Элементы систем автоматизации реферат

Обновлено: 04.07.2024

Для учеников 1-11 классов и дошкольников
Бесплатные сертификаты учителям и участникам

Увеличение производительности труда разработчиков новых изделий, сокращение

сроков проектирования, повышение качества разработки проектов - важнейшие

проблемы, решение которых определяет уровень ускорения научно-технического

прогресса общества. Развитие систем автоматизированного проектирования (САПР)

опирается на прочную научно-техническую базу. Это - современные средства

вычислительной техники, новые способы представления и обработки информации,

создание новых численных методов решения инженерных задач и оптимизации. Системы

автоматизированного проектирования дают возможность на основе новейших

достижений фундаментальных наук отрабатывать и совершенствовать методологию

проектирования, стимулировать развитие математической теории проектирования

сложных систем и объектов. В настоящее время созданы и применяются в основном

средства и методы, обеспечивающие автоматизацию рутинных процедур и операций,

таких, как подготовка текстовой документации, преобразование технических

чертежей, построение графических изображений и т.д..

1.Понятие осистемах CAD/CAM/CAE (сквозные САПР).

Сквозные системы - это всеобъемлющий набор средств для автоматизации процессов и

технологической подготовки производства, а также различных объектов

промышленности. Системы включают в себя полный набор промышленно адаптированных

и доказавших свою эффективность программных модулей, функционально охватывающих

анализ и создание чертежей, подготовку производства на всех этапах, а также

обеспечивающих высокую функциональную гибкость всего цикла производства.

Данная система позволяет выполнять разработку самых сложных технических изделий:

жгуты электропроводки, детали из пластмассы, различные механические конструкции.

Это достигается с помощью еденного набора программных средств удовлетворяющих

специальным требованиям производства.

Системы представляют собой не просто объединенный набор отдельных программных

решений, а целостную интегрированную систему взаимосвязанных инструментальных

модулей способных функционировать на различных технических платформах,

взаимодействовать с другим производственным оборудованием, обрабатывать данные,

полученные путем достижения разработок новейшей технологии.

Системы CAD/CAM/CAE позволяют в масштабе целого предприятия логически связывать

всю информацию об изделии, обеспечивать быструю обработку и доступ к ней

пользователей работающих в разнородных системах. Так же они поддерживают

технологию параллельного проектирования и функционирования различных

подразделений согласовано выполняющих в рамках единой компьютерной модели

операции проектирования, сборки, тестирование изделия, подготовку производства и

поддержку изделия в течение всего его жизненного цикла.

Создаваемая системой модель основывается на интеграции данных и представляет

собой полное электронное описание изделия, где присутствует, как

конструкторская, технологическая, производственная и другие базы данных по

изделию. Это обеспечивает значительное улучшение качества, снижение

себестоимости и сокращение сроков выпуска изделия на рынок.

Каждая система разрабатывается руководствуясь задачами объединения и оптимизации

труда разработчиков и принимаемых при этом технологий в масштабах всего

предприятия для поддержания данной системой стратегии автоматического

2. Классификация ЭВМ.

Технические средства и общее системное программное обеспечение являются

инструментальной базой САПР. Они образуют физическую среду, в которой

реализуются другие виды обеспечения САПР. Инженер, взаимодействуя с этой средой

и решая различные задачи проектирования, осуществляет автоматическое

проектирование технических объектов. Технические средства и общее программное

обеспечение в процессе проектирования выполняют и решают такие задачи как :

ввода исходных данных описания объекта проектирования;

отображения введенной информации с целью ее контроля и редактирования;

хранение и оперативного общения проектировщика с системой; и многие другие

Для решения этих задач технические средства САПР должны содержать процессоры,

оперативную память, внешние запоминающие устройства, устройства ввода-вывода

информации, технические средства машинной графики и многие др. устройства. На

сегодняшний день существует очень много разнообразных ЭВМ. Основные технические

характеристики по которым ЭВМ разделены на группы это: производительность,

емкость оперативного запоминающего устройства, пропускная способность подсистемы

ввода-вывода информации, надежность функционирования и др. ЭВМ, используемые в

САПР, можно разделить на две группы:

универсальные общего назначения;

Специализированные ЭВМ предназначены для решения узкого круга задач

проектирования конкретных технических объектов. Можно условно разделить ЭВМ на

группы по цене/производительности, но очень быстрый прогресс в области

разработки вычислительной техники размывают эту границу, превращая сегодняшнюю

супер-ЭВМ в простой калькулятор.

