Самописні прилади - Студопедія

Як і показують,аналогові самописні прилади (СП) поділяються на електромеханічні та електронні.

Уелектромеханічних СПможуть застосовуватися різні системи перетворювачів електричної величини в механічну. Але найчастіше – це магнітоелектричний вимірювальний механізм.

Принцип дії найпростішого електромеханічного (магнітоелектричного) СП заснований (рис. 60) на взаємодії рухомої котушки (рамки)3зі струмом (пропорційним досліджуваним сигналом) з полем постійного магніту1.

Мал. 60. Спрощений пристрій електромеханічного СП:

1-постійним магнітом;2 -вісь;3 -котушка;4 -перо; 5-двигун;

6 -папір; 7-стрілка;8 -шкала

Рух - поворот на кут α(t) - котушки3,закріпленої на осі2,передається відлікового пристрою (ОУ), що складається зі стрілки7і шкали8, а також реєструючого пристрою (РУ) утвореного пером4і папером, що рухається6.Розгортка в часі здійснюється рівномірним переміщенням діаграмного паперу 6, завдяки обертанню валу двигуна5.

Узагальнена структура електромеханічного СП показано на рис. 61,а.Вхідний сигнал X(t) надходить у вимірювальну ланцюг ІЦ, в якій здійснюються допоміжні перетворення (масштабування сигналів, перетворення різних величин в струм), і далі, зазвичай у вигляді струмуi(t), на вимірювальний механізм ІМ. Вихідна величина ІМ - кут повороту α(t) - визначає показання ОУ і положення органу, що пише (пере) РУ.

Всі переваги звичайного магнітоелектричного механізму зберігаються в СП, але внаслідок більшого необхідногокрутного моменту (причина - помітне тертя органу, що пише, про папір), споживається велика потужність від джерела досліджуваного сигналу.

Типові значення класів точності електромеханічних СП 0,5. 2,5%.Смуга частот реєстрованих сигналів вузька - 0.5 Гц.

прилади

Мал. 61. Узагальнені структури електромеханічного (а) та електронного(б)СП

Електронні СПвідрізняються від електромеханічних як за структурою (рис. 61,б), так і за конструкцією. Класичний магнітоелектричний вимірювальний механізм замінений реверсивним двигуном, у схемі присутні різні аналогові вимірювальні перетворювачі (наприклад, підсилювачі, перетворювачі змінної напруги в постійне та ін.).

Розгортка у часі виконується як і, як і електромеханічних СП, тобто. додатковим двигуном, що рівномірно переміщає папір.

В основу роботи електронних СП покладено принцип врівноважуючого (компенсуючого) перетворення, відповідно до якого електромеханічний негативний зворотний зв'язок (ОС) забезпечує врівноваження вхідного сигналу, наприклад напругиUY(t), що змінюється компенсуючим напругоюUк(t).

Різниця DU(t)вхідногоUY(t)і компенсуючогоUк(t) сигналів надходить на підсилювач Вус, вихідна напруга якого керує реверсивним двигуном РД. Утворений кут повороту (t) визначає показання ОУ і РУ. Компенсуюча напругаUк(t)формується вузлом ОС і змінюється таким чином, що зменшує різницю потенціалів DU(t) на вході підсилювача до мінімального значення, що розрізняється підсилювачем.

Вузол ОС може бути реалізований, наприклад реохордом, двигун якогопереміщується валом РД. Формована при цьому компенсуюча напругаUк(t) врівноважує вхідну напругуUY(t), яка визначає положення стрілки ОУ та пера РУ по осі ординатY.

Якість врівноваження і, отже, метрологічні (статичні) характеристики більшою мірою визначаються підсилювачем Вус та вузлом негативного зворотного зв'язку. Динаміка електронних СП характеризується верхніми частотами сигналів до значень 0,5. 2 Гц.

Існує великий клас СП, що містять перетворювачі вхідних періодичних напруг і струмів у постійні значення (часто – у середні квадратичні). Не слід плутати частотні властивості вхідних перетворювачів таких СП (зазвичай – до одиниць – десятків кілогерц) з динамічними можливостями власне механізму (зазвичай – одиниці герц).

Англомовні терміни цього класу реєстраторів: Recorder, Paper Recorder,Y-TRecorder.

У деяких моделях СП застосовується термічна (теплова) реєстрація. При цьому РУ є нагрітим стрижнем (тепловим пером), який, переміщаючись, впливає на термочутливий носій (термопапір), залишаючи видимий слід.

Швидкодіючі самописні прилади (БСП) на відміну від звичайних СП, мають більш високу швидкодію. Недостатньо хороша динаміка звичайних СП змусила шукати конструктивні та технологічні рішення, що забезпечують ширшу смугу частот. В основі цих рішень лежать використання збільшеного протидіючого моменту та свідоме зменшення розмаху (амплітуди) коливань рухомої частини. Діапазони частот досліджуваних сигналів БСП 0. 150 Гц. Існує різновид БСП, заснований на струменевому записі (відхилення мінливим електричним полемзарядженого струменя фарби). Такі прилади забезпечують ще більш високі динамічні характеристики (до 2 кГц) завдяки меншій, ніж у механічній системі, масі рухомої частини (струмені). Однак через свою складну конструкцію та специфіку обслуговування вони поширені не так широко.

Двокоординатні самопишучі прилади (ДСП) призначені в основному для побудови функціональних залежностей змінних сигналівX(t)іY(t).Такий прилад може виступати в ролі характеріографа, інструменту для побудови, наприклад, залежності вхід - вихід різних чотириполюсників.

самописні

Мал. 62. Конструкція двокоординатного самописного приладу:1-каретка;2 -рейка;3 -реверсивний двигун осіY;4-реверсивний двигун осіX;5 -папір;6 -перо

Конструкція ДСП (рис. 68) забезпечує переміщення пера незалежно за двома координатами (YіX).Каретка1, на якій закріплено перо (фломастер, скляний капіляр, олівець тощо)6, завдяки реверсивному двигуну3та нерозтяжній нитці, рухається по рейці2.Це визначає положення пера по осі ординат (осіY).Рейка2з розташованою на ній кареткою1може переміщатися паралельно-поступально при обертанні другого вала реверсивного двигуна4,що визначає положення пера по осі абсцис (осіX).Аркуш паперу5у цій конструкції нерухомий і після закінчення реєстрації несе двокоординатне зображення. Структура ДСП містить два зазвичай ідентичні канали врівноважуючого перетворенняY(t)іХ(t), які забезпечують відхилення, відповідно, осям ординат та абсцис.

ДинамічніПоказники ДСП аналогічні характеристикам електронних СП.

Існує різновид конструкції ДСП, в якій по одній осі переміщається аркуш паперу. При цьому рейка2із закріпленим на ній реверсивним двигуном3нерухома. По рейці переміщається каретка1з пером6(як і в попередньому варіанті), що визначає положення пера по осіY, а положення пера щодо листа паперу по осіXвизначається переміщенням власне листа5. Цю функцію виконують реверсивний двигун4та притискні ролики. Остаточний результат реєстрації той самий - двокоординатне зображення (Y-X).Деяка перевага подібної конструкції полягає в меншій механічній інерційності трактуX,оскільки маса листа паперу, що переміщується, менше сумарної маси рейки, закріпленого на ній двигуна і каретки з пером.

Двокоординатний самописний прилад може бути використаний і в режимі звичайного СП (режимY-Т).Для цього замість каналу (зазвичай змінного блоку)X(t)використовується канал (змінний блок) напруги, що розгортає лінійно змінюється.

Існують пристрої, зовні схожі на ДСП, так звані плотери (Plotters), 7 вхідними сигналами для яких служать цифрові (логічні) сигнали. Плоттер не є в повному розумінні вимірювальним приладом, а виступає зазвичай як периферійного пристрою графічного висновку для засобів обчислювальної техніки.

Чи не знайшли те, що шукали? Скористайтеся пошуком: