а) б) в

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Государственное образовательное учреждение среднего профессионального образования
УФИМСКИЙ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОЛЛЕДЖ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ
УТВЕРЖДАЮ
Зам. директора по УМР
___________ Л.Р. Туктарова
«____» ___________ 200 _ г
.
Методические указания для студентов
по выполнению внеаудиторных самостоятельных работ
по дисциплине «ОСНОВЫ АВТОМАТИКИ»
(наименование дисциплины)
по специальности (группы специальностей) «Вычислительные машины,
комплексы, системы и сети»
(наименование специальности)
______________________________230101___________________________________
(код специальности)
СОГЛАСОВАНО:
Методист _______ Т.Н. Горцева
Рассмотрено
на заседании кафедры программирования
и информационных технологий
Протокол № __ от «___» ______ 200_г.
Зав. кафедрой _______(Бронштейн М.Е.)
(подпись)
.
Разработал преподаватель __________
(подпись)
Фридман Г.М.
Уфа 2008
Методические указания для студентов по выполнению внеаудиторных самостоятельных работ
составлены в соответствии с рабочей (или авторской) программой
по дисциплине «ОСНОВЫ АВТОМАТИКИ»__________________________________
(наименование дисциплины)
по специальности «Вычислительные машины, комплексы, системы и сети»__
(наименование специальности)
________________________________230101_____________________________
(код специальности)
составленной Фридман Г.М._______________ «30» ______08_____ 2007 г. ____________________
(кем: Ф.И.О.)
Составитель: Фридман Г.М.
(Ф.И.О.)
Рецензент(ы): Бронштейн М.Е
(Ф.И.О.)
(подпись)
преподаватель, УГКР_______
(занимаемая должность и место работы)
зав. кафедрой, УГКР________
(занимаемая должность и место работы)
Рецензия
на Методические указания для студентов по проведению внеаудиторных самостоятельных работ
для дисциплины «ОСНОВЫ АВТОМАТИКИ»,
(наименование дисциплины)
разработанную преподавателем Уфимского государственного колледжа радиоэлектроники
Фридман Г.М._
(Ф.И.О.)
для специальности
230101
(код)
«Вычислительные машины, комплексы, системы и сети»
(наименование специальности)
В методических указаниях отмечается, что усиление роли самостоятельной работы студентов
означает принципиальный пересмотр организации учебно-воспитательного процесса в
образовательном учреждении, который должен строиться так, чтобы развивать умение учиться,
формировать у студента способности к саморазвитию, самообразованию, инновационной
деятельности. Отсюда следует, что внеаудиторная самостоятельная работа должна выполняться
студентом по заданию преподавателя, но без его непосредственного участия.
В методических указаниях по дисциплине «Основы автоматики внеаудиторная самостоятельная
работа студентов используется:
 для овладения знаниями:
 для закрепления и систематизации знаний:
 для формирования умений:
 для овладения знаниями в качестве вида внеаудиторной самостоятельной работы студентов
используется работа с литературой - изучение текста учебника, конспекта лекций, дополнительной
литературы; приводится перечень вопросов, подлежащих изучению, страницы учебника, указание на
материал конспекта, список дополнительной литературы
 для закрепления и систематизации знаний в качестве вида внеаудиторной самостоятельной
работы студентов используется работа с конспектом лекций и тестирование. Дается перечень
основных вопросов, рассматриваемых в лекции по конкретной теме, приводятся примеры тестов,
список литературы.
 для формирования умений используется решение задач по образцу при подготовке к выполнению
практических работ. Даются краткие теоретические сведения по теме практической работы, основные
формулы для решения задачи, образец решения, исходные данные для решения задач по образцу,
список литературы.
Методические указания могут быть рекомендованы для организации внеаудиторной
самостоятельной работы студентов ССУЗов по дисциплине «Основы автоматики» для специальности
230101 «Вычислительные машины, комплексы, системы и сети».
Рецензент:
Бронштейн М.Е., зав. кафедрой, УГКР
Содержание
Введение …………………………………………………………………………………………………3
1 Перечень внеаудиторных самостоятельных работ в соответствии с программой дисциплины …..5
2 Виды заданий внеаудиторных самостоятельных работ студентов
2.1 Для овладения знаниями
2.1.1 Работа с литературой - изучение текста учебника, конспекта лекций, дополнительной
литературы - подготовка сообщений к выступлению на занятиях, семинарах, конференциях …… 6
2.2 Для закрепления и систематизации знаний
2.2.1 Работа с конспектом лекции и тестирование………………………………….
7
2.3 Для формирования умений:
2.3.1 Решение задач и упражнений по образцу …………………………………………
20
3 Правила выполнения внеаудиторных самостоятельных работ студентов ………………
30
4 Требования к внеаудиторных самостоятельных работ студентов ………..
30
5 Контроль результатов внеаудиторных самостоятельных работ студентов. Формы и методы
контроля внеаудиторных самостоятельных работ студентов.…..………
31
2
Введение
Назначение методических указаний
Настоящий сборник предназначен в качестве методического пособия при проведении
внеаудиторных самостоятельных работ студентами по программе дисциплины
«ОСНОВЫ АВТОМАТИКИ» для специальности 230101
(наименование дисциплины)
(код специальности)
«Вычислительные машины, комплексы, системы и сети»
(наименование специальности)
Одной из приоритетных задач образования является обеспечение непрерывности обучения в
течение всей жизни человека, поэтому деятельность учебных учреждений должна быть направлена на
развитие у студентов навыков самообразования, самоуправления и самоконтроля.
Усиление роли самостоятельной работы студентов означает принципиальный пересмотр
организации учебно-воспитательного процесса в образовательном учреждении, который должен
строиться так, чтобы развивать умение учиться, формировать у студента способности к
саморазвитию, творческому применению полученных знаний, способам адаптации к
профессиональной деятельности в современном мире. заключается в формировании творческой
личности специалиста, способного к саморазвитию, самообразованию, инновационной деятельности.
Методические указания для студентов по выполнению внеаудиторных самостоятельных
работ по дисциплине «Основы автоматики» разработаны с целью:
 систематизации и закрепления полученных теоретических знаний и практических умений
студентов;
 углубления и расширения теоретических знаний;
 формирования умений использовать справочную документацию и специальную
литературу;
 развития познавательных способностей и активности студентов: творческой инициативы,
самостоятельности, ответственности и организованности;
 формирования самостоятельности мышления, способностей к саморазвитию,
самосовершенствованию и самореализации.
В методических указаниях по дисциплине «Основы автоматики внеаудиторная
самостоятельная работа студентов используется для овладения знаниями, для закрепления и
систематизации знаний, для формирования умений.
 для овладения знаниями в качестве вида внеаудиторной самостоятельной работы
студентов используется работа с литературой - изучение текста учебника, конспекта лекций,
дополнительной литературы; приводится перечень вопросов, подлежащих изучению, страницы
учебника, указание на материал конспекта, список дополнительной литературы по темам:
Ультразвуковые датчики, Специальные виды реле, Системы автоматического регулирования;
 для закрепления и систематизации знаний в качестве вида внеаудиторной самостоятельной
работы студентов используется работа с конспектом лекций и тестирование. Дается перечень
основных вопросов, рассматриваемых в лекции по конкретной теме, приводятся примеры тестов,
список литературы по темам: Контактные, потенциометрические и термоэлектрические датчики.
Индуктивные, магнитоупругие и индукционные датчики. Тензометрические, емкостные и
пьезоэлектрические датчики. Ультразвуковые, акустические и струнные датчики. Электромагнитное
реле постоянного и переменного тока. Специальные виды реле. Контакторы и магнитные усилители.
Исполнительные устройства автоматики. Магнитные усилители. Реверсивные, многокаскадные и
быстродействующие МУ. Бесконтактные магнитные реле и феррорезонансные стабилизаторы.