Разделяют вычислительные машины на супер-ЭВМ, ЭВМ высокой производительности и

ЭВМ средней производительности, они используются в основном для решения сложных

вычислительных задач (например, моделирования, параметрической оптимизации и

т.п.); мини-ЭВМ служат основой для создания типовых проблемно-ориентированных

комплексов; персональные ЭВМ предназначены для текущей повседневной работы

инженера; микро-ЭВМ получили широкое распространение, поскольку легко

встраиваются в различные устройства САПР. Приведем несколько примеров, где можно

проанализировать технические характеристики разных типов ЭВМ (таб.1) .

Параметры ЭВМСупер-ЭВМЭВМ высокой произв.ЭВМ средней произв.Супермини

Название.Cray X-MPIBM-3081ЕС1046VAX11/780СМ 50/60

Производ. млн. опер/сек. Максим.200 141,21,10,15

Разрядность машинного слова.6432323216

Емкость ОЗУ, байт.64М32М 8М8М128К

В начале 90-х годов в нашу страну хлынул большой поток зарубежной вычислительной

техники, произошел резкий скачок в развитии Российского рынка компьютерной и

оргтехники. Нам стали доступны последние достижения в мире Hardware, Software,

Multimedia. Так имея денежные средства можно без лишних усилий приобрести ЭВМ

любого класса и любой конфигурации. Принцип открытой архитектуры, впервые

используемый фирмой IBM, сделал самыми распространенными IBM-совместимые

компьютеры. По классам их можно подразделить на офисные компьютеры, сетевые

рабочие станции, графические станции, файл-серверы, видео-серверы, компьютеры

мультимедиа, Desktop, Laptop. Представители каждой группы имеют различные

Эти небольшие на вид машины несут в себе огромный вычислительный потенциал,

который нашел свое применение в системах автоматизированного проектирования,

анимации, банковского дела, образования и многих других сферах. Так, например,

Cray Research единственная компания, выпускающая вычислительную технику для

научных высокопроизводительных вычислений. Современные дорогостоящие ЭВМ

содержат по несколько десятков и даже сотен процессоров (например, MasPar MP-2

содержит 16000 процессоров) достигая при этом пиковой производительности в

несколько сотен Мфлоп. Простые же ЭВМ содержат обычно один процессор (

процессоры условно подразделяют на поколения 286, 386, 486, 586”Pentium”),

несколько мегабайт оперативной памяти (обычно она наращивается), жесткий диск

(постоянное запоминающее устройство - “винчестер”, емкость от нескольких Мб до

нескольких Гбайт), адаптеры видео-, мульти- и др. (для поддержания работы

различных устройств, как монитор, винчестер и т. д.). Все перечисленные

устройства устанавливаются на материнскую плату, к ней от блока питания подается

электрическая энергия и ЭВМ может работать. Это конечно не полный состав

компьютера (на самом деле он намного сложнее), но уже достаточно, чтобы

представить себе его сущность.

3. Организационное обеспечение САПР.

Стандарты по САПР требуют выделения в качестве самостоятельного компонента

организационного обеспечения, которое включает в себя положения, инструкции,

приказы, штатные расписания, квалифицированные требования и другие документы,

регламентирующие организационную структуру подразделений проектной организации и

взаимодействие подразделений с комплексом средств автоматизированного

проектирования. Функционирование САПР возможно только при наличии и

взаимодействии перечисленных ниже средств:

комплектование подразделений САПР профессиональными кадрами.

Теперь кратко разберёмся с назначением каждого компонента средств САПР.

Математическое обеспечение САПР. Основа - это алгоритмы, по которым

разрабатывается программное обеспечение САПР. Среди разнообразных элементов

математического обеспечения имеются инвариантные элементы-принципы построения

функциональных моделей, методы численного решения алгебраических и

дифференциальных уравнений, постановки экстремальных задач, поиски экстремума.

Разработка математического обеспечения является самым сложным этапом создания

САПР, от которого в наибольшей степени зависят производительность и

эффективность функционирования САПР в целом.

Программное обеспечение САПР. Программное обе печение САПР представляет собой

совокупность всех программ и эксплуатационной документации к ним, необходимых

для выполнения автоматизированного проектирования. Программное обеспечение

делится на общесистемное и специальное (прикладное) ПО. Общесистемное ПО

предназначено для организации функционирования технических средств, т. е. для

планирования и управления вычислительным процессом, распределения имеющихся

ресурсов, о представлено различными операционными системами. В специальном ПО

реализуется математическое обеспечение для непосредственного выполнения

Информационное обеспечение САПР. Основу составляют данные, которыми пользуются

проектировщики в процессе проектирования непосредственно для выработки проектных

решений. Эти данные могут быть представлены в виде тех или иных документов на

различных носителях, содержащих сведения справочного характера о материалах,

параметрах элементов, сведения о состоянии текущих разработок в виде

промежуточных и окончательных проектных решений.

Техническое обеспечение САПР. Это создание и использование ЭВМ,

графопостроителей, оргтехники и всевозможных технических устройств, облегчающих

процесс автоматизированного проектирования.

Лингвистическое обеспечение САПР. Основу составляют специальные языковые

средства (языки проектирования). предназначенные для описания процедур

автоматизированного проектирования и проектных решений. Основная часть

лингвистического обеспечения - языки общения человека с ЭВМ.

Методическое обеспечение САПР. Под методическим обеспечением САПР понимают

входящие в её состав документы, регламентирующие порядок ее эксплуатации. Причем

документы, относящиеся к процессу создания САПР, не входят в состав

методического обеспечения. Так в основном документы методического обеспечения

носят инструктивный характер и их разработка является процессом творческим.

Комплектование подразделений САПР профессиональными кадрами. Этот пункт

предписывает комплектование подразделений САПР проффесионально-грамотными

специалистами, имеющими навыки и знания для работы с перечисленными выше

компонентами САПР. От их работы будет зависеть эффективность и качество работы

всего комплекса САПР (может даже всего производства).

4. САПР плазаво-шаблонных работ.

Ранее в машиностроительном производстве все сложные детали изготавливали

плазово-шаблонным методом. С внедрением вычислительных средств, как большие,

малые и микро-ЭВМ, чертежные автоматы, станки с ЧПУ появилась возможность

отказаться от этого трудоемкого с многими недостатками метода производства. На

его смену пришел расчетно-плазовый метод, это комбинированный способ увязки,

более прогрессивный, чем плазово-шаблонный метод, но ещё не достигший

комплексной автоматизации. Расчетно-плазовому методу (РПМ) присущи все черты

будущего метода автоматизированного формообразования: широкое применение

математического аппарата, комплексная нормализация и типизация конструкторского

и технологического процессов, их естественное совмещение и развитие, широко

использование различных по мощности вычислительных средств и оборудования с ЧПУ

во всех звеньях основного производства и его подготовки. С другой стороны, целые

группы элементов конструкции и оснастки при этом методе проектируют, увязывают и

изготавливают по традиционной, но модернизированной технологии

Сущность РПМ заключается в таком построении системы

конструкторско-техно-логической подготовки производства, при котором

обеспечивается единство исходной информации, используемой в процессе

проектирования управляющих программ обработки деталей на станках с ЧПУ, с другой

стороны, и при создании плазово-шаблонной и объёмной оснастки, с другой. Это

разработкой и применением единой исходной геометрической информации в виде

математических, информационных и графических моделей коллективного

более полным проставлением размеров на чертежах с записью в них сведений,

необходимых и достаточных для однозначного их чтения различными исполнителями;

внедрением широко варьируемой схемы параллельно-последовального

формообразования объектов производства и их геометрической увязки, позволяющей

согласовывать формы и размеры деталей в процессе их параллельного изготовления

Особенности проектирования и задания поверхностей при РПМ заключается прежде

всего в широком применении для этих целей современных вычислительных и

технических средств, что позволяет выдать в производство любое число точных и

полноценных по объему информации расчетных таблиц. Важным звеном процесса

формообразования деталей является увязка поверхностей, которая представляет

собой их взаимное согласование по геометрическим параметрам. Увязка является

одним из основных факторов моделирования геометрических объектов, обеспечивающим

получение правильной информации. Графоаналитическая увязка при РПМ является

наиболее распространенным и рациональным способом согласования форм и размеров

элементов конструкций. При расчётно-плазовом методе важным источником

согласования стыкуемых участков поверхностей являются информационные модели.

