Czujnik w UAR do temp w procesach szybkozmiennych - czujnik z jak najmniejszą bezwładnością cieplną np. termopara

Jak z PID zrobić P - wyłączyć akcję całkującą i różniczkującą. Regulator P najlepiej ustalić na Kp=100% (nie wzmocnie i nie osłabienie) - współczynnik Kp zwiększamy to Kn zmniejsza się. W Reg analogowych akcję całkującą ustawić na ∞, a akcję różniczkującą na 0. W regulatorach cyfrowych jest za pomocą przełącznika Ti=∞ to PD, Td=0 to PI Liczba wartości zadanych w URDwupołożeniowej - dolną lub górną (załącza albo wyłącza)

Zakłócenie skokowe - funkcja określona: x(t)=x₀1(t) [t>0 t<0] x₀-krotność wymuszenia Jest to krotność skoku jednostkowego - standardowej funkcji charakteryzującej oddziałanie na obiekt regulacji. Zakłóceniem mogą być zmiany obciążenia, zmiany warunków pracy obiektu i inne.

Sposób reg URDwupołożeniowej -

1)najprostszym sposobem poprawnej jakości tego typu regulacji jest podział mocy grzejnej na taki sposób, że część rzeczy włączona jest bezpośrednio na stałe a pozostała część jest regulowana.

2)szeregowe włączenie przed przekaźnik członu proporcjonalno - różniczkującego. Uzyskuje się wzrost częstotliwości połączeń a zatem zmniejszenie przedziału wahań. Najlepszym sposobem jest wprowadzenie korekcyjnego sprzężenia zwrotnego wokół przekaźnika powodując linearyzację regulatora. Stosując odpowiednie sprzężenie zwrotne uzyskać Reg o właściwościach zbliżonych do PD, PI lub PID.

Różnice między uk. Ster a uk reg - zadaniem układu automatycznej regulacji jest zrównanie sygnału regulowanego z zadanym sygnałem odniesienia. Natomiast układ sterujący ma za zadanie wpływać na określoną wielkość układu sterowanego. Uk automat Reg jest uk zamkniętym a uk sterowania może być układem otwartym

Metody doboru nastaw regulatorów - wzmocnienie Reg Kp - zmniejszenie czasu zdwojenia Ti - zwiększenie czasu wyprzedzenia Td

Przeregulowanie - wyrażamy w % iloraz max odchyłki przejściowej (e_p1) o kierunku przeciwnym względem odchyłki regulacji max początkowej (e_p0) i odchyłki regulacji max początkowej. Odnosi się do określonych przebiegów Reg odchyłki e i jest to stosunek drugiego wychylenia e₂ do wychylenia max e₁ wyrażony w %. Układ pozostaje stabilny χ<100% niestabilny χ><100% χ=e₂/e₁100%

Termopara - działanie termoelementów opiera się na zjawisku termoelektrycznym Peltiera i Thomsona polegającym na powstawaniu napięcia elektrycznego elektrycznego obwodzie zawierającym różne metale, których złącza znajdują się w różnych tem. Przy jednakowej temp pojawia się różnica potencjałów zwana napięciem ermoelektrycznym . Jest ona proporcjonalna do różnicy tem obu złącz Przetworniki pomiarowe - analogowe i cyfrowe - rezystancyjne, pomiarowe, tensometryczne, indukcyjnościowe, transformatorowe, pojemnościowe, piroelektryczne, fotoelektryczne, hallotronowe, indukcyjne

Stabilność liniowych UA - jest cechą układu polegającą na powracaniu do stanu równowagi stałej po ustaniu działania zakłócenia, które wytrąciło układ z tego stanu. Układ zamknięty liniowo możemy uważać za stabilny. Jeżeli pierwiastki zerowe są wielokrotne to przebieg y(t) oddala się od początkowego stanu równowagi, układ jest niestabilny.

Jaki czujnik należy zastosować w UAR do pomiaru temp.w procesach szybkozmiennych?

Czujnik, który ma jak najmniejszą bezwładność cieplną np.termopara.

Def. zakłócenia skokowego!

To krotność skoku jednostkowego standar. funkcji charakteryzującej oddziaływanie na obiekt regulacji. X(t)=x0*1(t)={1dla t>0 oraz 0 dla t<0} zakłóceniem mogą być zmiany obciążeniowe i zmiany war. pracy obiektu.

Sposób korekcji układu reg.dwupołożeniowej:

- podział mocy grzejnej: moc włączona bezpośrednio na stałe oraz regulowana,

- szeregowe włącz.przed przekaźnik członu różniczkująco-całkującego,

-wprowadzenie korekcyjnego sprzężenia zwrotnego powodującego linearyzację regulatora;wtedy można uzyskać regulator PD,PID,PI

Klasyfikacja czujników:

Fotoelektryczne, indukcyjne, ezystancyjne, transformatorow, tensometryczne, hallotronowe, pojemnościowe, pomiarowe, Pi

Układem automatyki jest zespół elementów biorących bezpośredni i po­mocniczy udział w sterowaniu automatycznym danego procesu. Elementami są: • obiekt regulacji (sterowania), • przetwornik pomiarowy,• regulator, • nastawnik. Przykładem prostego układu automatyki jest bojler elektryczny do pod­grzewania wody. Obiektem regulacji jest zbiornik wypełniony wodą, a prze­twornikiem pomiarowym termometr, który mierzy wielkość wyjściową, jaką w tym wypadku jest temperatura

Klasyfikację regulatorów

• bezpośredniego działania, które pobierają energię z regulowanego procesu obciążając go energetycznie: jednocześnie spełniają funkcje elementu po­miarowego i wykonawczego, co jest ich wadą, ponieważ element pomia­rowy nie może być dobrym elementem wykonawczym i odwrotnie; są mało dokładne, ale tanie, używa się ich do mało „odpowiedzialnej" regulacji;

• pośredniego działania, które wymagają dostarczenia energii z obcego źródła, co umożliwia konstrukcyjne wydzielenie obwodu pomiarowego i wykonawczego; są droższe, ale dokładniejsze niż poprzednie.

• P (proporcjonalny),

• PI (proporcjonalno-całkujący),

• PD (proporcjonalne-różniczkujący),

• PID (proporcjonalne-całkujące-różniczkujący).

Regulator typu P cechuje to, iż sygnał regulujący x₀(t) jest proporcjonal­ny do wejściowego sygnału skokowego, którym jest odchyłka regulacji e (r). Współczynnik proporcjonalności k_p stanowi wzmocnienie regulatora. Regulator typu PID realizuje wszystkie poprzednio wymienione działania, tzn. proporcjonalne (P), całkowania (I) i różniczkowania (D). Na jego obu­dowie umieszczono trzy pokrętła, służące do nastawiania wartości poszcze­gólnych działań składowych. Najczęściej spotykane zakresy tych działań są następujące: Czasem regulacji Tr nazywa się okres liczony od chwili pojawienia się sygnału zakłócającego na wejściu układu do chwili, w której odchyłka e nie jest większa od jej wartości ustalonej o więcej niż założona dokładność Δe.

Rodzaje czujników:

Czujniki tensometryczne. Przewodnik metalowy poddany naprężeniu mechanicznemu zmienia swoją rezystancję. Naprężenie mechaniczne po­wstające w jakimś przedmiocie przenosi się dostatecznie wiernie i synchro­nicznie na cienkie przewodniki przyklejone do powierzchni tego przed­miotu, zwanej podłożem. Przyrost rezystancji przewodnika jest funkcją wydłużenia podłoża, do którego jest przyklejony. Tą metodą można mierzyć wielkości, które dają się przekształcić w naprężenie lub wydłużenie spręży­stego elementu. . Źródłami błędów przetwarzania mogą być: temperatura, zjawisko pełzania, zmienność izolacji, duża częstość zmian naprężeń • Czujniki indukcyjnościowe. Najbardziej rozpowszechnione są indukcyjnościowe czujniki różnicowe złożone" z dwóch dławików ze wspólną zworą Bezpośrednią wielkością wejściową jest w tym wypadku przesunięcie liniowe l lub kątowe a, które ma wpływ na indukcyjność własną L czujnika. Mechaniczną postać przetworników różnicowych do­stosowuje się do potrzeb praktycznych.

Czujniki transformatorowe. Istotną cechą różniącą te czujniki od in­dukcyjności owych jest zastąpienie zależności indukcyjności własnej od prze­sunięcia L = f(/) zależnością indukcyjności wzajemnej od przesunięcia M — f(/). Pozwala to na odizolowanie obwodu zasilania od obwodu pomia­rowego. Istnieje dużo rozwiązań konstrukcyjnych czujników transformato­rowych. Najbardziej rozpowszechniony jest układ z rdzeniem nurnikowym Przetwornik składa się /. uzwojenia pierwotnego (/) zasilanego napię­ciem U_l oraz dwóch przeciwsobnie połączonych uzwojeń wtórnych

Czujniki pojemnościowe - Zmianę pojemności kondensatora wykorzystu­je się do pomiaru takich wielkości mechanicznych, które można przetworzyć na przesunięcie elektrod kondensatora lub zmianę stałej dielektrycznej prze­strzeni między elektrodami. Bezpośrednią wielkością wejściową może, więc być przesunięcie liniowe lub kątowe, a także grubość lub poziom dielektryka. Pośrednio czujniki pojemnościowe stosuje się do pomiaru sił, drgań, a najczę­ściej do pomiaru ciśnień, zwłaszcza szybkozmiennych. Należą one do najczul­szych przetworników. Dokonuje się mmi pomiarów przesunięć rzędu 10~¹⁰m.

Czujniki piezoelektryczne. Zjawisko piezoelektryczne polega na pola­ryzacji dielektryka pod wpływem odkształceń mechanicznych. Zjawisko od­wrotne — zmiana wymiarów geometrycznych dielektryka w zewnętrznym polu elektrycznym nazywa się zjawiskiem elektrostrykcji. Zjawisko piezo­elektryczne jest silnie anizotropowe, zależy ono od kierunku działania na­prężeń mechanicznych i od orientacji płytki piezoelcktryka względem osi krystalograficznych.

Czujniki fotoelektryczne. Pomiar wartości strumienia lub natężenia promieniowania elektromagnetycznego w zakresie od ultrafioletu do pod­czerwieni wykorzystuje się do badania wielkości mechanicznych, a także do analizy np.: składu chemicznego, stężenia, zapylenia, temperatury J wil­gotności gazów. Czujniki fotoelektryczne charakteryzuje m.in. czułość wid­mowa, która jest funkcją długości fali A promieniowania elektromagnetycz­nego, oraz charakterystyka prądowo-napięciowa. Istotne są ich następujące cechy: rodzaj zasilania i jego stabilizacja, odporność na czynniki zewnętrzne (temperatura, drgania), trwałość i niezawodność.

Czujniki hallotronowe. W niektórych półprzewodnikach (np. w krze­mie) przewodzących prąd o natężeniu /, umieszczonych w polu magnetycz­nym o indukcji B, na przeciwległych ściankach płytki powstaje różnica potencjałów U_y, która jest proporcjonalna do przepływającego prądu i in­dukcji.

Czujniki indukcyjne - Wykorzystują one zjawisko indukowania się sern wirującego uzwojenia w polu magnetycznym o indukcji B; są prądnicami tachometrycznymi.

Prądnice tachometryczne są to maszyny elektryczne przeznaczone do przetwarzania prędkości obrotowej na jednoznaczne odpowiedzi proporcjonalne do jej wartości, a w większości przypadków i kierunku. Odpowiedzią jest sygnał elektryczny: jego napięcie lub często­tliwość. Ze względu na zasadę działania mogą one być wykonywane jako maszyny prądu stałego lub przemiennego. Prądnica tachometryczna prądu stałego jest to mała maszyna wzbudzona magnesem trwałym (czasami elektromagnetycznie). Jej zasada działania jest taka sama jak poznanych wcześniej maszyn prądu stałego. Charakterystyka przetwarzania takiej prądnicy, określana zależnością napięcia wyjściowe­go U od prędkości obrotowej n, jest liniowa Im mniejszą rezystancją jest obciążona prądnica (większym prądem), tym gorsza jest jej czułość, tzn. tym samym zmianom prędkości obrotowej odpowiadają mniej­sze zmiany napięcia.

---