Системы автоматического регулирования. Дистанционные, следящие и системы программного
управления. Автоматические измерительные системы;
 для формирования умений используется решение задач по образцу при подготовке к
выполнению практических работ. Даются краткие теоретические сведения основные формулы для
решения задачи, образец решения, исходные данные для решения задач по образцу, список
литературы по темам практических работ: Определение основных параметров потенциометрических
3
датчиков. Определение основных параметров индуктивных датчиков. Определение основных
параметров пьезоэлектрического датчика. Определение основных параметров электромагнитного
реле постоянного тока. Определение основных параметров исполнительных электромагнитных
устройств автоматики и магнитных усилителей. Определение параметров магнитных усилителей с
обратными связями. Определение основных параметров многокаскадных магнитных усилителей.
Определение основных параметров феррорезонансного стабилизатора напряжения. Определение
основных параметров следящего привода. Определение основных параметров цифро-аналогового
преобразователя.
Требованиями к знаниям и умениям, полученными студентами при внеаудиторной
самостоятельной работе по дисциплине «Основы автоматики» являются: уровень освоения
студентами учебного материала; умение студентов использовать теоретические знания при
выполнении практических задач; обоснованность и четкость изложения ответа; оформление
материала в соответствии с необходимыми требованиями
4
Перечень внеаудиторных самостоятельных работ
Код и
расшифровка
специальности
«230101»
Общее кол-во
часов по
учебному плану
Виды самостоятельных работ
Подготовка к
тесту (тестам)
Решение задач
по образцу
Работа с
литературой
26
14
9
3
«Вычислительные
машины,
комплексы,
системы и сети»»
5
Виды заданий внеаудиторных самостоятельных работ студентов
 для овладения знаниями в качестве вида внеаудиторной самостоятельной работы студентов
используется работа с литературой - изучение текста учебника, конспекта лекций, дополнительной
литературы; приводится перечень вопросов, подлежащих изучению, страницы учебника, указание на
материал конспекта, список дополнительной литературы.
Тема Ультразвуковые датчики
Вопросы для изучения:
1. Принцип действия и назначение
Келим Ю.М. Типовые элементы систем
автоматического управления. - М,: «Форум - Инфра - М», 2002 г., стр. 159 -161
2. Излучатели ультразвуковых колебаний
Келим Ю.М. Типовые элементы систем
автоматического управления. - М,: «Форум - Инфра - М», 2002 г., стр. 161 -163;
3. Применение ультразвуковых датчиков:
3.1Ультразвуковой датчик уровня
Келим Ю.М. Типовые элементы систем
автоматического управления. - М,: «Форум - Инфра - М», 2002 г., стр. 163 -164;
3.2 Ультразвуковой датчик расхода Келим Ю.М. Типовые элементы систем
автоматического управления. - М,: «Форум - Инфра - М», 2002 г., стр. 164 -16 54;
3.3 Ультразвуковой дефектоскоп
материал конспекта.
Список дополнительной литературы:
1. «Альбатрос». Каталог продукции, выпуск 10. – М.:ЗАО «Альбатрос» 2005г.
2. Оборудование будущего, достижения сегодня. – М.: «EMERSON PROCESS», 2005 г.
2. Датчики анализаторы. – М.: SIEMENS», 2002 г.
Тема Специальные виды реле
Вопросы для изучения:
1. Типы специальных реле
Келим Ю.М. Типовые элементы систем
автоматического управления. - М,: «Форум - Инфра - М», 2002 г., стр. 226 -227;
2. Магнитоэлектрические реле
Келим Ю.М. Типовые элементы систем
автоматического управления. - М,: «Форум - Инфра - М», 2002 г., стр. 227 -229;
3. Электродинамические реле
Келим Ю.М. Типовые элементы систем
автоматического управления. - М,: «Форум - Инфра - М», 2002 г., стр. 229 -231;
4. Реле времени
Шишмарев В.Ю. Автоматика – М.:
Издательский центр «Академия», 2005 г., стр.109 – 111;
5.Электротермические реле
Келим Ю.М. Типовые элементы систем
автоматического управления. - М,: «Форум - Инфра - М», 2002 г., стр. 235 -236;
Шишмарев В.Ю. Автоматика – М.: Издательский
центр «Академия», 2005 г., стр.111 – 113;
Список дополнительной литературы:
1.Промышшленная автоматика. – М: «MITSUBISHI ELECTRIC», 2005 г.
2. Андреев В.А. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения. – М.: «Высшая школа»,
2006 г.
Тема Системы автоматического регулирования
Вопросы для изучения:
1. Виды систем автоматического регулирования Шишмарев В.Ю. Автоматика – М.:
Издательский центр «Академия», 2005 г., стр.7 – 14;
2. Структурные схемы, принцип действия.
Шишмарев В.Ю. Автоматика – М.:
Издательский центр «Академия», 2005 г., стр.15 – 17;
Горошков Б.И. Автоматическое управление – М.:
Издательский центр «Академия», 2003 г., стр.7 –9;
3. Классификация САР, области их применения. Шишмарев В.Ю. Автоматика – М.:
Издательский центр «Академия», 2005 г., стр.19 –23;
Горошков Б.И. Автоматическое управление – М.:
Издательский центр «Академия», 2003 г., стр.9 –13;
Список дополнительной литературы:
1.Загинайлов В.И., Шеповалова Л.Н. Ос новы автоматики – М.: Колос С», 2001
2.Пупков К.А. Методы классической и современной теории автоматического управления. – М.:
Издательство «Спутник +», 2000 г.
6
 для закрепления и систематизации знаний в качестве вида внеаудиторной самостоятельной
работы студентов используется работа с конспектом лекций и тестирование. Дается перечень
основных вопросов, рассматриваемых в лекции по конкретной теме и приводятся примеры тестов.
Тема Контактные, потенциометрические и термоэлектрические датчики
Требования, предъявляемые к датчикам. Электрические датчики, их классификация. Контактные
датчики. Схемы, принцип действия. Потенциометрические датчики. Линейные и функциональные
потенциометры: профильные, ступенчатые, фотоэлектрические; схемы, принцип действия.
Термоэлектрические датчики. Термо - ЭДС, термоэлектрические материалы.
1. Какие датчики называется параметрическими
а) активные
б) пассивные
в) реактивные
2. На основе какого датчика построен сортировочный автомат
а) однопредельного
б) двухпредельного
в) многопредельного
3. Что характерно для контактов, изготовленных из родия
а) большая твёрдость
б) не окисляются в атмосферных условиях
в) устойчивость против коррозии
4. Укажите схему включения реверсивного датчика
а)
б)
в)
5. Укажите способ получения ступенчатого потенциометра
а) ступенчатый каскад с разным шагом намотки
б) каркас с постоянной высотой и единым шагом намотки
в) каркас с постоянной высотой и разным шагом намотки
6. Укажите форму каркаса для функции Uвых = сх2
а)
б)
в)
г)
7. От чего зависит величина Э.Д.С.
а) от материала термоэлектродов
б) от размеров термоэлектродов
в) от включения измерительных приборов
8. Укажите дифференциальную схему включения термоэлектродов
а)
б)
в)
7
Тема Индуктивные, магнитоупругие и индукционные датчики
Индуктивные датчики: одинарные, дифференциальные и трансформаторные. Типы, цепь
преобразования, схемы, характеристики, принцип действия, достоинства и недостатки.
Магнитоупругие и индукционные датчики. Магнитоупругий эффект и магнитострикция. Схемы, цепь
преобразования. Разновидности конструкций
1. Укажите цель преобразования в индуктивном датчике
а) Р → δ → μ → Rм → L → Z → I
б) F → δt → Rм → L → XI → Z→ I
в) F → δt → Rм → C → Xc → Z → I
2. Укажите характеристику одинарного индуктивного датчика (ОИД)
а)
б)
в)
г)
3. Укажите схему трансформаторного датчика
а)
б)
в)
г)
4. Чему равен результирующий ток Iрез в дифференциальном индуктивном датчике (ДИД) при
отклонении якоря под действием контролируемой величины
а) Iрез =2ΔI
б) Iрез = 0
в) Iрез = ΔI
5. Укажите определение магнитоупругого эффекта
а) механическая деформация ферромагнитного материала под влиянием внешнего магнитного
поля
б) изменение магнитных свойств материала под воздействием механической деформации
в) механическая деформация ферромагнитного материала под влиянием помех
6. Укажите формулу чувствительности магнитоупругого датчика
а) S = (ΔZ/Z)/Δδ
б) S = (ΔR/R)/ΔI/I
в) S = (Δμ/μ)/ΔI/I
7. Укажите характеристику индукционного датчика
а)
б)
в)
8. Укажите схему магнитоупругого тензометра
а)
б)
в)
8
Тема Тензометрические, емкостные и пьезоэлектрические датчики
Проволочные, полупроводниковые, фольговые тензометрические датчики. Материалы,
характеристика, конструкции, принцип действия. Емкостные датчики. Виды, чувствительность, схема
включения. Пьезоэффекты, пьезоматериалы, их свойства. Конструкция пьезодатчиков
1. Укажите формулу тензочувствительность - Sд
а) (dр/р)/(dl/l)
б) (dR/R)/(dl/l)
в) (dr/г)/(dl/l)
2. Укажите материал применяемый для изготовления проволочного тензодатчика
а) константан, манганин, нихром
б) золото - серебренные, нержавеющие сплавы
г) германий, кремний, антимонид индия
3. Укажите фольговый тензодатчик
а)
б)
в)
4. Какие тензодатчики вырезаются в виде брусков
а) проволочные
в) тензолитовые
г) кристаллические полупроводниковые
5. Чему равна емкость датчика по типу плоского конденсатора
а) С=S/(d - δ)
б) С=(S(n - 1 )а)/ d *180
в) С=lе/(2 ln(d2/d1))
6. . Как определить чувствительность емкостных датчиков
а) интегрированием величины емкости по переменной величине
б) дифференцированием величины емкости по переменной величине
в) алгебраическое сложение емкостей
7. Чему равна чувствительность емкостного датчика для измерения уровня жидкости
а) Sд =S/(d - δ)2
б) Sд =Smax(n - 1)/d*180
г) Sд =(еж - 1)/(2ln (d2/d1))
8. Что измеряет емкостной датчик, включенный по мостовой схеме
а) перемещение (величину)
б) направление
в) величину перемещения и направление
Тема Ультразвуковые, акустические и струнные датчики
Основные понятия акустики. Схема ультразвукового дефектоскопа, принцип работы.
Акустические резонаторы, усилители, запоминающие устройства, принцип действия. Струнные
датчики. Виды, схемы, принцип действия.
1. На чем основан принцип действия пьезорезистивных усилителей
а) на гистерезисном характере зависимости переменного тока
б) на эффекте взаимодействия упругих волн
в) на использовании пьезоэффекта, механического резонанса и зависимости сопротивления
керамического материала от давления
2. Какая форма резонатора даёт возможность получения продольных колебаний
а) диски
б) цилиндры, кольца
в) прямоугольные бруски
9
3. На чем основан принцип действия электроакустических запоминающих устройств
а) на гистерезисном характере зависимости переменного тока
б) на эффекте взаимодействия упругих волн
в) на эффекте взаимодействия электронов и фотонов
4. Какой чувствительный элемент ультразвукового датчика считается образцовым?
а) жидкостный
б) газовый
в) твердотельный
5. От чего зависит частота колебаний в датчиках свободных колебаний
а) от параметров контура
б) от величины возбуждающего сигнала
в) от конструкции датчика
6. На какой параметр влияет контролируемая величина в датчике свободных колебаний?
а) электрический
б) механический
в) магнитный
7. Как изменяется резонансная частота при увеличении силы натяжения струны
а) увеличивается
б) уменьшаются
в) остается неизменной
8. Как подаётся импульс тока в датчике со струной из магнитного материала
а) на обмотку электромагнита
б) непосредственно по струне
в) с помощью дополнительного устройства
Тема. Электромагнитное реле постоянного и переменного тока
Основные понятия и определения. Классификация. Характеристики. Этапы работы. Нейтральное
электромагнитное и поляризованные реле . Схемы, принцип действие. Тяговые и механические
характеристики. Настройки контактов. Реле переменного тока. Способы устранения вибрации якоря.
1.Укажите виды контактов по форме контактирующих поверхностей соприкосновения по линии
а) линейные
б) плоскостные
в) точечные
2. Укажите материалы контактов, применяемых при малых токах
а) фосфоритная бронза, золото, палладий
б) вольфрам, платина-иридий
в) медь металлокерамика
3. Что такое коррозия
а) химический износ
б) электрический износ
в) механический износ
4. Как называется зависимость электромагнитных усилий от величины воздушного зазора?
а) механическая характеристика
б) тяговая характеристика
в) электронная
5. Укажите рядовую намотку провода на катушку
а)
б)
в)
10
6. Укажите правильное расположение механической характеристики относительно тяговой
7. Укажите дифференциальную схему поляризованного реле
8. Укажите трехпозиционное реле
Тема Специальные виды реле
Магнитоэлектрические, электродинамические, индукционные, реле. Схемы, принцип
действия, характеристики. Электротермические реле. Схемы, материалы, способы нагрева, принцип
действия.
1.Указать схему магнитоэлектрического реле
а
б
в
г
2.Указать характеристику электродинамического реле
3. К какому типу реле относится дисковое тангенциальное реле?
а) магнитоэлектрическому
б) электродинамическому
в) индукционному
4. Принцип действия какого реле основан на взаимодействии магнитного поля с током?
а) магнитоэлектрическое
б) электродинамическое
в) индукционное
5.Укажите момент, развиваемый в индукционном реле
а) F  2  Bδ  l  ω  I R
б) M  2  C  R  I1  I2  ω1  ω2  l  cosβ
в) М ТСР  К  Ф1 м  Ф 2 м  sin(   γ)
6. Укажите достоинства термоэлектрического реле
а) высокая чувствительность
б) высокая надежность
в) простота конструкции
11
7.Укажите схему прямого нагрева биметаллического реле
1
2
3
8.Когда срабатывает указанное устройство
а) при нагреве биметаллической пластины
б) при охлаждении биметаллической пластины
в) при отсутствии биметаллической пластины
Тема Контакторы и магнитные усилители
Контакторы постоянного и переменного тока, схемы включения контакторов, принцип
действия. Магнитные пускатели, схема и принцип действия.
1. Укажите схему экономичного включения реле
2. Что происходит в схеме с взаимной блокировкой реле при одновременном срабатывании двух
реле?
а) короткое замыкание
б) включение
в) перестает работать
3. Какие контакты применяются для коммутации вспомогательных цепей
а) главные контакты
б) блок – контакты
в) сборные контакты
4. Какой элемент контактора называется сухарем
а) сердечник
б) якорь
в) контакт
5. Что происходит с якорем при обесточивании реле?
а) притягивается к сердечнику
б) отпадает под действием собственного веса
в) замыкает контакты
12
6.Какой элемент на схеме контактора указан пунктиром?
а) сердечник
б) якорь
в) камера гашения
7. Какое устройство осуществляет пуск и остановку с помощью кнопок?
1. магнитные усилители
2. магнитные пускатели
3. магнитные резонаторы
8. С какой целью включаются плавкие предохранители в схемах магнитных пускателей
а) для возможности работы двигателей в режиме холостого хода
б) для возможности работы двигателей в режиме короткого замыкания
в) для запуска и отключения двигателей
Тема Исполнительные устройства автоматики
Основные понятия. Электромагниты, классификация, схемы, характеристики, принцип
действия. Электромагнитные муфты (сухого трения, фрикционные, ферропорошковые, со связью
через электромагнитное поле), схемы, принцип действия.
1. Указать схему клапанного электромагнита
2.Из какого материала выполняются высокочувствительные электромагниты
а) сталь с высоким содержанием углерода
б) сталь с повышенным содержанием кремния
в) сплав низконикелевый пермаллоевый
3. Что способствует снижению вихревых токов в магнитопроводе электромагнита?
а) использование твердых сплавов
б) использование сборных каркасов магнитопровода
в) использование горячекатаных сталей с содержанием кремния
4. Как вращаются ведущие диски в муфте сухого трения?
а) в одну сторону
б) в разные стороны
в) за ведомыми дисками
5. К какому из устройств относится данная характеристика
а) муфта с электроуправлением
б) электромагнит с втягивающимся якорем
в) ферропорошковая муфта
13
6. Указать схему фрикционной муфты
7. Выберите правильное время работы ферропорошковой муфты без смены наполнителя
а) 50...250 ч
б) 200...300 ч
в) 400...500 ч
8. К какому типу принадлежат индукционные и гистерезисные муфты?
а) муфты о механической связью
б) муфты со связью через магнитное поле
в) муфты ферропорошковые
Тема Магнитные усилители
Простейший магнитный усилитель, схемы, принцип действия, характеристики, недостатки,
способы устранения. Разновидности конструктивного исполнения. Основные параметры МУ.
Графоаналитический способ построения статической характеристики МУ. Обратная связь в МУ. МУ
с внешней и внутренней обратной связью. Схемы, принцип действия. Параметры МУ с ОС.
1. Какой магнитный усилитель с ОС имеет обмотку обратной связи?
а) МУ с внешней ОС
б) МУ с внутренней ОС
в) МУ со смещением
2. Как влияет обратная связь на коэффициент усиления при Кпос=>1?
а) Ку =>0
б) Ку =>∞
в) Ку =>const
3. Укажите схему магнитного усилителя со смещением
4. Укажите способ регулировки коэффициента обратной связи по току
5. Какой магнитный усилитель имеет большую максимальную выходную мощность?
а) МУ с внешней ОС
б) МУ с внутренней ОС
в).МУ без обратной связи
6. Что используется в МУ с внутренней обратной связью для ограничения тока?
а) индуктивность
б) мощность
в) сопротивление
14
7. Как влияет обратная связь на коэффициент усиления при Кпос =>0?
а) Ку =>0
б) Ку =>∞
в) Ку =>const
8. Какой магнитный усилитель имеет большую стабильность?
а) МУ с внешней ОС
б) МУ с внутренней ОС
в) Му без обратной связи
Тема Реверсивные, многокаскадные и быстродействующие МУ
Реверсивные, многокаскадные и быстродействующие МУ (дифференциальные, мостовые и
трансформаторные ). Схемы, принцип действия. Сравнительные данные.
1. С какой целью в реверсивный МУ включены два одинаковых нереверсивных МУ
а) для уменьшения инерционности
б) для балансных схем
в) для установки "О"
2. Укажите достоинства мостовой схемы реверсивного МУ
а) возможность получения любых напряжений на нагрузке
б) обладает меньшими потерями
в) позволяет просто ввести ПОС
3. С какой целью в реверсивный МУ включены R1 и R2
а) для уменьшения инерционности
б) для балансных схем
в) для установки "О"
4. Укажите достоинства трансформаторной схемы реверсивного МУ
а) возможность получения любых напряжений на нагрузке
б) обладает меньшими потерями
в) позволяет просто ввести ПОС
5. Какое соединение усилителей называется каскадным
а) последовательное
б) параллельное
в) встречное
6. Как уменьшить инерционность многокаскадного МУ
а) охватить МУ ООС
б) охватить МУ ПОС
в) питать первый каскад напряжением низкой частоты
7. Как определяется коэффициента усиления многокаскадного усилителя?
а) сложением
б) вычитанием
в) умножением
8. Укажите достоинства быстродействующих МУ
а) дешевизна
б) наличие фиксированной задержки
в) малые габариты и вес
Тема Бесконтактные магнитные реле (БМР) и феррорезонансные стабилизаторы.
БМР, схемы, характеристики, принцип работы. Феррорезонансные контура, характеристики.
Феррорезонансные БМР и стабилизаторы, схемы, принцип действия.
15
1. Какую форму имеет характеристика БМР?
а) П- образную
б) S- образную
в) Z – образную
2 Найдите схему электромагнитного стабилизатора напряжения
3.Указать характеристику работоспособной схемы стабилизатора с последовательным контуром
4. Какой феррорезонанс можно получить в схеме?
а) феррорезонано напряжения
б) феррорезонанс тока
в) феррорезонанс мощности
5. В какой схеме возможен феррорезонанс токов?
6.Сколько исполнительных цепей имеет феррорезонансный БМР?
а) одну
б) две или три
в) четыре и более
7. В каких пределах находится мощность срабатывания БМР?
а) меньше мкВт
б) от мкВт до мВт
в) от мВт до Вт
8. Схеме какого устройства соответствует схема БМР?
а) ферромагнитный стабилизатор
б) магнитный усилитель
в) магнитный пускатель
Тема Системы автоматического регулирования
Виды систем автоматического регулирования (САР). Структурные схемы, принцип действия.
Классификация САР, области их применения.
1. Какой признак определяет принцип построения САР?
а) наличие ОС
б) наличие главной ОС
в) наличие определенного числа устройств
16
2. Какая система поддерживает значения регулируемой системы на постоянном уровне?
а) система программного регулирования
б) следящая система
в) система стабилизации
3. Какая система соответствует системе автоматического контроля?
4. Какая система воспроизводит с той или иной степенью точности наперед заданную систему?
а) система программного регулирования
б) следящая система
в) система стабилизации
5. Укажите характеристику статических систем
x
x
f
а)
f
б)
5. Какая система имеет статизм всегда равный 0?
а) замкнутая
б) статическая
в) астатическая
6. Укажите формулу статизма регулирования
а) =Xmax
б) =Xmax - Xmin/Хmin
в) =Xmax / Xmin
7. Какие системы входят в систему автоматического регулирования?
а) система управления и система контроля
б) система измерения и система контроля
в) система стабилизации и система контроля
Тема Дистанционные, следящие и системы программного управления
Дистанционные передачи угла на постоянном и переменном токе. Основные понятия, схемы,
принцип действия. Следящие системы непрерывного и дискретного действия. Схемы, принцип
действия. Цифровое программное управление. Замкнутые и разомкнутые системы. Схемы, принцип
действия
1 Как должен вращаться приемник и датчик, чтобы система синхронизирующая связь
передавала синхронно угол поворота?
а) синхронно
б) синфазно
в) и синхронно и синфазно
17
2.Укажите индикаторный режим работы сельсинной пары
а)
б)
в)
18
3. Укажите ведущее устройства синхронной связи
а) приемник
б) передатчик
в) приемо-передатчик
4 Укажите название момента, развиваемого системой на валу приемника при его
рассогласовании с датчиком на 1°
а) максимальный динамический синхронизирующий момент
б) максимальный статический синхронизирующий момент
в) удельный синхронизирующий момент
5. Какая ошибка определяется при равномерном сигнале?
а) скоростная
б) свободная
в) статическая
6. Какой расчет следящей системы включает в себя выбор корректирующих устройств?
а) статический
б) динамический
в) элементов системы
7. Как называются станки, если в качестве программы применяется шаблон?
а) с цифровым программным управлением
б) копировально – фрезерные
в) фрезерные
8. Укажите разомкнутую систему программного управления
а)
б)
в)
Тема Автоматические измерительные системы (АИС)
Небалансные и балансные АИС –: радиационный пирометр, газоанализатор, измеритель
деформации тела и автоматические потенциометры, автоматические мосты. Схемы, принципы
действия. Преобразование непрерывных величин в дискретные. Кодирующий диск. Дискретный
автоматический потенциометр. Небалансный и балансный преобразователи напряжения в код.
Цифровой следящий автокомпенсатор. Схемы, принцип действия.
1. На чем основан принцип действия радиационного пирометра?
а) на изменении теплопроводимости газа
б) на изменении сопротивления датчика при измерении
в) на зависимости термо - ЭДС от разности температур
18
2. Укажите схему газоанализатора
а)
б)
в)
19
3. При отсутствии усилителя небалансные схемы имеют
а) низкую точность
б) малую мощность
в) низкую погрешность
4. Указать какое балансное устройство служит для автоматического измерения ЭДС
а) электротермометр
б) автоматический потенциометр
в) газоанализатор
5. Как называется процесс перехода от непрерывных значений в дискретные?
а) квантование
б) кварцевание
в) кодирование
6. Укажите функциональную схему АИС поразрядного уравновешивания
а)
б)
в)
7. Указать погрешность цифровых вольтметров
а) 0,01-0,009%
б) 0,01-0,005%
в) 0,05-0,018%
8. Укажите схему периодического балансирования
а)
б)
в)
Список литературы
1. Келим Ю.М. Типовые элементы систем автоматического управления.
-М,: «Форум - Инфра - М», 2002 г.,
2. В.Ю. Шишмарев Автоматика – М.: Издательский центр «Академия», 2005 г.
19
 для формирования умений используется решение задач по образцу при подготовке к
выполнению практических работ. Даются краткие теоретические сведения по теме практической
работы, основные формулы для решения задачи, образец решения, исходные данные для решения задач
по образцу, список литературы.
Практическая работа №1
Определение основных параметров потенциометрических датчиков
Краткие теоретические сведения
Потенциометрический датчик представляет собой реостат, включенный по схеме
потенциометра. Потенциометрический датчик преобразует механические перемещения в изменения
сопротивления реостата. Расчет потенциометра сводится к расчету сопротивлений: определяются
размеры каркаса для намотки, диаметр провода обмотки, количество витков, шаг намотки.
1) рабочая длина каркаса:
L = αDπ 360 (мм),
где L - рабочая длина каскада;
 - угол поворота;
D - средний диаметр каркаса;
2) минимальное число витков:
n = 100 δ р (%) (витков),
где n- минимальное число витков %;
р - разрешающая способность;
3) шаг намотки:
  L n (мм),
где - шаг намотки;
4) диаметр провода с изоляцией:
d и = τ - 0,015 (мм),
где dи - диаметр провода с изоляцией;
5) коэффициент нагрузки:
1 - δmax
,
β = Rн R =
4δδma
где - коэффициент нагрузки;
 max – максимальная погрешность;
6) сопротивление потенциометра:
R
R = н (Ом),
β
где R- сопротивление потенциометра;
7) высота каркаса:
H  Rd 2 8n  b (мм),


где Н- высота каркаса
 - удельное сопротивление,
b - толщина каркаса.
Пример расчета:
Исходные данные:
Rн = 4400 Ом,  max = 2,5 %, U = 26 B, D = 45 мм,  = 330, b = 2 мм, р=0,25 %,  = 0,49 * 10-6
Ом  м.
Определить параметры потенциометрического датчика
Решение:
L = 330 * 45 * 3,14 / 360 = 129,5 (мм);
n = 100 / 0,25 = 400 (витков);
20
 = 129,5 / 400 = 0, 324 (мм);
dи = 0,324 – 0,015 = 0,309 (мм) (с учетом изоляции);
Выбираем d  0,3 (мм) = 0,3 * 10-3 (м);
 = (1 – 0,025) / (4 * 0,025) = 9,75;
R = 4400 / 9,75 = 451,3 (Ом);
H = {[3,14 * 451,3 * (0,3 * 10-3)2] / (8 * 0,49 * 10-6 * 400)} – 0,002 = 0,0793 (м) = 79,3 (мм).
Задание:
Рассчитать параметры потенциометрического датчика. Исходные данные:
Rн = 4450 Ом,  max = 2,0 %, U = 26 B, D = 50 мм,  = 330, b = 1,8 мм, р=0,2 %,
10-6 Ом  м.
 = 0,49 *
Практическая работа №2
Определение основных параметров индуктивных датчиков
Краткие теоретические сведения.
Индуктивные датчики преобразуют механическое перемещение в изменение параметров
магнитной и электрической цепей. Принцип действия индуктивных датчиков основан на изменении
индуктивности L или взаимоиндуктивности M обмотки с сердечником вследствие изменения
магнитного сопротивления Rм магнитной цепи, в которую входит сердечник.
1) последовательность преобразований:
F  в  Rм  L  XL  Z  I,
где F - усилие;
в - длина воздушного зазора;
Rм - магнитное сопротивление;
L - индуктивность;
XL - индуктивное сопротивление;
Z - полное сопротивление;
I - ток.
2) индуктивность датчика:
L = (2 δ в )π * n 2 * Sм *10 7 (Гн),
где L - индуктивность датчика,
в - длина воздушного зазора;
n - число витков;
Sм - площадь поперечного сечения магнитопровода.
Пример расчета
Исходные данные:
n = 16000 витков в1 = 0,4 мм = 0,0004 м; в2 = 0,6 мм = 0,0006; в3 = 0,8 мм =0,0008м; Sм = 40
мм2 = 0,00004 м2
Определить индуктивности датчика и построить график L = f(в)
Решение:
1) L1 = (2 0,0004)* 3,14 *16000 2 * 0,00004 *10 7 = 16 ,1 (Гн)
2) L 2 = (2 0,0006)* 3,14 *16000 2 * 0,00004 *10 7 = 10 ,7 (Гн)
3) L 3 = (2 0,0008)* 3,14 *16000 2 * 0,00004 *10
7
= 8 (Гн)
в (мм)
21
Задание:
Определить индуктивность датчика в зависимости от длины воздушного зазора построить
график L = f(в). Исходные данные:
в1 = 0,5 мм = 0,0005 м =5 * 10-4 м; в2 = 0,5 мм = 0,0005 м = 5 * 10-4 м;
в3 = 0,7 мм = 0,0007 м = 7 * 10-4 м; Sм = 40 мм2 = 0,00004 м2 = 4 * 10-5 м2;
n = 15000 витков.
Практическая работа №3
Определение основных параметров пьезоэлектрического датчика
Краткие теоретические сведения:
Пьезоэлектрические датчики относятся к датчикам генераторного типа, в которых входной
величиной является сила, а выходной – количество электричества. Работа пьезоэлектрического
датчика основана на пьезоэффекте, сущность которого заключается в том, что на гранях некоторых
кристаллов при их сжатии или растяжении появляются электрические заряды.
1) величина заряда:
qx = K o Fx (К/Н),
где Ко – пьезоэлектрическая постоянная (модуль),;
Fx – усилие, направленное вдоль электрической оси.
2) емкость одной пластины:
ε *S
ε * π * D2
ε * π *a *b
(пФ) C o = 0,89 r x = 0,89 r
,
= 0,89 r
d
4d
4d
где Со - емкость одной пластины,;
 r - относительная диэлектрическая проницаемость;
D - диаметр пластины (диска);
a и b - стороны пластины (прямоугольника);
d - толщина пластины.
3) напряжение между обкладками:
U=
1012 * n * qx
qx *1012
(пФ),
=
C вх + nС о
C вх n + С о
где Свх - емкость измеряемой цепи,;
n - количество пластин.
4) чувствительность датчика:
U (В/Н
Sд =
Fx
где Sд – чувствительность датчика,.
Пример расчета
Исходные данные:
Материал – Кварц,  r = 4,5 * 10-11, Ko = 2,5 * 10-12 К/Н; n = 1;
D = 1 см = 1 * 10-2 м; d = 1 мм = 1 * 10-3 м; Fx = 15 Н; Cвx = 17 пФ.
Определить параметры пьезоэлектрического датчика
Решение:
1) qx = 2,5 * 10-12 * 15 = 37,5 * 10-12 (К);
4,5 *10 -11 * 3,14 *10 -4
= 3,1(пФ) ;
4 10 3
37,5 *10 -12 *1012
3) U =
= 1,9 (В);
17 1 + 3,1
2) C o = 0,89
4) Sд = 1,9 = 0,12 (B H ) .
15
22
Задание:
Определить параметры пьезоэлектрического датчика, диаметр D, толщиной d, с параллельно
соединенными пластинами в количестве “n” штук. Исходные данные:
Материал – Кварц,  r = 4,5 * 10-11, Ko = 2,0 * 10-12 К/Н; n = 1;
D = 1 см = 1 * 10-2 м; d = 1 мм = 1 * 10-3 м; Fx = 25 Н; Cвx = 15 пФ.
Практическая работа № 4
Определение основных параметров электромагнитного реле постоянного тока
Краткие теоретические сведения:
Реле – это устройство, которое автоматически осуществляет скачкообразное переключение
выходного сигнала под воздействием управляющего сигнала, изменяющегося непрерывно в
определенных пределах. Электромагнитные реле по роду используемого тока делятся на реле
постоянного и переменного тока. Реле постоянного тока делятся на нейтральные и поляризованные.
Рассмотрим основные параметры, характеризующие работу, нейтрального электромагнитного реле
постоянного тока.
1) площадь воздушного зазора:
D 2  мм 2  ,


S   

4 
где Sδ - площадь воздушного зазора, (мм2);
D - диаметр катушки.
2) величина магнитного потока:
Ф 
F  S  (Вб),
4  105
где F – намагничивающая сила.
3) магнитная индукция:
Ф
B   (Тл),
S
4) магнитное напряжение, приходящееся на воздушный зазор:
В
I        (А),
0
где μ 0  4  π  107  магнитная проницаемость.
Пример расчета
Исходные данные:
FK = 80 Н; D = 14 мм = 14 10-3 м;  = 0,15 мм = 1,5 10-4 м
Определить параметры электромагнитного реле постоянного тока
Решение:
0,014 2
1) Sδ  3,14 
 1,54 10  4 ( м 2 ) ;
4
4
2) Φδ  80 1,54 10
 1,75 10  4 ( Вб ) ;
5
4 10
4
3) B  1,78 10  1,14 (Тл ) ;
4
1,54  10
1,14
4) I    
 1,5  10  4  136 (А).

7
4  3,14  10
Задание:
Рассчитать параметры электромагнитного реле. Исходные данные:
FK = 100 Н; D = 20 мм = 20 10-3 м;  = 0,25 мм = 2,5 10-4 м
23
Практическая работа №5
Определение основных параметров исполнительных электромагнитных устройств
автоматики и магнитных усилителей
Краткие теоретические сведения:
По виду тока в обмотке электромагниты бывают: постоянного и переменного токов; по
назначению - приводные и удерживающие; по конструктивному исполнению – клапанные,
прямоходные и с поперечным движением якоря.
Клапанные электромагниты имеют небольшое перемещение якоря (несколько мм) и развивают
большое тяговое усилие.
1) Конструктивный фактор
А = Fý /  (Н/Ом),
где Fэ – тяговое усилие,
 – ход якоря
2) Площадь сечения полюсного наконечника
S = Fэ/4*В2*105(мм2)
3) Сечения сердечника магнитопровода
Sc= Sя = * В*S/Вст(мм2 )
где  – коэффициент рассеяния магнитной системы
4) Сечение ярма магнитопровода
Sя = Sяр (мм2),
5). Сечение якоря магнитопровода
Sяк = Sс/ (мм2),
6). Полная МДС катушки
I*w =В*/0(1 – ) (А)
где  – коэффициент, характеризующий отношение МДС, не участвующей в
создании тягового усилия к общей МДС катушки
Пример расчета
Исходные данные:
Fэ = 256 Н ,
=16 мм = 1,6 см = 1,6*102 м, Bст = 1,2 Тл,  = 2,
= 0,15, 0 = 4*3,14*107 Гн/м, В = 1,1 Тл
Определить параметры клапанного электромагнита
Решение:
1) А= 256 / 1,6 =10 (Н/см)
2) S = 256/4*1,1*1,1*105 = 5,2*104(м2) = 5,2 (см2)
3) Sc = 2*1,1*5,2/1,2 = 9,7 (см2)
4) Sя = 9,7 (см2)
5) Sяк = 9,7/2 = 4,85 (см2)
6) I*w = 1,1*1,6 *102/4*3,14*107 (1 – 0,15) =16*103 (А)
Задание:
Определить основные параметры клапанного электромагнита. Исходные данные:
Fэ = 150 Н , =10 мм = 1,0 см = 1,0*102 м, Bст = 1,25 Тл,  = 2,0
= 0, 5, 0 = 4*3,14*107 Гн/м, В = 1,1 Тл
24
Практическая работа №6.
Определение параметров магнитных усилителей (МУ) с обратными связями (ОС).
Краткие теоретические сведения:
МУ могут быть с внутренними и внешними ОС. В МУ с внешней ОС имеется
специальная обмотка ОС, которая располагается на сердечниках. В МУ с внутренней ОС постоянное
магнитное поле создается за счет постоянной оставляющей тока нагрузки, протекающей по рабочим
обмоткам, т.е., нет необходимости в специальных обмотках ОС
1) Коэффициент запаса
Кз = Вумах /Вун,
где В – приращение индукции
2) Напряжение, питающее схему
Uс = 1,11*(1,2  2,0)*Iнмах*Rн(В),
3) Максимальная напряженность
Hмах = Ккр*2Нс (А/см),)
где Ккр – коэффициент кратности
4) Индукция
Вст = Вумах/2 (Тл),
5) Объем сердечника
V = Uc*Iнмах*104/4,44*f*Hмах*Вст (cм3),
6) Масса сердечника
G =*V (г),
где  – удельная масса магнитного материала
7) Сечение провода
q = Iнмах/j (мм2),
где j – допустимая плотность тока
8) Число витков рабочей обмотки
Wp = Uc*104/4,44*f*S*Вс
где S - сечение сердечника
9) Площадь окна
Qр = q*Wр/Kзап. (см2)
где Кзап. – коэффициент заполнения
Пример расчета
Исходные данные:
Rн =130 Ом, Iнмах = 0,68 А, f = 400 Гц, Ккр = 50,  Вумах = 2,8 Тл,
 Вун = 2,3 Тл, Нс = 0,48 А/ cм,  = 7,8 г/см2 , j = 4,0 А/мм, S = 0,49 см2 ,
Кзап. = 0,325.
Определить параметры МУ с внутренней ОС
Решение
1) Кз = 2,8/2,3 = 1,2
2) Uc = 1,11*1,2*0,68*130 = 115 (В)
3) Нмах = 50*2*0,48 = 48 (А/см)
4) Вст = 2,8/2 = 1,4 (Тл)
5) V = 115*0,68*104/4,44*400*48*1,4 = 6,54 (см3)
6) G = 7,8*6,54 = 51 (г)
7) q = 0,68/4 = 0.27 (мм2)
8) Wр = 115*104/4,44*400*0,49*1,4 = 943
9) Qр = 0,27*943/0,325 = 783 (мм2)
Задание:
Рассчитать основные параметры МУ с внутренней ОС. Исходные данные:  Вумах = 2,8 Тл, 
Вун = 2,3 Тл, Нс = 0,48 А/cм. Rн =130 Ом, Iнмах = 0,68 А, f = 400 Гц,
Ккр = 50,  = 7,8 г/см2 , j = 4,0 А/мм, S = 0,49 см2 ,Кзап. = 0,325.
25
Практическая работа №7.
Определение основных параметров многокаскадных магнитных усилителей
Краткие теоретические сведения:
Коэффициент усиления многокаскадного магнитного усилителя (ММУ) равен произведению
коэффициентов усиления отдельных каскадов. Постоянная времени ММУ равна сумме постоянных
времени отдельных каскадов. Инерционность ММУ определяется, в основном, инерционностью
первого каскада, поэтому его выбирают с небольшим коэффициентом усиления, а необходимый
коэффициент усиления набирается за счет остальных каскадов. Обычно ММУ включает пять, шесть
каскадов
1) Коэффициент усиления по мощности ММУ
Крмму = Кр1мму*Кр2мму,
где Кр1мму - коэффициент усиления по мощности первого каскада,
Кр2мму – коэффициент усиления по мощности второго каскада
2) Постоянные времени однокаскадного МУ и первого и второго каскадов ММУ
Тому = Крому*(1- Кос)/4*f*n (c),
T1мму = Кр1мму *(1 – Кос)/4*f*n (c),
T2мму = Кр2мму* (1 – Кос)/4*f*n (c),
где Крому, Кр1мму, Кр2мму – коэффициенты усиления по мощности ОМУ и ММУ,
Т1мму и Т2мму - постоянные времени отдельных каскадов ММУ,
f – частота;
= Rн/R – КПД рабочей цепи,
Кос – коэффициент ОС
3) Постоянная времени ММУ (двухкаскадного МУ)
Тмму = Т1мму + Т2мму (c),
Пример расчета
Исходные данные:
Кос = 0,97; f = 50 Гц; n = 1; Крому = 3600; Кр1мму = 60; Кр2мму = 60
Сравнить коэффициенты усиления и постоянные времени одно и двухкаскадных МУ
Решение
1. Крмму = 60*60 = 3600
2. Тому = 3600*(1 - 0,97)/4*50*1 = 0,54 (с)
3. Тмму = 60*(1–0,97)/4*50*1+60*(1– 0,97)4*50*1=0,009+0,009= 0,018(с)
4. Тому/Тмму = 0,54/0,018 = 30
5. Крому/Крмму = 3600/3600 = 1
Вывод: Коэффициенты усиления однокаскадного и двухкаскадного
инерционность двухкаскадного МУ в 30 раз меньше, чем у однокаскадного.
МУ
равны,
а
Задание:
Определить основные параметры МУ и сравнить коэффициенты усиления и инерционности
ОМУ и ММУ. Исходные данные: Кос = 0,95; f = 50 Гц; n = 1; Крому = 6400; Кр1мму = 40; Кр2мму = 40
Практическая работа №8
Определение основных параметров феррорезонансного стабилизатора напряжения
Краткие теоретические сведения:
Феррорезонансный стабилизатор напряжения служит для стабилизации переменного
напряжения. Исследование стабилизатора основано на следующих допущениях: искажение кривой
напряжения и фазовый сдвиг напряжений на ненасыщенном и насыщенном стержнях не
учитываются; расчет производится по приближенным формулам для заданного среднего значения
входного напряжения.
1) Активное сечение стали ненасыщенного стержня:
Sст1 = 1,1* PH
26
2) Активное сечение стали насыщенного стержня:
Sст2 = 0,6*Sст1
3) Число вольт на один виток первичной обмотки:
eо = 0,022*Sст1 (B)
4) Напряжение на конденсаторе
Uc~0,65*Uр(В)
где Uр – допустимое рабочее напряжение
5)Емкость конденсатора
С = 13000*Рн/ Uc2 (Ф)
6) Число витков обмоток стабилизатора:
а) первичная обмотка W1 =Uвх/eо
б) вторичная обмотка W2 = 1,43Uн/eо
в) компенсационная обмотка Wк = 0,25*W2
г) обмотка W3 = Uc/eo – W2
7). Ток в обмотках:
а) I1 = 2*Pн/Uвх. (А)
б) I3 = 1,5*Pн/Uн (А)
в) Iк = Iн = Рн/Uн (А)
г) I2 =
Ik 2  I 32 (А)
8) Диаметр провода обмоток:
d1 = 4*I1/3,14*J (мм)
d3 = 4*I3/3,14*J (мм)
dк = 4*Iк/3,14*J (мм)
d2 = 4*I2/3,14*J (мм)
где J – допустимая плотность тока
Пример расчета:
Исходные данные.
Рн = 70 Вт; Uн = 170 В; Uвх = 170 В; Uр = 500 В; J = 1,6 А/мм
Определить основные параметры феррорезонансного стабилизатора напряжения
Решение:
1) Sст1 = 1,1* PH = 1.1 70 = 9,2
2) Sст2 = 0,6*Sст1 = 0,6*9,2 = 5,5
3) eo = 0,022*Sст1 = 0,022*9,2 = 0,2 (В)
4) Uc = 0,65Uр = 0,65*500 = 325 (В)
5) С = 13000*Рн/Uс2 = 13000*70/325*325 = 9 (Ф)
6) W1 = Uвх/eо = 170/0,2 = 850
W2 = 1,43*Uн/eо = 1,43*170/0,2 = 1215
Wк = 0,25*W2 = 0,25*1215 = 304
W3 = Uc/eo – W2 = 325/0,2 – 1215 = 410
7) I1 = 2*Pн/Uвх = 2*70/170 = 0,8 (А)
I3 = 1,5*Рн/Uн = 1,5*70/170 = 0,6 (А)
Iк = Iн = Рн/Uн = 70/170 = 0,4 (А)
I2 = Ik 2  I 32 = 0.4 2  0.6 2 =0,76 (А)
8)d1 = 4*I1/3,14*J = 4*0,8/3,14*1,6 = 0,63 (мм)
d2 = 4*I2/3,14*J = 4*0,76/3,14*1,6 = 0,6 (мм)
d3 = 4*I3/3,14*J = 4*0,6/3,14*1,6 = 0,47 (мм)
dк = 4*Iк/3,14*J = 4*0,4/3,14*1,6 = 0,31 (мм)
Задание:
Определить основные параметры феррорезонансного стабилизатора напряжения. Исходные
данные: Рн = 80 Вт; Uн = 180 В; Uвх = 200 В; Uр = 600 В; J = 1,6 А/мм
27
Практическая работа №9
Определение основных параметров следящего привода
Краткие теоретические сведения:
Системы автоматики делятся на системы стабилизации, программного управления и следящие
системы. Следящие системы – это такие системы, которые с той или иной степенью точности
воспроизводят изменения входных величин, происходящие по произвольному закону.
1) передаточное число редуктора:
n
i м = max ,
nн
где nmax- максимальная скорость загрузки;
nн- число оборотов двигателя
2) момент сопротивления, приведенный к валу:
М с.пр =
М с * i м (Н/м),
η
где Мс- момент сопротивления нагрузки;
η- КПД механическая передача.
3) мощность двигателя:
Рм =
М с.пр * n н
97,5
(Вт),
4) коэффициент усиления двигателя по скорости относительно напряжения управления;
Кд =
nн ,
U y.max
5) коэффициент усиления усилителя по напряжению:
Ку =
U y.max
Δд * i * К
,
где Δд- допустимое значение динамической ошибки;
i- придаточное число между сельсинами точного и грубого отчетов.
6) общий коэффициент усиления системы:
К0=К*Ку*Кд*Км,
где Км=iм*i.-коэффициент механической передачи к сельсину точного отсчета.
Пример расчета
Исходные данные:
Мс=50Н*м; nmax=3,3 об/мин; Δд≤0,1°; i=30; К=0,5 В/град; Uy.max= 240В, nн=6000 об/мин; η= 0,6
Рассчитать общий коэффициент усиления системы.
Решение:
1) iм=333/6000=1/1800;
2) Мс.пр=50/(0,6*1800)=4,63*10-2 (н*м);
3) Рм=(4,63*10-2*6000)/97,5=2,86*10-2 (кВт);
4) Кд=6000/240=150 (град/(в*сек));
5) Ку=240/(0,1*30*0,5)=160;
6) Км=30/1800=1/60;
7) К0=0,5*160*150*(1/60)=200 (1/сек).
Задание:
Рассчитать общий коэффициент усиления системы. Исходные данные:
Мс=60Н*м; nmax=3,3 об/мин; Δд≤0,1°; i=20; К=0,5 В/град; Uy.max= 240В, nн=5500 об/мин; η= 0,5
28
Практическая работа №10.
Определение основных параметров цифро-аналогового преобразователя (ЦАП)
Краткие теоретические сведения:
ЦАП используются для преобразования цифрового кода в аналоговый
сигнал. ЦАП с
весовыми резисторами относится к устройствам прямого преобразования и состоит из двух узлов:
резистивной схемы (матрицы) на резисторах R1 – R4 и суммирующего операционного усилителя
(ОУ) с резистором обратной связи R0. Опорное напряжение Uоп подключается к резисторам матрицы
переключателями А, В, С, D, имитирующими преобразуемый код.
1) Коэффициент усиления по напряжению (КU), когда только один переключатель установлен
в положение, соответствующее логической 1:
Кi = Ro/Ri
2) Кu, когда два переключателя установлены в положения, соответствующие логическим 1:
Kij = Ro :[Ri*Rj/(Ri + Rj)]
3) Ku, когда три переключателя установлены в положения, соответствующие логическим 1:
Кijm = Ro : [Ri*Rj *Rm/ (Ri*Rj + Ri*Rm + Rj*Rm)]
4) Ku, когда четыре переключателя установлены в положения, соответствующие логическим
1:
5) Кijm = Ro : [Ri*Rj *RmRn/ (Ri*RjRm + Ri*RmRn + Rj*RmRn+Ri*RjRn)]
6) Выходное напряжение ЦАП:
Uвых. = Кu*Uоп (В),
где Ku для различных положений переключателей, имитирующих кодовые
комбинации «0» и «1».
Пример расчета:
Исходные данные даны для кодовых комбинаций 0001 и 1111:
1. Переключатель А установлен в положение, соответствующее логической 1
2. Переключатели А, В, С, D, установлены в положения, соответствующие логическим 1
Uвх. = 6 В; R0 = 13,3 кОм; R1 = 200 кОм; R2 = 100 кОм; R3 = 50 кОм; R4 = 25 кОм. Определить
коэффициенты усиления по напряжению ОУ и напряжения на выходе
ЦАП для различных положений переключателей А, В, С, D, имитирующих кодовые комбинации «0»
и «1»
Решение:
1. К1 = 13,3/200 = 0,065
2. Uвых.1 = 0,065*6 = 0,4 (В)
3. К1234 = 13,3 : [(200*100*50*25/(200*100*50 + 200*100*25 + 100*50*25 + 200*50*25)]= 1
4. Uвых.1234 = 1*6 = 6 (В)
Задание:
3.1 Определить коэффициенты усиления по напряжению ОУ и напряжения на выходе ЦАП
для различных положений переключателей А, В, С, D, имитирующих кодовые комбинации
«0» и «1»: 0100, 1100, 1011. Исходные данные:
Uвх. = 6 В; R0 = 13,3 кОм; R1 = 200 кОм; R2 = 100 кОм; R3 = 50 кОм;
R4 = 25 кОм.
Список литературы
1. Келим Ю.М. Типовые элементы систем автоматического управления.
-М,: «Форум - Инфра - М», 2002 г,
2. Шишмарев В.Ю.Автоматика – М.: Издательский центр «Академия», 2005 г.
29
Правила выполнения внеаудиторных самостоятельных работ студентов
При выполнении внеаудиторных самостоятельных работ студентами студент должен:
- строго выполнять весь объем домашней подготовки, указанный преподавателем;
- знать, что выполнение каждой работы проверяется преподавателем;
- при работе с литературой, т.е. при изучении текста учебника, конспекта лекций,
дополнительной литературы отвечать на вопросы подлежащие изучению, делать сообщения на
занятиях, выступать на семинарах, конференциях; представлять рефераты, доклады и получать
соответствующие оценки;
- после прохождения каждой темы изучаемого материала готовиться к ответу на тестовые
опросы с получением соответствующих оценок;
- готовиться к выполнению практических работ, представленных в разработанных
преподавателем «рабочих тетрадях», предусматривающих необходимое оформление расчетной и
графической частей, таблиц, т.е решать задачи по образцу, приведенному в «рабочей тетради»;
- показать готовность к решению задач по образцу и выполнить все практические работы
независимо от того были ли пропущены какие-либо занятий по уважительным или неуважительным
причинам, т.к. преподавателем в учебный журнал выставляется общая оценка за «рабочую тетрадь»,
т.е. за все практические работы.
Требования к внеаудиторной самостоятельной работе студентов
В результате выполнения внеаудиторных самостоятельных работ предусмотренных
программой по дисциплине «Основы автоматики, студент должен:
- уметь работать с литературой на примере тем: Ультразвуковые датчики. Специальные виды
реле. Системы автоматического регулирования;
- быть готовым к тестовым опросам по темам: Контактные, потенциометрические и
термоэлектрические датчики. Индуктивные, магнитоупругие и индукционные датчики.
Тензометрические, емкостные и пьезоэлектрические датчики. Ультразвуковые, акустические и
струнные датчики. Электромагнитное реле постоянного и переменного тока. Специальные виды реле.
Контакторы и магнитные усилители. Исполнительные устройства автоматики. Магнитные усилители.
Реверсивные, многокаскадные и быстродействующие МУ. Бесконтактные магнитные реле и
феррорезонансные стабилизаторы. Системы автоматического регулирования. Дистанционные,
следящие и системы программного управления. Автоматические измерительные системы;
- решать задачи по образцу при подготовке к практическим работам: Определение основных
параметров потенциометрических датчиков. Определение основных параметров индуктивных
датчиков. Определение основных параметров пьезоэлектрического датчика. Определение основных
параметров электромагнитного реле постоянного тока. Определение основных параметров
исполнительных электромагнитных устройств автоматики и магнитных усилителей. Определение
параметров магнитных усилителей с обратными связями. Определение основных параметров
многокаскадных магнитных усилителей. Определение основных параметров феррорезонансного
стабилизатора напряжения. Определение основных параметров следящего привода. Определение
основных параметров цифро-аналогового преобразователя.
30
Контроль результатов внеаудиторных самостоятельных работ студентов.
Формы и методы контроля внеаудиторных самостоятельных работ студентов
Контроль результатов внеаудиторной самостоятельной работы студентов осуществляется в
пределах времени, отведенного на обязательные учебные занятия по дисциплине «Основы
автоматики» и внеаудиторную самостоятельную pa6отy студентов. При этом используется текущий
тестовый контроль, то есть регулярное отслеживание уровня усвоения материала на лекциях и
практических занятиях; самоконтроль, осуществляемый студентом в процессе изучения дисциплины
при подготовке к теоретическим и практическим занятиям, семинарам, конференциям. Проходит
контроль в письменной (тесты), устной (выступления) или смешанной форме (решение задач по
образцу и ответы на контрольные вопросы) с представлением продукта творческой деятельности
студента (доклада, реферата, «рабочей тетради»).
Тестирование осуществляется в письменной форме на местах по вариантам, в каждом из
которых имеется по 4 – 5 вопросов и по три и более ответа на каждый. На ответ каждого вопроса
отводится по одной минуте. Оценки выставляются преподавателем следующим образом: правильные
ответы на все вопросы предполагают оценку «отлично», один неверный ответ – оценку «хорошо»,
два неверных ответа – оценку «удовлетворительно», более двух неверных ответов– оценку
«неудовлетворительно» и доводятся до сведения студентов.
Благодаря подготовке к практическим работам, т.е. решению задач по образцу, студенты
имеют возможность на занятии не только ознакомиться с теоретическими сведениями по изучаемому
материалу, необходимыми формулами для решения задачи, но и решить задачу, ответить на
контрольные вопросы, сдать работу на проверку преподавателю и получить отметку о выполнении.
«+» означает правильность выполнения; «+/-» - имеются небольшие недочеты; «-/+» - грубые
ошибки; «-» - неверное решение и работа возвращается студенту для нового решения.
В качестве форм и методов контроля внеаудиторной самостоятельной работы студентов по
дисциплине «Основы автоматики» используются семинарские и практические занятия, конференции,
консультации, зачеты, тестирование, самоотчеты, защита творческих работ и др.
31