Тема лекции: Распределители

Система акустической диагностики.

Приведенные примеры автоматизации технологических процессов диагностики не исчерпывают всед потребностей. Желание получить для диагностики больший объем информации воплощено в ряде действующих устройств как у нас, так и за рубежом. Для получения большего объема информации необходимо устанавливать большое количество датчиков. Однако установка на автомобиле большого числа датчиков требует значительных затрат времени и увеличивает вероятность их отказов. Следовательно, для дальнейшего развития и совершенствования технической диагностики необходимы другие методы и пути.

Нарушения во взаимодействиях деталей автомобиля нельзя увидеть, но их последствия почти всегда можно услышать. Поэтому важнейшей, объективной информацией всегда являлись шумы, стуки и вибрации. В принципе работы такой системы предусматривается установка на корпусе агрегата датчика колебаний (или микрофон), который улавливает все звуки, а значит, и всю информацию о взаимодействии деталей и их состоянии.

Сигнал от датчика поступает на полосовой фильтр, настраиваемый на частотный диапазон, в котором энергия сигнала, генерируемая обследуемой кинематической парой, максимальна. После прохождения фильтра интенсивность полезного (необходимого) сигнала по отношению к интенсивности помех сигналов, генерируемых другими парами, повышается. Далее сигнал поступает на детектор, выделяющий огибающую сигнала. После детектора сигнал превращается в последовательность импульсов простой формы. 11мпульсы от детектора направляются в стробатор, который пропускает на выход только импульсы от обследуемой пары, а все остальные подавляет.

Распределитель — это устройство (элемент) автоматики, служащее для распределения сигналов от одного источника к нескольким приемным элементам или от нескольких источников к одному приемному элементу.

Из электрических распределителей рассмотрим шаговые электромеханические распределители, распределители, собранные из электромагнитных или электронно-ионных реле и электроннолучевые.

Шаговые распределители (искатели) имеют щетки, которые перемещаются шагами, производя поочередное переключение цепей. При включении электромагнита якорь притягивается и собачка взводится на один зуб храповика, укрепленного на одной оси со щетками. При выключении электромагнита якорь под действием пружины и рычага возвращается в прежнее положение и собачка поворачивает храповик с щетками на один шаг. Положение храповика и щеток фиксируется стопорной собачкой.

Щетки могут скользить по неподвижным контактам (ламелям), расположенным на половине окружности. При опускании якоря щетка переключается с одного контакта на другой. Во избежание холостого хода распределитель имеет две или три диаметрально расположенные щетки. После того как одна щетка сходит с последнего контакта, другая замыкается с первым рабочим контактом. Якорь магнита снабжается самопрерывателем (размыкающим контактом СПК), который размыкается при включении электромагнита.

Если последовательно подключить обмотку электромагнита с контактом, то при постоянной подаче тока электромагнит будет периодически включаться и выключаться, перемещая щетки по ламелям. Число контактных ламелей в одном ряду для разных конструкций колеблется от 10 до 50.

Электронные и ионные распределители работают с помощью последовательных цепочек электронных или ионных реле. При подаче серии импульсов на распределитель реле работают поочередно, так как при поступлении каждого импульса предыдущее реле отпускает, а последующее срабатывает. Так работают распределители, собранные из цепочки триггеров.

Конструкция и работа электронных реле, используемых и схемах автоматики для переключения цепей, подробно рассматриваются в курсе основ электроники. Здесь же рассмотрим электронный распределитель, представляющий единый электровакуумный прибор. В качестве таких распределителей применяются электроннолучевые приборы, позволяющие производить до 10 000 и более переключений в секунду.

Если в электроннолучевой трубке взамен экрана установить металлические контакты, то можно осуществлять переключение контактов (цепей) посредством электронного луча, который в этом случае играет роль подвижного контакта. Схема конструкции радиально-лучевого электронного распределителя. В нем электронный луч развертывается в плоскости круга и осуществляется таким образом электронное переключение цепей. Электронный поток катода концентрируется в плоский луч, образуя как бы скользящий контакт. Перемещением луча управляет внешнее вращающееся магнитное поле. Контакты электроннолучевого распределителя расположены по кругу против щелей, прорезанных в анодном цилиндре. Между контактами и щелями в анодном цилиндре располагаются управляющие сетки, посредством которых можно запирать или регулировать ток в каждой из цепей, присоединенных к контактам. Вблизи катода находится еще одна сетка, общая для всего распределителя. Она регулирует силу тока электронного луча, которая может быть доведена до нескольких десятков миллиампер.

Размеры радиально-лучевых распределителей не превышают размеров обычных электронных ламп. Они могут с успехом применяться для дистанционного управления движущимися объектами.

Выше рассмотренные распределители, а также другие устройства, выполняющие функцию переключения цепей, в автоматике составляют большую группу, называемую коммутаторами.

Распределителями в гидравлических и пневматических схемах автоматики являются краны, золотники, клапаны. Они перераспределяют потоки жидкости (воздуха), подаваемой от насоса (компрессора) к устройствам гидравлической (пневматической) системы. Управление рабочим элементом распределителя может быть непосредственное (ручное или от кулачков) и дистанционное. В последнем случае применяется гидравлическое, пневматическое или электрическое управление.

Выключатели и переключатели.

Почти в каждой автоматической системе имеются выключатели и переключатели, предназначенные для пуска и переключения схемы в автоматический или ручной режим или же режим наладки. Так как основным силовым агрегатом гидравлических и пневматических автоматических схем является электропривод, ТО их пусковой аппаратурой являются также электрическиекнопочные выключатели.

Кроме перечисленного, В автоматических схемах применяются разнообразные выключатели и переключатели типа рубильник, пакетный выключатель и универсальные переключатели.

Показаны условные обозначения перечисленных элементов согласно ГОСТ 2.755—74. Универсальный переключатель (контроллер) однополюсный, шестипозиционный, читается так: переключатель коммутирует (включает) цепь в первой, третьей и четвертой позициях (обозначены длинными штрихами). Не коммутирует (не включает) цепь во второй, пятой и шестой позициях (обозначены короткими штрихами).

Задатчики программы.

При автоматизации любого технологического процесса ставится задача или поддерживать физическую величину в заданном значении, или изменять ее в заданной последовательности. Решение указанной задачи реализуется программой, которая в автоматических системах вводится с помощью задающих элементов.

В зависимости от назначения задающие элементы можно разделить на простые и сложные. К простым относятся элементы, содержащие постоянную информацию о физической величине, которая передается в схему для поддержания стабильного состояния системы. К ним относятся вышеперечисленные датчики, если они используются в системах управления. К сложным задающим элементам относятся элементы, содержащие изменяющуюся информацию в определенной последовательности и времени. В этом случае задающие элементы представляют собой устройства, состоящие из средств записи и считывания программы.

Средства для записи и считывания программы делятся на механические, электрические, магнитные и цифровые, а также командоаппараты. Механические средства выполняются в виде шаблонов, копиров, кулачков, профиль которых определяет закон изменения заданной величины Скорость перемещения ощупывающего элемента копира или вращения кулачка определяет изменение заданной величины по времени.

Электрические средства записи и считывания программы выполняются на элементах электрических схем (резисторов, конденсаторов, катушек индуктивности), со значением сопротивлений которых сравниваются значения сопротивлений датчиков контроля регулируемой величины. Магнитные средства выполняются в виде записи электрических импульсов аналогично записи звуков на магнитофоне. Носителем программы будут барабаны или диски на которых нанесена пленка из намагниченного порошка окиси железа. Магнитная запись позволяет разместить на одном миллиметре десятки магнитных штрихов (импульсов). Для считывания программы применяются те же магнитные головки, что и при записи звука. При прохождении мимо головки намагниченного участка (штрихов) в обмотке головки индуктируются электрические импульсы.

В цифровых (числовых) средствах носителем программы являются перфорированные ленты, карты или пластмассовые ленты, на которые в числовом закодированном виде записывается соответствующая программа. Считывающее устройство может быть со скользящим контактом или фотоэлементом.

Для программирования последовательности включения и выключения цепей автоматических электрических схем часто применяются реле моторного типа. Этими реле, называемыми иногда командоаппаратами, можно осуществлять управление различными механизмами, имеющими большое количество электрических цепей.

В схемах автоматики часто применяется командный электропневматический прибор КЗП12У, предназначенный для подачи команд в заранее заданном интервале. Электродвигатель в этом приборе соединяется с редуктором храповым устройством, управление которым осуществляется нижним колоколом. Передаточное число редуктора изменяется путем вращения нижнего колокола против часовой стрелки и установки скользящей шестерни 7 в зацепление с одной из верхних шестерен редуктора 10.

От цилиндрического редуктора вращение передается распределительному валу 6 через скользящую шестерню 7. На валу 6 вместе со скользящей шестерней установлен верхний колокол 9. На распределительном валу имеются 24 проточки паза, в каждом из которых могут устанавливаться кулачки 18, закрепленные по окружности вала зажимным устройством с гайкой 5. Над распределительным валом установлены путевые выключатели 2, при помощи которых включаются и выключаются электрические цепи. Прибор имеет 12 электрических цепей. Электродвигатель может быть включен и выключен выключателем 16 и дистанционно с помощью электромагнитного привода. Включение и выключение осуществляется в момент, когда кулачок касается рычага выключателя или золотника. При помощи редуктора можно задать валу 126 скоростей, так что длительность одного оборота вала может меняться от 3 мин до 18 ч.

Путевой выключатель S1 может быть замкнут во всех положениях вала или во всех положениях, кроме исходного. В первом случае прибор включают замыканием выключателя S. При этом включается синхронный двигатель СД, одна фаза которого включена через конденсатор С. Одновременно загорается сигнальная лампа Н. Вал начинает вращаться, при этом путевые выключатели S2 S12 замыкаются и размыкаются по мере вращения вала в соответствии с расстановкой кулачков. В этом случае цикл может повторяться неограниченное число раз, пока не будет разомкнут выключатель S.

Во втором случае выключатель S все время замкнут. Прибор включается дистанционно выключателем S13, который включает электромагнит Y и посредством его путевой выключатель S1.

Электродвигатель, подключенный к сети, вращает вал, как путевой выключатель S1 замкнут, при этом кнопка выключателя S3 может быть отпущена. Остановка прибора происходит в заданное время при размыкании путевого выключателя S1.

Устройства сравнения.

В системах автоматического контроля и регулирования в процессе измерения физическая величина сравнивается с образцовой мерой. Приборы и схемы, выполняющие эту функцию, представляют группу элементов сравнения. К ним относятся автоматические компенсаторы, уравновешенные мосты и устройства с дифференциально-трансформаторными схемами.

В основу компенсационных схем приборов автоматических компенсаторов положен метод уравновешивания, который состоит в сравнении посредством указателя равновесия двух независимых напряжений или ЭДС либо двух раздельно регулируемых токов

Типичными представителями таких устройств являются широко используемые в автоматике электронный компенсатор ЭПД и электронный потенциометр ЭПП09.

В электронном потенциометре ЭПП09 предназначенном для регистрации температуры, температура объекта / измеряется термопарой 2. ЭДС термопары, пропорциональная температуре, сравнивается с напряжением, снимаемым с потенциометра. Разность этих напряжений е подается на усилитель, входным элементом которого служит вибропреобразователь 3.

Вибропреобразователь преобразует напряжение постоянного тока в напряжение переменного тока, которое усиливается в электронном усилителе 4 и воздействует на обмотку 5 управления двухфазного асинхронного электродвигателя 6. Двигатель через понижающий редуктор 7 перемещает каретку 8 регистрирующего устройства. К каретке прикреплен также движок 9 реохорда. При вращении электродвигателя движок смещается и напряжение изменяется. Электродвигатель остановится, когда напряжение на входе усилительного устройства будет равно нулю. При плавном изменении температуры исполнительный электродвигатель будет перемещать каретку таким образом, чтобы напряжение в каждый момент времени уравновешивало напряжение, поступающее от термопары.

Перо, закрепленное на каретке, будет записывать на бумажной ленте значение температуры.

В основу уравновешенных мостовых схем положен метод уравновешивания неизвестного измеряемого резистора R1 или Rx, емкости или индуктивности, которые образуют мостовую схему. В одну из диагоналей мостовой схемы включается регистрирующий прибор или промежуточный элемент перед исполнительным механизмом.

В мостовой схеме резистор-датчик R1 и эталонный резистор R2 включаются в соседние плечи моста, два других плеча моста—резисторы постоянной величины R3 и R4.

Мосты постоянного и переменного тока могут уравновешиваться автоматически. В этом случае в измерительную диагональ моста подключается фазочувствительный усилитель, выходной сигнал которого управляет реверсивным электродвигателем 2. Ось электродвигателя через редуктор связана с подвижным контактом эталонного резистора RK. При нарушении баланса моста электродвигатель будет работать и перемещать контакт в том или другом направлении, пока не наступит равновесие (баланс) моста. Обычно ось электродвигателя связывается не только с контактом эталонного резистора, но и с указателем измеряемой величины или с преобразователем для дальнейшего использования сигнала.

В основу дифференциально-трансформаторных схем положен метод уравновешивания напряжения переменного тока, возникающего на вторичной обмотке индукционной катушки датчика, аналогичной индукционной катушке прибора. Изменение индуктивного сопротивления в катушках при уравновешивании происходит за счет перемещения соответствующего сердечника 4.

Дата добавления: 2013-12-13