- •Содержание
- •Тема 1. Основные свойства элементов систем автоматического управления
- •1.1 Классификация элементов систем
- •1.2 Статические свойства элементов
- •1.3 Динамические свойства элементов
- •1.4 Энергетические свойства элементов
- •Тема 2. Электрический контакт
- •2.1 Сопротивление контакта
- •2.2 Основы расчета и проектирования электрических контактов
- •2.3 Конструирование неподвижных контактов.
- •2.4 Конструирование разрывных контактов.
- •2.5 Искрогашение
- •Тема 3. Датчики перемещения
- •3.1 Потенциометрический датчик перемещения
- •3.1.1 Конструкция потенциометрических датчиков перемещения
- •3.1.2 Расчет потенциометрического датчика.
- •3.1.3 Функциональные потенциометры.
- •3.1.4 Динамические свойства потенциометрических датчиков
- •Тема 4. Электромагнитные датчики перемещения
- •4.1 Однотактный индуктивный датчик перемещения
- •4.2 Двухтактный индуктивный датчик перемещения
- •4.3 Трансформаторные (индукционные) датчики
- •4.4 Индукционные рамочные датчики перемещений
- •Тема 5. Емкостный датчик перемещения
- •Тема 6. Оптоэлектронный аналоговый датчик перемещения
- •Тема 7. Датчики с неограниченным перемещением
- •7.1 Амплитудный режим работы сквт
- •7.2 Фазовый режим работы сквт
- •7.3 Электрическая редукция
- •7.4 Индуктосин
- •Тема 8. Оптоэлектронные дискретные датчики перемещения.
- •8.1 Оптико-электронный датчик перемещения накапливающего типа (инкрементный энкодер)
- •8.2 Интерференционный датчик перемещения
- •8.3 Оптико-электронный датчик перемещения считывающего типа (абсолютный энкодер)
- •Тема 9. Определение углового положения летательных аппаратов
- •Тема 10. Датчики скорости перемещения
- •10.1 Дифференцирование сигнала по перемещению
- •10.2 Центробежный датчик скорости вращения
- •10.3 Электромагнитные датчики скорости перемещения
- •10.4 Тахогенераторы постоянного тока
- •10.5 Синхронные тахогенераторы.
- •10.6 Асинхронный тахогенератор
- •Тема 11. Измерение угловых скоростей летательного аппарата
- •Тема 12. Измерение линейной скорости движения летательных аппаратов
- •12.1 Измерение путевой скорости с помощью эффекта Доплера
- •12.2 Корреляционно-экстремальная система навигации
- •Тема 13. Измерение линейных ускорений
- •Тема 14. Измерение угловых ускорений
- •Тема 15. Датчики усилия
- •15.1 Магнитоупругие датчики усилия
- •15.2 Пьезоэлектрические датчики усилия
- •15.3 Тензорезисторы
- •Тема 16. Датчики крутящего момента
- •Заключение
- •Список литературы
Казанский Государственный технический университет
им. А.Н.Туполева.
факультет Автоматики и электронного приборостроения
Элементы и устройства систем управления
Учебное пособие
Маханько А.А
Маханько А.В
Казань 2009
Учебное пособие предназначено для студентов направления 220400 «Управление в технических системах». В пособии рассмотрены различные типы датчиков перемещения, скорости, ускорения, усилия и крутящего момента. Материал пособия соответствует курсу «Элементы и устройства систем управления» являющемуся частью дисциплины «Технические средства автоматизации и управления». Эта дисциплина входит в государственный стандарт направления 220400 и способствует повышению профессиональной компетенции выпускников в части проектно-конструкторской (ПКД-1, ПКД-2, ПКД-3), производственно-технологической (ПТД-1, ПТД-3), научно-исследовательской (НИД-1), монтажно-наладочной (МНД-2) и сервисно-эксплуатационной (СЭД-1) деятельности. Может быть использовано студентами других специальностей.
При подготовке пособия использован опыт преподавания этой дисциплины в Казанском государственном техническом университете.
Содержание
Введение 5
Тема 1. Основные свойства элементов систем автоматического управления 6
1.1 Классификация элементов систем 6
1.2 Статические свойства элементов 13
1.3 Динамические свойства элементов 20
1.4 Энергетические свойства элементов 27
Тема 2. Электрический контакт 29
2.1 Сопротивление контакта 29
2.2 Основы расчета и проектирования электрических контактов 32
2.3 Конструирование неподвижных контактов. 40
2.4 Конструирование разрывных контактов. 41
2.5 Искрогашение 48
Тема 3. Датчики перемещения 50
3.1 Потенциометрический датчик перемещения 50
3.1.1 Конструкция потенциометрических датчиков перемещения 57
3.1.2 Расчет потенциометрического датчика. 60
3.1.3 Функциональные потенциометры. 66
3.1.4 Динамические свойства потенциометрических датчиков 69
Тема 4. Электромагнитные датчики перемещения 72
4.1 Однотактный индуктивный датчик перемещения 72
4.2 Двухтактный индуктивный датчик перемещения 80
4.3 Трансформаторные (индукционные) датчики 88
4.4 Индукционные рамочные датчики перемещений 94
Тема 5. Емкостный датчик перемещения 98
Тема 6. Оптоэлектронный аналоговый датчик перемещения 101
Тема 7. Датчики с неограниченным перемещением 107
7.1 Амплитудный режим работы СКВТ 109
7.2 Фазовый режим работы СКВТ 111
7.3 Электрическая редукция 115
7.4 Индуктосин 118
Тема 8. Оптоэлектронные дискретные датчики перемещения. 124
8.1 Оптико-электронный датчик перемещения накапливающего типа (инкрементный энкодер) 124
8.2 Интерференционный датчик перемещения 134
8.3 Оптико-электронный датчик перемещения считывающего типа (абсолютный энкодер) 136
Тема 9. Определение углового положения летательных аппаратов 145
Тема 10. Датчики скорости перемещения 149
10.1 Дифференцирование сигнала по перемещению 149
10.2 Центробежный датчик скорости вращения 154
10.3 Электромагнитные датчики скорости перемещения 156
10.4 Тахогенераторы постоянного тока 160
10.5 Синхронные тахогенераторы. 162
10.6 Асинхронный тахогенератор 167
Тема 11. Измерение угловых скоростей летательного аппарата 170
Тема 12. Измерение линейной скорости движения летательных аппаратов 176
12.1 Измерение путевой скорости с помощью эффекта Доплера 180
12.2 Корреляционно-экстремальная система навигации 183
Тема 13. Измерение линейных ускорений 187
Тема 14. Измерение угловых ускорений 198
Тема 15. Датчики усилия 200
15.1 Магнитоупругие датчики усилия 202
15.2 Пьезоэлектрические датчики усилия 205
15.3 Тензорезисторы 210
Тема 16. Датчики крутящего момента 217
Заключение 220
Список литературы 223
Введение
Прогресс современной техники неразрывно связан с развитием систем автоматического управления. Современные системы становятся все более сложными, более интеллектуальными и позволяют решать все более широкий круг задач в науке, технике и технологии. Системы автоматического управления транспортными средствами позволяют повысить их надежность, экономичность и безопасность движения. В настоящее время возможно создание полностью автоматических подвижных устройств, что уже широко используется в авиации, ракетной и космической технике. В промышленности, энергетике и сельском хозяйстве автоматизация обеспечивает повышение производительности труда и качества выпускаемой продукции, экономию трудовых и материальных ресурсов.
Для создания и обслуживания современных автоматических систем необходимы квалифицированные специалисты, имеющие качественную подготовку в различных областях техники. Одним из важных направлений этой подготовки является изучение конструкции, принципов работы, функциональных возможностей и условий применения разнообразных элементов, из которых состоят современные автоматические системы.
Изучение элементов и устройств автоматических систем основывается на освоении математики, физики, электротехники, электроники в объеме программ технических вузов. В свою очередь знание элементов и устройств систем автоматического управления является важной составной частью подготовки специалистов и обеспечивает успешное освоение специальных технических дисциплин