Информационную модель обычно представляют в виде таблицы координат точек и

других геометрических параметров. При РПМ широко используется возможность

получения с ЭВМ и расчётных таблиц, и управляющей информации для вычерчивания

геометрической модели на чертёжном инструменте. При расчетно-плазовом методе

сокращается общее число операций по переносу форм и размеров, тем самым

уменьшаются потери точности, неизбежные при графических и визуальных способах

передачи и оценки геометрической информации. Кроме того, автоматизируется

процесс изготовления основных обводообразующих шаблонов на базе математических

моделей, ЭВМ и станков с ЧПУ, что также сокращает количество вспомогательной

оснастки. Точность изготовления шаблонов, качество их взаимной увязки всё больше

зависят от объективных факторов, поддающихся учёту и регулированию.

РПМ создаёт широкие перспективы для автоматизации технологических процессов не

только в области подготовки производства, но и в сфере основного производства

заготовительного, сборочного и особенно механообработке. При РПМ технический и

экономический эффекты достигаются благодаря:

сокращению сроков подготовки производства;

уменьшению технологического цикла изготовления опытных и серийных деталей;

повышению качества увязки и точности воспроизведения внешних форм всех

улучшению геометрической взаимозаменяемости деталей и узлов агрегата .

Сокращение сроков подготовки производства и уменьшение производственного цикла

обуславливается не только применением высокопроизводительного оборудования, но и

возможностью заранее, еще до запуска очередного изделия, провести большую работу

по подготовке прикладного программного обеспечения.

Наряду с вышеперечисленным внедрение расчётно-плазового метода позволяет

получить и другие положительные результаты:

последовательную ликвидацию тяжёлых работ и сокращение общей доли физического

труда в процессе подготовки основного производства;

стирание грани между физическим и умственным трудом, что находит выражение в

появлении смешанных специальностей, например, инженера-настройщика,

техника-оператора и др.;

разностороннее интеллектуальное развитие рабочего, занятого обслуживанием

новейшей программно-управляемой и электронно-вычислительной техники;

создание более высокой культуры производства, лучших условий труда на

участках, оснащенных новым автоматическим оборудованием.

Одной из характерных особенностей РПМ является возможность широкой кооперации на

всех стадиях проектирования и производства новых образцов техники, а также

гибкость, возможность широко варьировать организацию технологического процесса в

целях максимального использования производственных мощностей и в первую очередь

- современного оборудования с ЧПУ.

РПМ является связующим звеном между двумя различными принципами формообразования

и базой для последовательного перехода от традиционного,

но устаревшего плазаво-шаблонного метода к методу автоматизированного

1. Понятие о системах CAD/CAM/CAE (сквозные системы).

2. Классификация электронно-вычислительных машин ( ЭВМ ).

3. Организационное обеспечение САПР.

4. САПР плазаво-шаблонных работ.

Использованная литература: А.В.Петров Проблемы и принципы

создание САПР. Москва “Высшая школа” 1990

Д.М.Жук Технические средства и операционные

системы САПР. Москва “Высшая школа” 1986

В.Г.Федорчук Информационное и прикладное

программное обеспечение САПР. --//---//---//---//- В.А.Вайсбург Автоматизация

ГОСТ

Классификация элементов систем автоматики

Система автоматики — это система автоматической защиты оборудования.

Каждая система автоматики состоит из отдельных конструктивных элементов, которые связаны между собой и выполняют определенные функции. Все элементы системы автоматики можно разделить на следующие виды:

Элементы настройки (задающие элементы). Данные элементы системы автоматики предназначены для задания необходимого значения регулируемой величины. Примерами задающих элементов являются электрические датчики, механические датчики (резисторы с переменными индуктивностью или сопротивлением, а также переключатели).
Датчики (воспринимающие элементы. Данные элементы системы автоматики предназначены для измерения управляемых величин технологических процессов и преобразования их физической формы. Примером такого элемента является термоэлектрический термометр, который преобразует разность температур в термическую электродвижущую силу.
Преобразующие элементы. Данные элементы системы автоматики предназначены для преобразования сигнала, а также его усиления в электронных, магнитных, полупроводниковых усилителях в том случае, когда мощность сигнала недостаточна для дальнейшего использования.
Сравнивающие элементы. Данные элементы системы автоматики предназначены для сопоставления заданного значения управляемой величины с действительным значением.
Корректирующие элементы. Данные элементы системы автоматики предназначены для улучшения качества процесса управления.
Исполнительные элементы. Данные элементы системы автоматики предназначены для создания управляющего воздействия на объект управления. Они способны изменять количество вещества или энергии, которая подводится к объекту управления или отводится от него, для того, чтобы управляемая величина соответствовала установленному значению.

