открытия заслонки, напряжения U_зад и U_о.о.с. отличаются друг от друга по величине и знаку. Их сумма отличается от нуля и на выходе устройства сравнения появляется сигнал U_вых.

От знака этого сигнала зависит направление движения заслонки, а от модуля - угол открытия заслонки.

С валом заслонки жестко связан вал ползунка преобразователя R. При повороте заслонки происходит изменение положения ползунка и следовательно величины напряжения обратной связи. По мере приближения заслонки к заданному положению величина напряжения обратной связи стремится к величине напряжения задания, а напряжение на выходе устройства сравнения стремится к нулю. При достижении заслонкой заданного положения

U_вых=  U_зад +- U_о.о.с.=0 и заслонка остановится.

В случае выхода из строя датчика положения, напряжение обратной связи будет все время равно нулю, поэтому заслонка не остановится в заданном положении, а будет вращаться без остановки. Это может привести к поломке оборудования и травме человека. Для исключения указанной аварийной ситуации в схемы управления поворотными заслонками вводят конечные выключатели SQ1 и SQ2, ограничивающие движение заслонки на открытие или закрытие допустимыми пределами. Эти конечные выключатели разрывают цепи питания электропривода заслонки при повороте заслонки на недопустимый угол. При этом заслонка останавливается. Движущиеся части электропривода и сочлененного с ним редуктора представляют опасность для обслуживающего персонала, поэтому их закрывают защитным кожухом. Под защитным кожухом установлен специальный выключатель SQ3.

При снятии защитного кожуха контакты этого выключателя размыкаются, электродвигатель отключается от цепи питания и останавливается.

Порядок выполнения работы

1. Включить питание лабораторной установки тумблером «Сеть», при этом тумблер SA1 должен находиться в положении «Выкл». Переключателями S1 и S2 задатчика установить угол открытия задвижки согласно задания. Измерить напряжение задания U_зад в контрольной точке КТЗ и напряжение обратной связи в КТ4. Для измерения указанных напряжений переключатель «Измерение» нужно установить в соответствующее положение. Показания прибора нужно умножить на ОД. Значения напряжений записать в таблицу 1. Установить переключатель «Измерение» в положение КТ4 и включить тумблер SA1. По мере открытия задвижки по прибору контролировать изменение напряжения обратной связи U_о.о.с. После остановки задвижки измерить значения U_зад и U_о.о.с. в точках КТЗ и КТ4 соответственно.

Сравнить между собой U_зад и U_о.о.с., определить их разность. Определить погрешность установки задвижки в заданное положение путем сравнения цифр на задатчике и на шкале.

2. Установить задвижку в исходное положение, набрав переключателями задатчика цифры 00.

Отключить тумблером S2 напряжение обратной связи. Переключателями задатчика установить требуемый угол открытия задвижки и, наблюдая за перемещением задвижки, выявить причину остановки задвижки. Объяснить полученный результат.

3. Установить задвижку в исходное положение, набрав переключателями задатчика цифры 00 и включив тумблером SA2 напряжение обратной связи.

Снять ограждение с электродвигателя привода задвижки и установить на задатчике необходимый угол открытия задвижки. Объяснить полученный результат.

Задание, %	Uзад, В До открытия	Uзад, В После открытия	Uо.о.с., В До открытия	Uо.о.с., В После открытия	Показание указателя положения	Погр-сть установки

Контрольные вопросы

1. Что относится к коммутационным приборам?

2. Чем отличаются оградительные устройства от предохранительных?

3. Назначение бесконтактных выключателей.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2

ИЗУЧЕНИЕ УСТРОЙСТВА И ПРИНЦИПА ДЕЙСТВИЯ ЦИФРОАНАЛОГОВО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ.

Цель работы: Изучение принципа действия цифроаналогового преобразователя; выявление факторов, влияющих на точность преобразования сигналов; расчет значений отдельных элементов ЦАП.

Теоретическая часть

Цифроаналоговые преобразователи (ЦАП) являются устройствами сопряжения цифровой и аналоговой аппаратуры.

В качестве цифровой аппаратуры могут выступать:

- задатчики с цифровым набором задания;

- датчики положения, преобразующие линейное или угловое перемещение механизмов в цифровой код;

- датчики скорости и т.п.

ЦАП широко применяются в современных системах автоматизации. Они преобразуют цифровые сигналы управления, поступающие с ЭВМ, в аналоговые сигналы, необходимые для пропорционального перемещения исполнительных механизмов.

ЦАП преобразуют различные цифровые коды в аналоговые величины: напряжение, ток, сопротивление. Построение ЦАП основано на суммировании напряжений или токов, пропорциональных «весам» двоичных, десятичных или других разрядов. Схемы ЦАП, преобразующего десятичный цифровой код в напряжении постоянного тока, изображена на рис. 1.

Где S1-S9 – ключи; R1-R9 – «весовые» резисторы, R10 – резистор, определяющий коэффициент усиления операционного усилителя (ОУ).

U_оп – опорное напряжение, U_вых – напряжение на выходе ЦАП. В данной схеме значение напряжения U_вых зависит от соотношения сопротивлений резисторов R10 и R_i/

U_вых = U_оп * R10/R_i (1)

Рис.1

Изменяя величину сопротивления резистора R_i (подключая с помощью ключей S1- S9 резисторы R1 – R9 с различными значениями сопротивлений), можно получить различные значения U_вых.

В качестве опорного напряжения используется высокостабильный источник напряжением 10В. Его напряжение не должно изменяться с течением времени и не должно зависеть от условий окружающей среды, т.к. от постоянства его величины зависит точность работы ЦАП. Сопротивления «весовых» резисторов подобраны таким образом, что при замкнутом ключе S1

U_вых = U_оп* R10/R1 = 1В,

При замкнутом ключе S2

U_вых = U_оп* R10/R2 = 2В и т.д.

Величину сопротивления «весового» резистора для соответсвующего ключа S можно определить по формуле:

R_i = (U_оп * R10)/U_выхi , (2)

Где U_выхi – требуемое значение выходного напряжения при замыкании 1-го ключа S.

Точность работы ЦАП зависит от точности прибора сопротивлений резисторов R!-R9 и R10. Сопротивления этих резисторов не должны отличаться от расчетных значений на величину ±0,1%.