1tom203

-408

8. AUTOMATYKA I ROBOTYKA

8.2. Elementy układów regulacji

W URA (rys. 8.5) — oprócz urządzeń pomiarowych EP, urządzeń regulacyjny h i zadających (regulatory i stacyjki), urządzeń wykonawczych (EWi ZR) -- stosuje"'-, urządzenia pomocnicze, takie jak mierniki oraz sygnalizatory i rejestratory wielko^ obrazujące przebieg procesu. W URA operuje sTę standardowymi sygnałami nn prądowym 0-^5 mA lub 4-=-20 mA, napięciowym +10 V lub 0--5 V prądu stałego ciśnieniowym 0,2 I atn*(20- lOOk Pa). Warunkuje to unifikację urządzeń. Można dzięki temu stosować uniwersalne regulatory do automatyzacji różnych procesów. Ułatwia to produkowanie przez różne firmy urządzeń automatyzacji pasujących do siebie.

8.2.1. Urządzenia pomiarowe

Przetworniki pomiarowe przetwarzają wielkości otrzymywane z czujników, natomiast przetworniki standaryzujące zmieniają zakresy tej samej wielkości fizycznej, dopasowując ją do wejścia sąsiadującego aparatu w URA. O jakości czujników i przetworników decydują ich właściwości statyczne i dynamiczne. Właściwości statyczne są opisywane za pomocą charakterystyk statycznych, zakresu pomiarowego, strefy nicczulości, histerezy i klasy niedokładności. W tablicy 8.1 przedstawiono przegląd czujników temperatury, ciśnienia i przepływu.

Właściwości dynamiczne urządzeń pomiarowych opisuje się za pomocą charakterystyk częstotliwościowych, skokowych albo parametrów odpowiedzi skokowej, takich jak: czas ustalania się odpowiedzi skokowej, czas połówkowy (po którym wielkość wyjściowa osiąga po raz pierwszy połowę wartości ustalonej) lub przeregulowanic [8.31].

Tablica 8.1. Czujniki temperatury, ciśnienia oraz natężenia przepływu

Rodzaj czujnika	Zakres pomiarowy	Błąd pomiaru	Wielkość wyjściowa
Czujniki temperatury
Termometry: — dylatacyjne	-200-!- + 500°C	2-1-3%	wydłużenie
- manometryczne gazowe	0-5-300^oC	> 1,5%	ciśnienie azotu lub helu
manometryczne parowe	0-r200^7C	> 1,5%	ciśnienie metylu lub benzenu
manometryczne cieczowe	—60-r 550°C	1-5-2%	ciśnienie rtęci lub ksylolu
oporowe niklowe	—60 -+150°C	0,5-1%	rezystancja (10 ;-1000 fi)
oporowe platynowe	-200-r800=C	0,5-1%	rezystancja (20 : 1000 Q)
termoelektryczne (term opary)	-200-i-2000^5C	1,5%	napięcie (—10 : 4*70 mV)
Pirometry: — promieniowania całkowitego	400 —2500"C	2%	sem termoelemcntów
- monochromatyczne	450 4- 3500^<!C	t%	natężenie prądu __
dwubarwowe	800 +- 2800 'C	i%	stosunek dwóch składowych promil^0” wania

* atn — oznacza atmosferę nadciśnienia (ponad ciśnienie atmosferyczne). W automatyce stosuje się urządzenia operujące ciśnieniem absolutnym.

tak#

Tablica 81 (^cd-)

Rodzaj czujnika	Zakres pomiarowy	Błąd pomiaru	Wielkość wyjściowa
	C	zujniki ciśnienia
■Jtenonietry: z elementami sprężystymi	0,06-:-1000 MPA	> 1%	przesunięcie rurki Bourdona, membrany, mieszka sprężystego
dzwonowe	1-2 kPa	>0.1%	przesunięcie dzwonu pływającego w cieczy, np. rtęci
— ten$ometryc7ne	0+300 MG	1-1,5%	zmiany rezystancji (0 — 2%) wywołane zmianami naprężeń
Czujniki natężenia przepływu
Zwyżkowe	średnice nominalne: 10-1000 mm; ciśnienie: 0,6-10 MPa	1,5-:- 2,5%	spadek ciśnienia na zwężce, kryzie lub dyszy Venturiego
Rotamctry	0+100 m^3/h	1,5+ 2,5%	przesunięcie pływaka przez ciśnienie hydrodynamiczne (0 — 30 cm)

Są dwa podstawowe typy przetworników pomiarowych: pracujące w układzie otwartym; pracujące w układzie zamkniętym (kompensacyjne) [8.14; 8.31], Przykładem przetwornika pracującego w układzie otwartym może być niezrównoważony mostek prądu stałego, przetwarzający zmiany rezystancji na zmiany napięcia.

Przykładem przetwornika kompensacyjnego jest tzw. waga prądowa (rys. 8.7). Jest to przetwornik siły na prąd. Zmiana położenia dźwigni względem indukcyjnego czujnika położenia C, spowodowana przez siłę mierzoną F, powoduje zmianę prądu I. Prąd ten

Rys. 8.7. Waga prądowa jako przetwornik kompensacyjny FJl C — czujnik położenia,

L cewka ruchoma,

M — magnes trwały,

W — wzmacniacz

Płynie przez cewkę L przymocowaną do drugiego końca dźwigni i umieszczoną w polu ^m£tgncsu trwałego M przymocowanego do obudowy. Siła elektrodynamiczna działająca na cewkę kompensuje w stanie równowagi siłę mierzoną. Prąd wyjściowy I jest w tym ^sianie proporcjonalny do siły mierzonej F.

8-2.2. Regulatory i stacyjki

^ ajprostszą budowę mają regulatory bezpośredniego działania. Realizują one sterowanie °^sztem energii pobranej z regulowanego obiektu, zazwyczaj za pośrednictwem czujnika Pomiarowego. Charakteryzują się one pewnością działania i stałością charakterystyk.

⁷-^uJnik pomiarowy jest integralnie związany z regulatorem. Budowane sąjako regulatory jPPpJ.nlizow-ane do konkretnych zastosowań (regulatory temperatury, ciśnienia, poziomu, wżenią przepływu itp.). Nic mają możliwości zmiany właściwości dynamicznych. Wvtf°^{Wanc tam}> gdzie nie jest wymagana duża energia do przestawiania elementu >'-°nawczego. Przykładem regulatora bezpośredniego działania może być reduktor ^lllenia albo termostat w- silniku samochodowym lub w żelazku do prasowania.