Помимо основных элементов в системах автоматики имеются вспомогательные элементы, к которым относятся переключающие устройства, элементы защиты, резисторы, аппаратура сигнализации, а также конденсаторы.

Основные характеристики элементов систем автоматики

Все элементы системы автоматики, вне зависимости от их назначения обладают определенной совокупностью параметров и характеристик, определяющие их технологические и эксплуатационные особенности. К основным характеристикам относятся:

Статическая характеристика.
Динамическая характеристика.
Коэффициент передачи.
Статический коэффициент передачи.
Относительный коэффициент передачи.
Порог чувствительности.
Обратная связь.

Статическая характеристика является зависимость входной величины от выходной при установившемся режиме, то есть Хвых = f(Хвх). В зависимости от знака входной величины различают реверсивные и нереверсивные статические характеристики. Динамическая характеристика элемента системы автоматики применяется для оценки его работы при динамическом режиме (быстрое изменение входной величины). Данная характеристика задается частотными характеристиками, переходной характеристикой и передаточной функцией.

Готовые работы на аналогичную тему

Коэффициент передачи определяется по статической характеристике. Существует всего три вида коэффициента передачи: дифференциальный, статический и относительный. Статический коэффициент передачи представляет собой отношение выходной величины к входной:

В зависимости от элемента и его конструкции статический коэффициент передачи может называться коэффициентом преобразования, усиления, редукции и трансформации. Относительный коэффициент передачи представляет собой отношение относительного изменения выходной величины элемента к относительному изменению входной величины.

Порог чувствительности является наименьшим значением входной величины, при которой осуществляется заметное изменение выходной. Он возникает из-за наличия в конструкции элементом процесса трения без люфтов в соединениях, зазоров или смазывающих материалов.

Особенности систем автоматики заключается, где применяется принцип управления по отклонению, наличие обратной связи. Если рассматривать принцип действия обратной связи на примере системы управления температурой электрической нагревательной печи, то выглядит это следующим образом: для поддержания температуры в установленных пределах, управляющее воздействие (напряжение, которое подводится у нагревательным элемента) формируется с учетом значения температуры. Посредством первичного преобразователя температуры выход системы соединяется с ее входом, а канал, по которому передаются данные в обратном направлении относительно управляющего воздействия и называется обратной связью. Обратная связь делится на дополнительную, отрицательную, главную, положительную, гибкую и жесткую.

Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.

Оглавление.
1. Понятие датчика…………………………………………………….2
2. Принцип действия и классификация…………………………………3
3. Основные виды………………………………………………………. 3
4. Датчики влажности и газовые анализаторы…………………………..6
5. Газовые датчики………………………………………………………..7
6. Магнитные датчики…………………………………………………….7
7. Список литературы…………………………………………………8
1. Понятие датчика

Человек глазами воспринимает форму, размеры и цвет окружающих предметов, ушами слышит звуки, носом чувствует запахи. Обычно говорят о пяти видах ощущений, связанных со зрением, слухом, обонянием, вкусом и осязанием. Для формирования ощущений человеку необходимо внешнее раздражение определенных органов - "датчиков чувств". Для различных видов ощущений роль датчиков играют определенные органы чувств:
Зрение. Глаза
Слух. Уши
Вкус. Язык
Обоняние. Нос
Осязание. Кожа
Однако, для получения ощущения одних только органов чувств недостаточно. Например, при зрительном ощущении совсем не значит, что человек видит только благодаря глазам. Общеизвестно, что через глаза раздражения от внешней среды в виде сигналов по нервным волокнам передаются в головной мозг и уже в нем формируется ощущение большого и малого, черного и белого и т.д. Эта общая схема возникновения ощущения относится также к слуху, обонянию и другим видам ощущения, т.е. фактически внешние раздражения как нечто сладкое или горькое, тихое или громкое оцениваются головным мозгом, которому необходимы датчики, реагирующие на эти раздражения.
Аналогичная система формируется и в автоматике. Процесс управления заключается в приеме информации о состоянии объекта управления, ее контроле и обработке центральным устройством и выдачи им управляющих сигналов на исполнительные устройства. Для приема информации служат датчики неэлектрических величин. Таким образом, контролируется температура, механические перемещения, наличие или отсутствие предметов, давление, расходы жидкостей и газов, скорость вращения и т.п.

2. Принцип действия и классификация
Датчики информируют о состоянии внешней среды путем взаимодействия с ней и преобразования реакции на это взаимодействие в электрические сигналы. Существует множество явлений и эффектов, видов преобразования свойств и энергии, которые можно использовать для создания датчиков. В табл. 1 приведен сравнительно скромный перечень.
При классификации датчиков в качестве основы часто используется принцип их действия, который, в свою очередь, может базироваться на физических или химических явлениях и свойствах.
3. Основные виды
Температурные датчикия. С температурой мы сталкиваемся ежедневно, и это наиболее знакомая нам физическая величина.
Среди прочих датчиков температурные отличаются особенно большим разнообразием типов и являются одним из самых распространненых.
Стеклянный термометр со столбиком ртути известен с давних времен и широко используется в наши дни. Терморезисторы сопротивления которых изменяется под влиянием температуры, используются довольно часто в разнообразных устройствах благодаря сравнительно малой стоимости датчиков данного типа. Существует три вида терморезисторов: с отрицательной характеристикой (их сопротивление уменьшается с повышением температуры), С положительной характеристикой (с повышением температуры сопротивление увеличивается) и с критичной характеристикой (сопротивление увеличивается при пороговом значении температуры). Обычно сопротивление под влиянием температуры изменяется довольно резко. Для расширения линейного участка этого изменения параллельно и последовательно терморезистору присоединяются резисторы.
Термопары особенно широко применяются в области измерений. В них используется эффект Зеебека: в спае из разнородных металлов возникает ЭДС, приблизительно пропорциональная разности температур между самим спаем и его выводами. Диапазон измеряемых термопарой температур зависит от применяемых металлов. В термочувствительных ферритах и конденсаторах используется влияние температуры соответственно на магнитную и диэлектрическую проницаемость, начиная с некоторого значения, которое называется температурой Кюри и для конкретного датчика зависит от применяемых в нем материалов.

Термочувствительные диоды и тиристоры относятся к полупроводниковым датчикам, в которых используется температурная зависимость проводимости p-n-перехода (обычно на кристалле кремния). В последнее время практическое применение нашли так называемые интегральные температурные датчики, представляющие собой термочувствительный диод на одном кристалле с периферийными схемами, например усилителем и др.
Оптические датчики.

Подобно температурным оптические датчики от личаются большим разнообразием и массовостью применения. Как видно из табл. 3, по принципу оптико-электрического преобразования эти датчики можно разделить на четыре типа: на основе эффектов фотоэлектронной эмиссии, фотопроводимости, фотогальванического и пироэлектрических.
Фотогальваническая эмиссия, или внешний фотоэффект, - это испускание электронов при падении света физическое тело. Для вылета электронов из физического тела им необходимо преодолеть энергетический барьер. Поскольку энергия фотоэлектронов пропорциональна hc/л (где h - постоянная Планка, с - скорость света, л - длина волны света), то, чем короче длина волны облучающего света, тем больше энергия электронов и легче преодоление ими указанного барьера.
Эффект фотопроводимости, или внутренний фотоэффект, - это изменение электрического сопротивления физического тела при облучении его светом. Среди материалов, обладающих эффектом фотопроводимости, - ZnS, CdS, GaAs, Ge, PbS и др. Максимум спектральной чувствительности CdS приходится приблизительно на свет с длиной волны 500-550 нм, что соответствует приблизительно середине зоны чувствительности человеческого зрения. Оптические датчики, работающие на эффекте фотопроводимости, рекомендуется использовать в экспонометрах фото- и кинокамер, в автоматических выключателях и регуляторах света, обнаружителях пламени и др. Недостаток этих датчиков - замедленная реакция (50 мс и более).
Фотогальванический эффект заключается в возникновении ЭДС на выводах p-n-перехода в облучаемом светом полупроводнике. Под воздействием света внутри p-n-перехода появляются свободные электроны и дырки и генерируется ЭДС. Типичные датчики, работающие по этому принципу, - фотодиоды, фототранзисторы. Такой же принцип действия имеет оптико-электрическая часть двухмерных твердотельных датчиков изображения, например датчиков на приборах с зарядовой связью (ПЗС-датчиков). В качестве материала подложки для фотогальванических датчиков чаще всего используется кремний.

