A.Badanie charakterystyk statycznych elementów wykonawczych i przetworników pomiarowych.

1.Zadania urządzeń wykonawczych i przetworników pomiarowych w URA.

Urządzenia pomiarowe inaczej przetworniki pomiarowe służą do przetwarzania wielkości regulowanej lub innych wielkości charakteryzujących, regulowany proces na sygnał wej. regulatora. W regulatorach mechanicznych sygnał ten ma postać przesunięcia siły lub ciśnienia. Natomiast urządzenia wykonawcze składają się z siłownika (dostarczanej energii mechanicznej koniecznej do przestawienia nastawnika) i nastawnika (zmienia natężenie dopływu do obiektu substancji lub energii). Nastawniki dzieli się na oporowe (zawory, przepustnice, żaluzje, opornice elektr.) i źródłowe (pompy, wentylatory o zmiennej liczbie obrotów.)

2.Rodzaje i właściwości siłowników (pneumatycznych, hydrauliczne, elektryczne).

Siłowniki - elementy napędowe służące w URA do nastawienia położenia zaworów i przepustnic. Stosowane są siłowniki pneumatyczne, hydrauliczne, elektryczne i mieszane.

1.Siłowniki pneumatyczne- naj. rozpowszechnione, niezawodne, proste w budowie, bezpieczeństwo pracy. Wyróżniamy siłowniki membranowe: sprężynowe, bez sprężynowe , tłokowe, wirnikowe, z ust. pozycyjnym.

2.Siłowniki hydrauliczne- wykonywane są najczęściej jako tłokowe (wykorzystywane są w automatyce przemysłowej; dwie odmiany; proste i korbowe) i obrotowe (stos w napędach obrabiarek).

3.Siłowniki elektryczne- dwie odmiany; silnikowe (element napędowy to silnik elektr. 2 fazowe lub 3 fazowe, wykonywane są liniowe lub karbowe) i elektromagnetyczne (sterowanie zaworów o niewielkich średnicach nominalnych).

3.Budowa, zasada działania siłowników membranowych (sprężynowe, bez sprężynowe, prosty, odwrócony oraz z ustawieniem pozycyjnym).

Siłowniki membranowe: służą do przestawiania zaworów lub przepustnic. Ważne są wartości nast. parametrów ruchu siłownika: sił lub moment, czas przestawiania z jednego położenia skrajnego w drugie i wartość skoku.

1.siłowniki membranowe ze sprężyną zwrotną o działaniu prostym- ciśnienie sterujące doprowadzane nad górną pokrywę siłownika działa na elastyczną membranę powodując jej ugięcie. Membrana za pośrednictwem sztywnego talerza naciska na sprężynę, a siła pochodząca ze ściskanej sprężyny zwiększa się proporcjonalnie do wartości ugięcia. Dla każdej wartości ciśnienia równowaga następuje przy innej wartości ugięcia membrany. Ruch membrany przenoszony jest za pomocą trzpienia na zewn. obudowy siłownika. Wstępny naciąg sprężyny regulującej się przez wkręcenie w obudowę odpowiedniej sprężyny.

2.siłowniki o działaniu odwrotnym- sprężyna zwrotna ustawiona jest nad membraną a ciśnienia sterujące podawane jest pod membrana i powoduje wciąganie trzpienia. W przypadku zaniku ciśnienia sterującego trzpień siłownika o działaniu prostym przyjmuje położenie górne końcowe, a trzpień siłownika o działaniu odwrotnym położenie dolne końcowe. Będzie to oznaczać że zawór zostanie otwarty, bądź to zamknięty, zależnie od jego zastosowania.

3.siłowniki z nastawieniem pozycyjnym- zmiana ciśnienia sterującego powoduje zmianę ugięcia mieszka sprężystego i zmianę odległości między dyszą a przysłoną, która powoduje zmianę ciśnienia kaskadowego, które po wzmocnieniu we wzmacniaczu mocy działają na membranę siłownika powodując przesunięcie trzpienia siłownika. Przez dźwignię i sprężynę zrealizowane jest sprężenie zwrotne zapewniające dużą dokładność ust trzpienia siłownika. Zastosow. siłownika powoduje zmniejszenie histerezy i wpływu sił obciążenia na położenie trzpienia a także zwiększa szybkość działania siłownika (po usunięciu sprężyny z siłownika powstaje siłownik bez sprężynowy)

4.siłownik bez sprężynowy- ruch powrotny powodowany jest ciśnienie o stałej wartości p , doprowadzonej do jednej z komór siłownika. Do górnej komory doprowadzone jest ciśnienie z nastawnika pozycyjnego. Przesunięcie trzpienia zaworu odpowiada sygnałowi sterującemu. Sił użyteczna w trzpieniu w siłowniku bez sprężynowym jest kilkakrotnie większa jak w siłowniku sprężynowym. Wadą jest przyjmowanie nieokreślonego położenia w wypadku awarii sterowania.

5.siłownik membranowy ze sprężyną- najczęściej stosowany w układach regulacji. Pod względem dynamicznym przedstawia człon oscylacyjny. Sygnałem wejściowym jest ciśnienie p w komorze nad membraną, a wyj siła działająca na trzpień, która zwykle łączy się bezpośrednio z wrzecionem zaworu. Aby nastąpiło przesunięcie grzybka siła ta musi być większa od wypadkowej sił tarcia wrzeciona zaworu o dławnicę, siły oddziaływania w strugi na grzybek i siły naciągu sprężyny. Ruch będzie trwał do momentu osiągnięcia równowagi sił. Ruch grzybka w kierunku przeciwnym odbywa się pod wpływem sprężyny po obniżeniu ciśnienia sterującego.

4.Budowa zasada działania i charakterystyki przetworników pneumatycznych.

ciśnienie mierzone podawane jest do mieszka wej, który po przez system dźwigni przesuwa przesłonę względem dyszy. Ciśnienie kaskadowe ukł dysz- przysłona zależna od położenia przysłony jest po wzmocnieniu kierowane do mieszka sprzężenia zwrotnego i jednocześnie jest to sygnał wejściowego przetwornika. Mieszek sprzężenia zwrotnego po przez dźwignię, wywiera siłę równoważącą działanie mieszka pomiarowego. Ciś wejściowe przetwornika ustala się na wartości p, przy której siła od mieszka pomiarowego jest zrównoważona siłą od mieszka sprzężenia zwrotnego. Jest to zamknięty układ regulacji, w którym wielkością wej jest ciśnienie, wielkością zadaną - ciś mierzone, a zespół dysza-przysłona pełni rolę osłonu porównującego. Budowa: mieszek wej, mieszek sprzężenia zwrotnego, reg zakresu, sprężyna zerująca, przysłona, dysza, wzmacniacz.

Typy przetworników pneumatycznych. Pneumatyczny przetwornik: średnich ciś, wysokich ciś, różnicy ciś, temp, poziomu cieczy.

5.Dobór charakterystyki zaworu do charakterystyki statycznej obiektu regulacji.

Dobrze dobrany zawór powinien zapewnić wymagany zakres zmian strumienia (natężenie przepływu). Ponad to pożądane jest, by istniała określona zależność między wartością wielkości wej regulatora, a wartością strumienia- najlepiej gdyby była to liniowa zależność. Dobór zaworu polega na: określeniu wielkości zaworu, określenie charakterystyk zaworu, wyborze odpowiednich typów konstrukcji zaworu.

Charakterystyki zaworów:

1.Otwarcie zaworu A=f(h) - charakterystyki konstrukcyjne podają zależność między polem przepływu A przez zawór, a wzniosem h grzybka zaworu.

2.wewnętrzna zaworu K_V=f(h) - podaje natężenie przepływu wody przez zawór przy stały spadku ciś w zależności od przesunięcia wrzecionu zaworu h.

3.roboczą zaworu Q=f(h) - podaje natężenie przepływu czynnika przez zawór w warunkach pracy zaworu w danej instalacji w funkcji przesunięcia wrzeciona zaworu h. Zależność między przesunięciem h, a wartością K_V (wsp. wymiarowy zaworu). Jest to charakterystyka statyczna i określa własności nastawcze zaworu. w praktyce oprócz charakterystyki otwarcia używane są 2 podst. rodzaje zaworów:

-stało procentowy- stos. w ukł regulacji z obiektami mającymi duże wzmocnienie przy małych strumieniach np. obiekty z regulowaną temp i ciśnieniem a także wtedy gdy spadek ciś na zaworze zmienia się w szerokich granicach.

-liniowe zalecane jako zawory redukcyjne przy znacznym spadku ciś na zaworze.

6.Zasada działania i zastosowanie serwosilników.

Serwomechanizm - zamknięty układ sterowania przemieszczeniem (układ automatyki), o strukturze typowego układu regulacji. Wartość wzorcowa porównywana jest z przetworzonym przez przetwornik bieżącym sygnałem wyjściowym i powstały w ten sposób uchyb podawany jest na człon korekcyjny, a dalej na wzmacniacz. Wzmocniony sygnał trafia do siłownika, którego przemieszczenie jest wartością wyjściową układu. Zadaniem serwomechanizmu jest likwidacja błędów regulacji (uchybu przemieszczenia), powstających na skutek zmian wielkości wzorcowej, a więc klasyfikujemy go jako układ nadążny. Serwomechanizm ma strukturę typowego układu regulacji, nie steruje jednak obiektem technologicznym, lecz siłownikiem w celu usprawnienia działania toru wykonawczego.

7.Podstawowe elementy składowe pneumatycznych urządzeń automatyki.

Siłownik pneumatyczny - urządzenie mechaniczne, zamieniające ciśnienie powietrza lub innego gazu na ruch - przemieszczenie elementów albo wzdłużne, albo wokół swojej osi.

Doprowadzenie gazu pod ciśnieniem przewyższającym ciśnienie atmosferyczne do jednej z komór siłownika powoduje przemieszczenie się tłoka wewnątrz cylindra siłownika, co skutkuje przemieszczeniem się końcówki roboczej zamocowanej do tego tłoka. Konstrukcja siłownika określa, czy przemieszczenie to będzie wzdłużne, czy kątowe, jak znaczne (jak duży będzie skok roboczy tłoka, a przy siłownikach obrotowych - jaki będzie roboczy kąt obrotu), czy po odłączeniu dopływu gazu pod ciśnieniem siłownik będzie wracał do położenia początkowego, czy nie, itd.

8.Podstawowe struktury układów regulacji - ich wady i zalety.

Układ regulacji (układ sterowania) - układ, którego zadaniem jest sterowanie procesem. Układy regulacji automatycznej posiadają sprzężenie zwrotne.

Układ regulacji składa się z elementu porównującego (sumator), regulatora, elementu wykonawczego (zawór, siłownik), obiektu sterowania oraz układu pomiarowego (czujnik, przetwornik).

Sumator jest cyfrowym układem kombinacyjnym, który wykonuje operacje dodawania dwóch (lub więcej) liczb dwójkowych.

Regulator jeden z elementów składających się na obwód regulacji. Zadanie regulatora polega na odpowiednim dobraniu informacji wysyłanej do obiektu regulowanego, tak aby obiekt regulowany zachowywał się w pożądany sposób (wartość zadana). Regulator czerpie informacje o zachowaniu obiektu regulowanego ze sprzężenia zwrotnego.

Obiekt sterowania to każdy proces (np. napędzanie) lub zjawisko (np. przepływ cieczy), które podlega regulacji.

Układ pomiarowy (automatyki)- zespół elementów biorących udział bezpośrednio w kierowaniu procesem automatyzacji oraz elementów pomocniczych, który jest uporządkowany na zasadzie ich wzajemnej współpracy, tzn. zgodnie z kierunkiem przepływu sygnału.

B.Badanie charakterystyk dynamicznych pneumatycznych regulatora P I D.

1.Rodzaje regulatorów , rola członów P, I , D w regulatorze P I D.

Rodzaje regulatorów;

1. nie korzystające z energii pomocniczej (bezpośredniego działania)- mają ograniczony zakres ze względu na małą dokładność regulacji

2 korzystające z energii pomocniczej- dzielą się na elektryczne, pneumatyczne, hydrauliczne. Innym kryterium klasyfikacji regulatorów jest postać sygnału wyj. Wyróżnić można:

a)regulatory z sygnałem wyj nie ciągłym mogą być dwustawne i impulsowe (dwustawne działają na zasadzie załączenia i wyłączenia zależnie od znaku uchyłu regulacji: regulatory krokowe trójstawne z korekcją).

b)Regulatory z sygnałem wyj ciągłym- najliczniejsze, uniwersalne, w grupie tej regulatory mogą być elektryczne, pneumatyczne i hydrauliczne. W zależności od sposobu kształtowania sygnału wyj mogą być to regulatory typu P, PI, PD, PID czyli proporcjonalne, proporcjonalno-całkowe, proporcjonalno-różniczkowe lub proporcjonalno-całkowo-różniczkowe.

Regulatory PID ze względu na właściwości dynamiczne wyróżnia się regulatory:

1.proporcjonalne (P), G(s)=x(s)/e(s)=K_p

2. całkujące (T) G(s)=x(s)/e(s)=1/(Ti*s)

3.proporcjonalno-całkujące (PI) G(s)=x(s)/e(s)=Kp[1+1/(Ti*s)]

4.proporcjonalno-różniczkujące idealne (PD) G(s)=x(s)/e(s)=Kp(1+Td*s)

5.proporcjonalno-różniczkujące rzeczywiste (PD) G(s)=x(s)/e(s)=Kp*(1/[(Td*s)/(T/1)])

6.proporcjonalno-całkująco-różniczkujące idealne (PID) G(s)=x(s)/e(s)=Kp*(1/1/(Ti*s)/Td*s

7.PID rzeczywiste G(s)=Kp*[1/(1/Ti*s)/(Td*s)/(T/1)]

Kr- wzmocnienie proporcjonalne

Ti- czas zdwojenia (stała czasowa akcji całkującej)

Td- czas wyprzedzenia (stała czasowa akcji różniczkującej)

Zamiast Kp podaje się często tzw zakres proporcjonalności - odwrotność z dwojenia (%).

1. Rola członów PID.

Składa się z 3 członów: P (proporcjonalnego), I (całkującego) oraz D (różniczkującego) połączonych równolegle.

a)człon całkujący (idealny) to człon, który na wyjściu daje sygnał y(t) proporcjonalny do całki sygnału wejściowego x(t)

y(t)=k ∫ x d

b)człon proporcjonalny (inaczej: bezinercyjny, wzmacniający) to człon, który na wyjściu daje sygnał y(t) proporcjonalny do sygnału wejściowego x(t)

y(t)=k*x(t)

c)człon różniczkujący (idealny) to człon, który na wyjściu daje sygnał y(t) proporcjonalny do pochodnej sygnału wejściowego x(t)

y(t)=k*x'(t)

2. Budowa, zasada działania, schematy blokowe i obsługa P I D, transmitancja,

Budowa, zasada działania, schematy blokowe i obsługa PID.

Jest to regulator najbardziej uniwersalny, powstaje przez dołączenie do regulator PI członu różniczkującego (typu D zwany wyprzedzeniem), który przyspiesza przebieg zachodzących w układzie regulacji. Sygnał wyj członu typu D jest proporcjonalny do prędkości zmian sygnału wej, natomiast nie zależy od wartości tego sygnału. W przypadku regulatora dodanie członu D wprowadza do sygnału wyj składni zależnych od prędkości zmian odchyłku regulacji. Dzięki temu do układu wprowadza się jak gdyby przewidywanie (jeżeli odchyłka regulacji narasta regulator wytwarza przeciw sygnał , przeciwdziałający temu narastaniu; wcześniej nie mogło to być zrobione na podstawie znajomości aktualnej wartości odchyłki). Zależność między sygnałem otrzymanym na wyj członu różniczkującego a sygnałem odchyłki regulacji wyraża się wzorem y_d=T_d(Δε/Δτ). Td- stała czasowa różniczkowania, czas wyprzedzenia. Właściwości PID określane są przez wartości trzech parametrów charakteryzujących człony składowe reg. tzn zakresem proporcjonalności x_p.

3. Charakterystyki statyczne i dynamiczne regulatora P I D.

Zależność miedzy sygnałem wej. i wyj. Mogą być podawane w postaci zależności matematycznych lub w postaci charakterystyki. Rozróżniamy charakterystyki statyczne podające zależność pomiędzy wartością ustaloną sygnału wyj. a wartością ustaloną sygnału wej. Oraz charakterystyki określające właściwości dynamiczne bloków. Charakterystyki dynamiczne określają zachowanie się bloków w stanach nieustalonych przy zmieniających się wartościach sygnału wej. i wyj.

4. Wpływ nastaw P I D na parametry odpowiedzi czasowych regulatorów.

W produkowanych obecnie regulatorach uniwersalnych stosowane są najczęściej następujące zakresy zmian poszczególnych parametrów (nastaw): -zakres proporcjonalności Xp=(1/Kp)*100 w w granicach od 3 - 400%, -czasu zdwojenia Ti w granicach 3sek. Do 30min. -czasu wyprzedzenia Td w granicach 0-15min. Dla PID: -zwiększenie Ti powoduje uwidocznienie się wpływu całkowania przy mniejszych częstotliwościach, czyli po dłuższym czasie, -zwiększanie Td również powoduje zmniejszanie częstotliwości wpływ całkowania jest widoczny oznacza to zwiększenie wpływu elementu różniczkującego. Nastawiając w PID wartość max wartości Ti otrzymamy Reg. PD. Nastawienie max wartości Ti powoduje wyeliminowanie w PID działania całkującego. Dla wyeliminowania działania różniczkującego trzeba nastawić Td=0 stosuje się to gdy w sygnale wyjściowym z obiekt, ponieważ ponieważ przeciwnym razie zakłócenia te byłyby dodatkowo wzmacniane przez człon różniczkujący co wpływałoby niekorzystnie na prace układu regulacji.

5.Sprężenie zwrotne w układach regulacji.

W zamkniętym układzie regulacji występuje sprzężenie zwrotne, czyli oddziaływanie wsteczne wielkości regulowanej na wielkość regulującą. Sprzężenie zwrotne występuje zarówno układach regulacji ręcznej (URR) jak i automatycznej (URA). W URR sprzężenie zwrotne zamykane jest przez człowieka, a w URA przez urządzenie zwane regulatorem. Sprzężenie zwrotne może być dodatnie lub ujemne. Charakterystyczną cechą w URA jest występowanie w nich sprzężenia zwrotnego, które powinno być ujemne dla prawidłowego ich działania.

6.Przykłady zastosowań regulatorów P I D.

Regulator PID regulator znajduje zastosowanie w automatyce do regulacji procesów, jest jednym ze składników pętli sprzężenia zwrotnego w układzie regulacji. Składa się z 3 członów: P (proporcjonalnego), I (całkującego) oraz D (różniczkującego) połączonych równolegle. Działa w ten sposób, że mierzy "wyjście" procesu oraz może sterować "wejściem", przy czym celem jest utrzymanie wartości wyjściowej na pewnym z góry zadanym poziomie, który jest zwany wartością zadaną. Dodatkowo wartość zadana może się zmieniać w czasie.

Regulatora PID używa się np. do sterowania temperaturą procesu, w tym wypadku działa on jak bardzo dokładny termostat. Może również sterować ciśnieniem, prędkością przepływu, składem chemicznym, siłą, prędkością i innymi zmiennymi. Regulatory znajdują zastosowanie w przemyśle samochodowym, w tym przypadku ich zadaniem jest utrzymywanie stałej prędkości samochodu bez względu na warunki jazdy (tzw. tempomat).

Praktyczne zastosowanie we wszystkich URA : - ogrzewanie powietrza w szklarni, - utrzymanie temp. podczas pasteryzacji produktów, -napełnianie zbiornika cieczą, - utrzymanie temp. podczas wędzenia.

7.Analityczna metoda doboru, reguła doboru nastaw Zieglera - Nicholsa.

Reguły Zieglera -Nicholasa doboru nastaw regulatorów liniowych. Używa się ich do uzyskiwania przebiegów przejściowych z przeregulowaniem około 20% min czasu regulacji T_r. Nastawienie przeprowadza się już po zainstalowaniu regulatora w ukł. kolejność postępowania przy stosowaniu tych reguł:

1. należy regulator nastawić na działanie tylko proporcjonalne P. Działanie całkujące i różniczkujące powinny być wyłączone przez nastawienie T_i dążące do nieskończoności oraz T_o dążące do zera.

2. należy zwiększać wzmocnienie proporcjonalne K_p regulatora aż do wystąpienia oscylacji niegasnących w układzie.

3. na taśmie rejestratora należy zmierzyć okres tych oscylacji T_osc, ana skali regulatora odczytać krytyczne wzmocnienie proporcjonalne (K_p) K_r przy którym one wystąpiły.

4.zależnie od typu regulatora należy przyjąć typy nastawy:

dla regulatora P: K_p=0,5Kp Kr

dla regulatora PI: Kp=0,45(Kp)Ko Ti=0,85Tosc

dla regulatora PID: Kp=0,6(Kp)Ko Ti=0,5Tosc Td=0,12Tosc

C.Badanie charakterystyk dynamicznych czujników temperatury i wilgotności.

1.Budowa, zasada działania, rodzaje i charakterystyki oporowych czujników temp. oraz czujnika wilgotności, czujników ciśnienia.

Budowa czujników: czujniki składają się z hermetycznej głowicy wykonanej z tworzywa sztucznego (ASB), w której znajdują się zaciski połączeniowe dla przyłączenia miernika.

Głowica zamykana jest pokrywą mocowaną czterema wkrętami. W bocznej ściance głowicy znajduje się dławica typu P16, natomiast dolnej ściance znajduje się przymocowany do osłony i odpowiednio uszczelniony układ pomiarowy rezystorem termoelektrycznym. Wkład pomiarowy zabezpiecza przed uszkodzeniem mechanicznym osłona aluminiowa wkręcona w gwintowaną tuleje.

CZUJNIK TYPU CWW posiada 2 wkłady pomiarowe (pom temp i wilgotności). czujnik typu CWW lub CWB posiada wewnątrz głowicy zamontowany dodatkowo rezystor ograniczający prąd zasilający wkład wilgotności w czasie rozruchu czujnika. Mocowanie czujnika do ściany umożliwiają 2 otwory głowicy (5,5mm - średnica) dostępne po odkręceniu pokrywy.

CZUJNIKI REZYSTATYCZNE (OPOROWE)Rezystory termometryczne ze względu na ich delikatną konstrukcje nie mogą być na ogół stosowane bezpośrednio do pomiaru temperatury. Poza ochroną mechaniczną muszą być również zabezpieczone przed możliwością zwarć

międzyzwojowych, przed wilgotnością wpływami itp. Do pomiary temperatury używane są czujniki rezystancyjne. BUDOWA - w typowych czujnikach rezystancyjnych stosuje się najczęściej rezystory termometryczne pałeczkowe, które wraz z przewodami wewnętrznymi, odchodzącymi od rezystora do zacisków przyłączeniowych są umieszczone w cienkościennej rurce metalowej. Wnętrze rurki dla ochrony rezystora od wpływu wibracji i dla zapewnienia możliwie dobrej wymiany ciepła między rurka a rezystorem, jest wypełnione proszkiem celulicznym. Zespół taki wyposażony ponadto w kostkę zaciskową nazywamy wkładka pomiarową rezystancyjną.

TYPY CZUJNIKÓW REZYSTANCYJNYCH

-proste- do pracy przy ciśnieniu atmosferycznym,-ciśnieniowe cylindryczne ,-ciśnieniowe stożkow ,-czujniki miniaturowe,

-Osłony ochronne wykonane są z : -stali zwykłej,-stali nierdzewnej, -metali kolorowych

Najczęstszą przyczyną uszkodzeń czujników rezystancyjnych są drgania i wibracje przenoszone na drodze mechanicznej od innych urządzeń lub powstające np. przy przepływie płynów wokół czujnika. Wkładki pomiarowe są mocowane w osłonach za pomocą elementów sprężystych, jednocześnie dobrze przewodzących ciepło. Przy drganiach o bardzo dużych przyspieszeniach i częstotliwościach stosuje się bardzo silne dociskanie wkładki do wnętrza osłony ochronnej żeby uniemożliwić ich wzajemny ruch i uderzenia. Samodzielne czujniki rezystancyjne lub wkładki pomiarowe rezystancyjne są również budowane w postaci czujników płaszczowych w których miniaturowy rezystor termometryczny wraz z przewodami łączeniowymi jest umieszczony w płaszczu stalowym wypełnionym izolacją z MgO. Znajduje zastosowanie w chemii, energetyce, tam gdzie trzeba czujnika dłuższego niż 2m. W celu poprawienia własności dynamicznych czujników rezystancyjnych stosuje się następujące rozwiązania konstrukcyjne: -rezystory termometryczne z otworem poosiowym, którym jest wsuwany pręt srebrny o dużej przewodności cieplnej -rezystory metalizowane na powierzchni, co umożliwia ich wlutowanie w rurkę wkładki pomiarowej -wkładki pomiarowe z metalowaną powierzchnią zewnętrzną dla zwiększenia pola powierzchni wymiany ciepła z otoczeniem -czujniki puste wewnątrz dla zmniejszenia masy a więc i pojemności cieplnej Do pomiaru temperatury gazu stosuje się rezystory w ażurowych osłonkach lub czujniki rezystancyjne z użebrowaniem zewnętrznym. Czujniki rezystancyjne tworzące całość z kablem przyłączeniowym o powłoce gumowej lub PCV są stosowane do pomiaru temp materiałów sypkich np. węgiel ,zboża, tworzywa sztuczne. Mogą być stosowane w szybach, kąpielach i studniach. W osłonie szkła kwarcowego czujniki laboratoryjne.

CZUJNIKI WILGOTNOŚCI LI CL ORAZ CZUNIK TEMPERATURY, TOPO są połączone z miernikami ESI, EW lub rejestratorami ERO służą do zdalnego pomiaru lub rejestracji tych wielkości na drodze elektrycznej. Przeznaczone są do stosowania w warunkach umiarkowanych i trudnych. W miejscach nie narażonych na bezpośrednie działa nie promieniowania lub wody. Czujniki mogą być stosowane w układach z innymi przyrządami przeznaczonymi do współpracy z rejestratorami termometrycznymi nie mogą być stosowane do pomiarów wilgotności lub temperatury gazów polnych lub mieszanin wybuchowych.

ZASADA DZIAŁANIA: a). CZUJNIKA TEMP TOPO POLEGA NA ZMIANIE REZYSTANCJI rezystora termometrycznego wraz ze zmianami temp w sposób określony z charakterystyką. Temperaturę ośrodka można zatem mierzyć przez pomiar rezystancji przy użyciu odpowiedniego przyrządu wywzorcowanego najczęściej w stopniach temperatury TOPO b) CZUJNIKA WILGOTNOŚCI CWB(LICI) - polega na pomiarze temperatury przemiany wodnego roztworu chlorku litu na sól LiCi przy pomocy układu opisanego powyżej. Czujnik podgrzewany jest prądem elektrycznym przepływającym przez roztwór LiCl. Temperaturę czujnika ustala się samoczynnie dzięki odpowiedniej zależności rezystancji roztworu LiCl od jego stężenia. Temperatura ta zależy wyłącznie od ciśnienia cząstki pary wodnej zawartej w badanym powietrzu lub gazie, może być miara jego wilgotności bezwzględnej. Pośrednio można mierzyć wilgotność względną uwzględniając dodatkowo temperatura badanego powietrza luz gazu ( czujnik CWN)

2.Sposoby pomiaru temp. ,przepływu, ciśnienia wilgotności względnej i bezwzględnej.

POMIARY WILGOTNOSCI POWIETRZA Do pomiaru wilgotności powietrza stosowane są czujniki psychometryczne, które pracują na zasadzie określenia punktu rosy specjalne czujniki elektrochemiczne

1.CZUJNIKI PSYCHOMETRYCZNE działają na zasadzie pomiaru temperatury dwoma termometrami suchym i wilgotnym. Im mniejsza jest wilgotność badanego środowiska tym większa będzie różnica wskazań obu termometrów. W układach elektrycznych do pomiaru temperatury stosowane są termometry rezystancyjne lub termoelementy. Czujniki pracujące na zasadzie punktu rosy pozwalają na pomiar temp. Przy której zawarta w środowisku badanym para nasyca je.

2. CZUJNIKI ELEKTROCHEMICZNE czujnik oparty na zasadzie rezystancji specjalnej masy rezystancyjnej. Warstwa tej masy jest nałożona w miejscu nawinięcia drutów srebrnych tworzących elektrody czujniki. Masą rezystancyjną jest subst. Organiczna nasycona elektrolitem z nasyconego roztworu wodnego soli nieorganicznych, ma ona właściwości absorpcji pary wodnej. Jeżeli do zacisków czujnika umieszczonego w powietrzu zawierającą parę dołączymy napięcie wówczas w masie rezystancyjnej będą zachodziły dwa przeciwstawne procesy: pochłanianie (absorpcja) pary wodnej oraz odparowywanie wody, na skutek nagrzewania warstwy rezystancyjnej przepływającej przez nią prąciem. Ponieważ rezystancja masy maleje ze wzrostem zawartości elektrolitu (nasyconego roztworem soli) maleje więc jeżeli masa pochłania parę wodną rozpuszczającą w niej sól; rośnie natomiast jeżeli woda jest odparowywana i nadmiar soli krystalizuje. Zmniejszeniu się rezystancji masy towarzyszy wzrost przepływającego przez nią prądu, a więc wzrostu wydzielonej energii i intensywniejsze odparowywanie wody. Czujnik ten pozwala mierzyć wilgotność względną powietrza w zakresie od 40 do 95% wilgotności względnej. Zastosowanie w regulatorach wilgotności przeznaczonych do urządzeń klimatycznych.

3.Określenie transmitancji operatorowej na podstawie otrzymanej odpowiedzi y(t).

4.Budowa i zasada działania mostka Wheatstona'e.

Mostki pomiarowe

Mostek Wheatstone'a to elektryczny układ pomiarowy, pozwalający bardzo dokładnie wyznaczać wartość nieznanej rezystancji za pomocą trzech innych rezystancji o znanych dokładnie wartościach.

MOSTEK WHEATSTONE'A Do pomiarów temp. Układami mostkowymi wykorzystuje się metodę mostkową pomiaru rezystancji opornika termometrycznego, a na podstawie zmierzonej rezystancji określa się temp. Najczęściej jest to mostek Wheatstone'a. W termometrach przemysłowych stosuje się tzw. Mostki niezrównoważone w których czuły miernik magnetoelektryczny wykazuje prąd zależny od zmiany rezystancji, a tym samym od temp. Jedno ramię mostka stanowi czujnik termorezystancyjny np.; platynowy, a trzy pozostałe są to oporniki o stałych rezystancjach czyli niezależnych od temp. Wartości rezystancji są tak dobrane aby przy temp. czujnika przyjętej za początkową mostek był w równowadze, wtedy wskazówka miernika znajduje się w położeniu spoczynkowym. Wzrost temp. czujnika powoduje odchylanie wskazówki. Przy stabilnym napięciu zasilającym mostek miernik może być wywzorcowany bezpośrednio w ^oC. Układy mostkowe termometrów umożliwiają otrzymywanie b. różnych zakresów pomiarowych. Zwiększenie dokładności odczytu w termometrze mostkowym uzyskuje się przez zastosowanie miliwoltomierza cyfrowego zamiast miernika wskazówkowego.

Podstawowymi elementami mostka są :

a) rezystory R1 , R2 , R3 , R4 - tworzące cztery ramiona mostka

b) źródło zasilające o stałej sile elektromotorycznej E0 i rezystancji wewnętrznej R0

c) wskaźnik zera prądu stałego o rezystancji wewnętrznej Rw

5.Przetworniki analogowo-cyfrowe oraz cyfrowo-analogowe.

Przetwornik analogowo-cyfrowy A/C - to układ służący do zamiany sygnału analogowego (ciągłego) pochodzącego od obiektów świata realnego na reprezentację cyfrową (sygnał cyfrowy). Dzięki temu możliwe jest przetwarzanie ich w urządzeniach elektronicznych opartych o architekturę zero-jedynkową oraz gromadzenie na dostosowanych do tej architektury nośnikach danych. Proces ten polega na uproszczeniu sygnału analogowego do postaci skwantowanej, czyli zastąpieniu wartości zmieniających się płynnie do wartości zmieniających się skokowo w odpowiedniej skali (dokładności) odwzorowania. Przetwarzanie A/C tworzą 2 etapy: próbkowanie i kwantyzacja.

Przetwornik cyfrowo-analogowy C/A przyrząd elektroniczny przetwarzający sygnał cyfrowy (zazwyczaj liczbę binarną w postaci danych cyfrowych) na sygnał analogowy w postaci prądu elektrycznego lub napięcia o wartości proporcjonalnej do tej liczby.

W skład typowego przetwornika C/A wchodzi:

zespół przełączników elektronicznych, sterowanych wejściowymi sygnałami cyfrowymi;

sieć rezystorów;

precyzyjne źródło napięcia odniesienia.

Jest wiele sposobów konstrukcji przetworników C/A. Obecnie najczęściej stosowanymi przetwornikami są przetworniki połączone równolegle, w których wszystkie bity sygnału są doprowadzane jednocześnie. Są również przetworniki połączone szeregowo, w których sygnał wyjściowy jest wytwarzany dopiero po sekwencyjnym przyjęciu wszystkich bitów wejściowych, co sprawia że są wolniejsze od przetworników połączonych równolegle.

---