Принципы построения автоматизированной системы стендовых испытаний регуляторов температуры
Проведение исследования термочувствительной системы датчика температуры регулятора. Изучение структурной схемы испытательного стенда, моделирующего температурное воздействие на термосистему регулятора изменением избыточного давления окружающей среды.
| Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 22.08.2020 |
| Размер файла | 111,1 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Орловский Государственный технический университет
Принципы построения автоматизированной системы стендовых испытаний регуляторов температуры
Демина Е.Г.
Термочувствительная система датчика температуры регулятора рис.1 состоит из термобаллона 1, соединительного капилляра 3, сильфона 4. Термочувствительная система заполнена газом (фреоном) 2. Термобаллон, помещенный в контролируемую среду, воспринимает ее температуру T. Давление в термосистеме изменяется по кривой насыщения фреона как функция от T, P(T). Действующая на рычаг 7 сила давления со стороны сильфона уравновешивается силой упругой деформации пружины 6. При изменении температуры среды рычаг поворачивается и в определенном положении заставляет сработать контактную группу 8 исполнительного устройства. Температура срабатывания контактной группы Tср будет задаваться углом поворота кулачка 5, регулирующим силу предварительного сжатия пружины.
а б
Рисунок 1. Регулятор:
а - схема регулятора; б - упрощенная схема термосистемы.
Согласно рис.1, б условие срабатывания контактной группы можно записать как:
, где
- давление в термосистеме,
- давление в термосистеме, соответствующее температуре срабатывания контактной группы,
- атмосферное барометрическое давление воздуха,
- сила действующая на сильфон со стороны пружины,
S - эффективное поперечное сечение сильфона.
С другой стороны, то же значение можно смоделировать и при другом значении T большем чем Tср и равным , как:
где
- избыточное давление окружающего воздуха.
То есть, температурную характеристику терморегулятора можно снять моделируя изменение температуры через изменение избыточного давления и через фиксированное значение температуры термобаллона.
Структурная схема испытательного стенда, моделирующего температурное воздействие на термосистему регулятора изменением избыточного давления окружающей среды, представлена на рис. 2.
Испытываемые регуляторы 4 помещаются в барокамеру 2, дно которой совмещено с жидкостным термостатом 3. Равномерное распределение температуры по объему ванны достигается перемешиванием жидкости циркуляционными насосами 14. Импульсная подача хладогента в испаритель 13 обеспечивает поддержание температуры TТ на заданном уровне.
Блок регулирования давления состоит из системы электроклапанов 11 и дросселей 12 с регулируемым проходным сечением, что позволяет изменять давление по закону близкому к кусочно-линейному.
Характеристика регулятора снимается при углах поворота кулачка соответствующих положениям ТЕПЛО, НОРМА, ХОЛОД. Угол поворота изменяется зубчатым колесом 6 связанным с осью кулачка. Зубчатое колесо находится в зацеплении с рейкой 5, перемещаемой пневмоцилиндром 7 и упором 8. датчик температура регулятор давление
Рисунок 2. Структурная схема испытательного стенда
Положение крышки барокамеры изменяется пневмоцилиндром 9.
Для отслеживания положений механизмов стенда служит блок датчиков положения 15. Состояние контактных групп регуляторов вводится для регистрации в внешнюю систему мониторинга и управления.
Программа приема, обработки и анализа сигналов от физических объектов стенда и управления ими создана на базе SCADA-системы LabView.
LabVIEW (Laboratory Virtual Instruments Engineering Workshop) - это система программирования, разработанная фирмой National Instruments (США) и ориентированная на создание приложений в области автоматизации научных исследований, управления производством, промышленными установками и т.п. LabVIEW по своим возможностям приближается к системам программирования общего назначения, например к Delphi.
Система LabVIEW основана на принципах графического программирования и является проблемно-ориентированной; она поддерживает программирование множества действий, специфичных для АСНИ, АСУ ТП и АСУП и реализует концепцию виртуальных приборов.
Среда программирования LabVIEW является удобным программно-аппаратным комплексом для разработки приложений, позволяющих осуществлять опрос датчиков, установленных на объекте исследования, обработку полученной информации, генерацию сигналов для его управления.
При обработке сигналов и их преобразовании из аналоговых в цифровые и наоборот могут быть использованы платы ЦАП/АЦП.
Существует целый ряд устройств ввода-вывода аналоговых и дискретных сигналов, предназначенных для построения измерительных и управляющих систем на базе компьютера. Внешние модули аналого-цифрового ввода-вывода с USB интерфейсом наиболее удобны при проведении исследовательских и экспериментальных работ, связанных, например, с разработкой новых технологий, отработкой алгоритмов управления стендовым оборудованием, созданием систем сбора и обработки аналоговой информации и т.д. Удаленное подключение таких модулей через расширитель USB-хаб позволяет легко развить систему до необходимого количества точек вода-вывода.
Приведем типовые технические характеристики подобных устройств на примере модуля ЛА-3USB, предлагаемого фирмой "Руднев-Шеляев".
Таблица 1. Технические характеристики
|
АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ (АЦП) |
||
|
Количество каналов |
16 дифференциальных или 32 с общей землей |
|
|
Разрядность АЦП |
14 бит |
|
|
Коэффициент усиления |
Усиление = 1,4,16,64 |
|
|
Время преобразования |
2.5 мкс |
|
|
Входное сопротивление |
более 1МОм |
|
|
Диапазон входного сигнала |
±10В, ±2.5В, ±0.625В, ±0.15625В |
|
|
Максимальная частота преобразования |
400 кГц |
|
|
ЦИФРОВЫЕ ВХОДЫ И ВЫХОДЫ |
||
|
Входной порт |
16 бит КМОП |
|
|
Выходной порт |
16 бит КМОП |
|
|
Защита входов |
При включенном питании ±30В При выключенном питании ±10В |
|
|
Режим пониженного энергопотребления |
< 60 мА |
|
|
Длина соединительного кабеля USB |
до 5 метров |
Варианты подключения первичных датчиков к модулям АЦП представлены на рисунке 3.
a б
Рисунок 3. Измерительные схемы на базе пассивных датчиков:
а - подключение пассивного датчика сопротивления с внешним источником измерительного тока Iиз;
б) подключения пассивных датчиков с внешним источником напряжения AV
Подключение удаленных пассивных датчиков к измерительному модулю (АЦП) обычно ведется по трех- или четырехпроводной схеме. Четырехпроводная схема является наиболее предпочтительной, так как позволяет наиболее полно скомпенсировать влияние соединительных проводов на точность измерения. На схеме рисунке 3,а датчик возбуждается от термостабилизированного источника тока Iиз (или напряжения).
Источником возбуждения может служить и нестабилизированный источник напряжения AV, как показано на рис. 3,б. Прецизионное сопротивление R0, включенное в токозадающую цепь, служит датчиком измерительного тока. Такая обратная связь позволяет отслеживать изменение значения напряжения источника возбуждения во времени (влияние температуры окружающей среды, самопрогрев схемы и т.д.) и автоматически вносить поправки к измерениям.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Проектирование микроконтроллерного регулятора температуры, предназначенного для автоматического регулирования температуры контролируемого объекта. Состав данной системы и принцип ее работы, сфера применения. Разработка структурной и принципиальной схемы.
курсовая работа [436,2 K], добавлен 14.07.2009Разработка структурной схемы регулятора напряжения для бортовой сети автомобиля. Расчет генератора прямоугольных импульсов, компаратора напряжения, датчика температуры, выходного каскада. Технологический маршрут изготовления монокристального регулятора.
дипломная работа [735,8 K], добавлен 29.09.2010Система автоматического регулирования температуры жидкости в термостате на основе промышленного цифрового регулятора ТРМ-10. Система стабилизации температуры. Нагрев изделий до заданной температуры, соответствующей требованиям технического процесса.
курсовая работа [915,5 K], добавлен 05.03.2009Изучение общих принципов построения пропорционально-интегрально-дифференциальных технологических регуляторов. Проектирование алгоритма регуляторов температуры на базе дешевых микроконтроллеров MSP430 (Texas Instruments). Дискретная форма регулятора.
дипломная работа [2,2 M], добавлен 12.10.2015Назначение и область применения устройства - выявление отклонений от нужной температуры и предотвращение ее критического изменения. Структурная схема регулятора температуры. Расчет узлов и блоков. Выбор элементной базы. Разработка принципиальной схемы.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 31.03.2013Расчёт настроек ПИ-регулятора в контуре регулирования температуры. Схема одноконтурной системы управления. Настройки, обеспечивающие для заданного объекта процесс регулирования, удовлетворяющий данным критериям качества. Передаточная функция регулятора.
контрольная работа [2,0 M], добавлен 01.06.2015Изучение видов и особенностей электрического оборудования летательных аппаратов. Общие сведения об авиационных генераторах. Описание структурной схемы электронного регулятора напряжения. Выбор датчика, усилителя мощности и регулирующего элемента.
курсовая работа [87,9 K], добавлен 10.01.2015Работа регулятора линейного типа, автоматического регулятора, исполнительного механизма, усилителя мощности, нормирующего преобразователя. Составление алгоритмической структурной схемы системы автоматического управления. Критерий устойчивости Гурвица.
контрольная работа [262,6 K], добавлен 14.10.2012Структурная схема локальной системы поддержания стабильной температуры в рабочей камере термостата. Выбор элементной базы системы: микропроцессора, дифференциального усилителя, датчика температуры, рабочей камеры, повторителя, компаратора и нагревателя.
курсовая работа [692,8 K], добавлен 26.12.2011Идентификация объекта управления, воздействие на него тестового сигнала в виде ступенчатого изменения, получение разгонной характеристики. Расчет и оптимизация настроек непрерывного регулятора. Анализ замкнутой системы, состоящей из объекта и регулятора.
курсовая работа [843,0 K], добавлен 24.04.2010Проектирование цифрового регулятора для построения электропривода с фазовой синхронизацией, работающего в области низких частот вращения. Основные функции цифрового регулятора. Структура и расчет параметров регулятора и системы управления электропривода.
дипломная работа [3,6 M], добавлен 02.01.2011Определение параметров схемы контура тока, влияние статической ошибки по скорости на качественные показатели. Структурная схема контура скорости, определение структуры и параметров регулятора. Принципиальная схема регулятора. Выбор величины емкости.
контрольная работа [398,8 K], добавлен 07.08.2013Знакомство с основными этапами разработки системы автоматического регулирования. Особенности выбора оптимальных параметров регулятора. Способы построения временных и частотных характеристик системы автоматического регулирования, анализ структурной схемы.
курсовая работа [1,6 M], добавлен 17.05.2013Знакомство с этапами расчета настроек типовых регуляторов в одноконтурной автоматической системе реагирования. Особенности выбора типа промышленного регулятора. Способы построения области устойчивости в плоскости настроечных параметров регулятора.
дипломная работа [1,9 M], добавлен 17.06.2013Особенности разработки измерительной части системы регулирования температуры. Характеристика структурной и электрической схемы электронного устройства. Анализ элементов схемы электронного устройства и источника питания. Методика испытания отдельного узла.
дипломная работа [2,8 M], добавлен 19.06.2012Проектирование системы однозонного регулирования скорости. Структурная схема заданной части автоматизированной системы управления. Расчет датчиков тока и скорости. Выбор комплектного электропривода и трансформатора. Синтез цифрового регулятора скорости.
курсовая работа [2,4 M], добавлен 25.12.2014Разработка электрической структурной схемы канала датчика переменного и постоянного напряжения и температуры. Алгоритм работы проектируемого узла информационно-управляющей системы. Программа на ассемблере и прошивки постоянного запоминающеего устройства.
курсовая работа [623,2 K], добавлен 06.01.2015Описание схемы контроля и автоматизации регулировки температуры распределенного теплового объекта. Анализ динамических свойств объекта управления, расчет переходного процесса с учетом датчика. Изучение алгоритма управления на базе контроллера ТРМ-32.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 14.01.2015Изучение приемов оптимально синтеза структурной схемы и анализа САУ. Проведение практического анализа и синтеза автоматизированной системы на примере системы MATHCAD. Определение возможности обеспечения наилучших характеристик САУ в статике и динамике.
контрольная работа [146,6 K], добавлен 06.01.2012Проектирование устройства, измеряющего температуру в помещении. Выбор датчика температуры, микроконтроллера и отладочной платы. Изучение работы встроенного датчика температуры. Разработка программного обеспечения. Функциональная организация программы.
курсовая работа [2,0 M], добавлен 26.12.2013