Сравнительно высокая скорость отклика и большая чувствительность в диапазоне от ближней инфракрасной (ИК) зоны до видимого света обеспечивает этим датчакам широкую сферу применения.
Пироэлектрические эффекты - это явления, при которых на поверхности физического тела вследствие изменений поверхностного температурного "рельефа" возникают электрические заряды, соответствующие этим изменениям. Среди материалов, обладающих подобными свойствами: и множество других так нызываемых пироэлектрических материалов. В корпус датчика встроен полевой транзистор, позволяющий преобразовывать высокое полное сопротивление пиротехнического элемента с его оптимальными электрическими зарядами в более низкое и оптимальное выходное сопротивление датчика. Из датчиков этого типа наиболее часто используются ИК-датчики.
Среди оптических датчиков мало найдется таких, которые обладали бы достаточной чувствительностью во всем световом диапазоне. Большинство датчиков имеет оптимальную чувствительность в довольно узкой зоне ультрафиолетовой, или видимой, или инфракрасной части спектра.
Основные преимущества перед датчиками других типов:
1. Возмож ность бесконтактного обнаружения.
2. Возможность (при соот ветствующей оптике) измерения объектов как с чрезвычайно большими, так и с необычайно малыми раз мерами.
3. Высокая скорость отклика.
4. Удобство применения интегральной технологии (оптические датчики, как правило, твердотельные и полупроводниковые),
обеспечивающей малые размеры и большой срок службы.
5. Обширная сфера использования: измерение различных физических величин, определение формы, распознавания объектов и т.д.
Наряду с преимуществами оптические датчики обладают и некоторыми недостатками, а именно чувствительны к загрязнению, подвержены влиянию постороннего света, светового фона, а также температуры (при полупроводниковой основе).
Датчики давления. В датчиках давления всегда испытывается большая потребность, и они находят весьма широкое применение.

Принцип регистрации давления служит основой для многих других типов датчиков, например датчиков массы, положения, уровня и расхода жидкости и др. В подавляющем большинстве случаев индикация давления осуществляется благодаря деформации упругих тел, например диафрагмы, трубки Прудона, гофрированной мембраны. Такие датчики имеют достаточную прочность, малую стоимость, но в них затруднено получение электрических сигналов. Потенциалометрические (реостатные), емкостные, индукционные, магнитнострикционные, ультразвуковые датчики давления имеют на выходе электрический сигнал, но сравнительно сложны в изготовлении.
В настоящее время в качестве датчиков давления все шире используются тензометры. Особенно перспективными представляются полкпроводниковые тензометры диффузионного типа. Диффузионные тензометры на кремниевой подложке обладают высокой чувствительностью, малыми размерами и легко интегрируются с периферийными схемами. Путем травления по тонкопленочной технологии на поверхности кристалла кремния с n-продимостью формируется круглая диафрагма. На краях диафрагмы методом диффузии наносятся пленочные резисторы, имеющие p-проводимость. Если к диафрагме прикладывается давление, то сопротивление одних резисторов увеличивается, а других - уменьшается. Выходной сигнал датчика формируется с помощью мостовой схемы, в которою входят эти резисторы.
Полупроводниковые датчики давления диффузионного типа, подобные вышеописанному, широко используются в автомобильной электронике, во всевозможных компрессорах. Основные проблемы - это температурная зависимость, неустойчивость к внешней среде и срок службы.
4. Датчики влажности и газовые анализаторы
Влажность - физический параметр, с которым, как и с температурой, человек сталкивается с самых древних времен; однако надежных датчиков не было в течение длительного периода. Чаще всего для подобных датчиков использовались человеческий или конский волос, удлиняющиеся или укорачивающиеся при изменении влажности. В настоящее время для определения влажности используется полимерная пленка, покрытая хлористым литием, набухающим от влаги. Однако датчики на этой основе обладают гистерезисом, нестабильностью характеристик во времени и узким диапазоном измерения. Более современными являются датчики, в которых используются керамика и твердые электролиты. В них устранены вышеперечисленные недостатки. Одна из сфер применения датчиков влажности - разнообразные регуляторы атмосферы.
5. Газовые датчики широко используются на производственных предприятиях для обнаружения разного рода вредных газов, а в домашних помещениях - для обнаружения утечки горючего газа. Во многих случаях требуется обнаруживать определенные виды газа и желательно иметь газовые датчики, обладающие избирательной характеристикой относительно газовой среды. Однако реакция на другие газовые компоненты затрудняет создание избирательных газовых датчиков, обладающих высокой чувствительностью и надежностью. Газовые датчики могут быть выполнены на основе МОП-транзисторов, гальванических элементов, твердых электролитов с использованием явлений катализа, интерференции, поглощения инфракрасных лучей и т.д. Для регистрации утечки бытового газа, например сжиженного природного или горючего газа типа пропан, используется главным образом полупроводниковая керамика, в частности, или устройства, работающие по принципу каталитического горения.
При использовании датчиков газа и влажности для регистрации состояния различных сред, в том числе и агрессивных, часто возникает проблема долговечности.
6. Магнитные датчики.

Главной особенностью магнитных датчиков, как и оптических, является быстродействие и возможность обнаружения и измерения бесконтактным способом, но в отличие от оптических этот вид датчиков не чувствителен к загрязнению. Однако в силу характера магнитных явлений эффективная работа этих датчиков в значительной мере зависит от такого параметра, как расстояние, и обычно для магнитных датчиков необходима достаточная близость к воздействующему магнитному полю.
Среди магнитных датчиков хорошо известны датчики Холла. В настоящее время они применяются в качестве дискретных элементов, но быстро расширяется применение элементов Холла в виде ИС, выполненных на кремниевой подложке. Подобные ИС наилучшим образом отвечают современным требованиям к датчикам.
Магниторезистивные полупроводниковые элементы имеют давнюю историю развития. Сейчас снова оживились исследования и разработки магниторезистивных датчиков, в которых используется ферромагнетики. Недостатком этих датчиков является узкий динамический диапазон обнаруживаемых изменений магнитного поля. Однако высокая чувствительность, а также возможность создания многоэлементных датчиков в виде ИС путем напыления, т. е. технологичность их производства, составляют несомненные преимущества.

Список использованной литературы
1. Како Н., Яманэ Я. Датчики и микро-ЭВМ. Л: Энергоатомиз дат, 1986г.
2. У.Титце, К.Шенк. Полупроводниковая схемотехника. М: Мир, 1982г.
3. П.Хоровиц, У.Хилл. Искусство схемотехники т.2, М: Мир, 1984г.
4. Справочная книга радиолюбителя-конструктора. М: Радио и связь, 1990г.

Функция "чтения" служит для ознакомления с работой. Разметка, таблицы и картинки документа могут отображаться неверно или не в полном объёме!

А. Элементы автоматики

Б. Системы автоматики и телемеханики

Основные понятия о теории управления………………………………………………………………………………………… 25Основные понятия о системах регулирования, контроля и сигнализации…………………… 26Автоматические системы передачи угловых перемещений и следящие системы…… 31Системы телемеханики…………………………………………………………………………………………………………………………….. 32Комплексная автоматизация…………………………………………………………………………………………………………………. 34

Автоматикой называется отрасль науки и техники, охватывающая теорию и принципы построения автоматических систем и устройств, выполняющих свои основные функции без непосредственного участия человека.

Классификация систем автоматики:

1. автоматические системы контроля, которые могут иметь разновидности в виде автоматических систем измерения (АСИ) и автоматически систем сигнализации (АСС).

2. автоматические системы управления (АСУ). Частным случаем АСУ является автоматическая система регулирования (АСР).

Структурные схемы систем автоматики.

Автоматическая система контроля.

АСК служит для осуществления автоматического контроля одного или нескольких параметров производственного процесса и включает в себя контролируемый объект, датчик, сравнительное устройство, задающее устройство, воспроизводящее устройство.

КО имеет один или несколько контролируемых параметров, которые снимаются датчиком и подаются на сравнивающее устройство, куда поступает эталонное значение параметра, вырабатываемое задающим устройством. В сравнивающем устройстве происходит сравнение текущего контролируемого параметра с эталонным в виде вычитания этих двух величин. Если разница этих двух сигналов равна 0, то текущее значение параметра равно эталонному и воспроизводящее устройство покажет значение ошибки “=0”.

Если контролируемый параметр отличается от эталонного, то разностный сигнал будет отображен на воспроизводящем устройстве, который покажет величину ошибки.

2. Системы управления: