Prostředky automatického řízení

Podobné dokumenty
PROSTŘEDKY AUTOMATICKÉHO ŘÍZENÍ

Prostedky automatického ízení

Prostředky automatického řízení

Osnova přednášky. Univerzita Jana Evangelisty Purkyně Základy automatizace Kvalita regulačního pochodu

Měření vlastností stejnosměrných tranzistorových zesilovačů

OVLÁDACÍ OBVODY ELEKTRICKÝCH ZAŘÍZENÍ

Rezonanční řízení s regulací proudu

Úloha 5 Řízení teplovzdušného modelu TVM pomocí PC a mikropočítačové jednotky CTRL

VY_52_INOVACE_2NOV38. Autor: Mgr. Jakub Novák. Datum: Ročník: 8. a 9.

Laboratorní úloha č.8 MĚŘENÍ STATICKÝCH A DYNAMICKÝCH CHARAKTERISTIK

1. 5. Minimalizace logické funkce a implementace do cílového programovatelného obvodu CPLD

MĚŘENÍ Laboratorní cvičení z měření Měření parametrů tyristoru část Teoretický rozbor

Projekt realizovaný na SPŠ Nové Město nad Metují. s finanční podporou v Operačním programu Vzdělávání pro konkurenceschopnost Královéhradeckého kraje

Měření vlastností střídavého zesilovače

Laboratorní práce č. 3: Měření elektrického proudu a napětí

Obr. 1 Činnost omezovače amplitudy

Profilová část maturitní zkoušky 2015/2016

Měření VA charakteristik polovodičových diod

PŘECHODOVÝ DĚJ VE STEJNOSMĚRNÉM EL. OBVODU zapnutí a vypnutí sériového RC členu ke zdroji stejnosměrného napětí

Neuronové sítě Minimalizace disjunktivní normální formy

MĚŘENÍ Laboratorní cvičení z měření. Měření vlastní a vzájemné indukčnosti, část 3-1-3

FVE 30 kw, regulace každé fáze zvlášť, jedna aku-nádrž, 7 patron 3x1,5kW

Pojistka otáček PO 1.1

Návrh synchronního čítače

Zvyšování kvality výuky technických oborů

Střední průmyslová škola elektrotechnická a informačních technologií Brno

Unipolární tranzistor aplikace

Nejjednodušší, tzv. bang-bang regulace

Obsah DÍL 1. Předmluva 11

BASPELIN MRP Popis obsluhy indikační a řídicí jednotky MRP T2

Logické řízení s logickým modulem LOGO!

Odporový dělič napětí a proudu, princip superpozice

Automatizační technika Měření č. 6- Analogové snímače

Elektronika pro informační technologie (IEL)

2.7 Binární sčítačka Úkol měření:

Střední průmyslová škola elektrotechnická a informačních technologií Brno

MĚŘENÍ JALOVÉHO VÝKONU

MĚŘENÍ Laboratorní cvičení z měření. Měření přechodových dějů, část 3-4-3

MĚŘENÍ Laboratorní cvičení z měření. Měření parametrů tyristoru, část 3-5-4

Teorie úlohy: Operační zesilovač je elektronický obvod, který se využívá v měřící, výpočetní a regulační technice. Má napěťové zesílení alespoň A u

VY_52_INOVACE_2NOV40. Autor: Mgr. Jakub Novák. Datum: Ročník: 9.

Logické řízení výšky hladiny v nádržích

Projekt Pospolu. Sekvenční logické obvody Klopné obvody. Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je Ing. Jiří Ulrych.

Měření výkonu jednofázového proudu

LC oscilátory s transformátorovou vazbou

Laboratorní úloha z předmětu X14 FZP. Stanovení mezní vypínací schopnosti relé v obvodu stejnosměrného proudu

MĚŘENÍ A REGULACE TEPLOTY V LABORATORNÍ PRAXI

OVLÁDÁNÍ PÁSOVÉ DOPRAVY

Základní měření s výchylkovými multimetry Laboratorní cvičení č. 1

MĚŘENÍ Laboratorní cvičení z měření Měření přechodových dějů část Teoretický rozbor

PŘECHODOVÝ JEV V RC OBVODU

Elektronické praktikum EPR1

5. A/Č převodník s postupnou aproximací

Základy logického řízení

Harmonický ustálený stav pokyny k měření Laboratorní cvičení č. 1

Střední průmyslová škola elektrotechnická a informačních technologií Brno

DIGITÁLN LNÍ OBVODY A MIKROPROCESORY 1. ZÁKLADNÍ POJMY DIGITÁLNÍ TECHNIKY

Zapojení teploměrů. Zadání. Schéma zapojení

PROTOKOL O LABORATORNÍM CVIČENÍ - AUTOMATIZACE

Témata profilové maturitní zkoušky

Cíle. Teoretický úvod. BDIO - Digitální obvody Ústav mikroelektroniky. Úloha č. 5. Student. Řešení komplexního úkolu kombinační logikou Chemická nádrž

Oscilátory. Návod k přípravku pro laboratorní cvičení v předmětu EO.

Střední průmyslová škola elektrotechnická a informačních technologií Brno

Měření základních vlastností logických IO TTL

Elektronické součástky - laboratorní cvičení 1

MĚŘENÍ Laboratorní cvičení z měření. Měření parametrů logického obvodu, část 3-6-5

Logické řízení. Náplň výuky

2 Ovládání osvětlení pomocí impulzního a časového relé

Hlídače HJ1xx, HJ3xx proudového maxima, hlavního jističe. Uživatelský návod

7. Měření na elektrických přístrojích

Test. Kategorie M. 1 Na obrázku je průběh napětí, sledovaný osciloskopem. Jaké je efektivní napětí signálu?

KZPE semestrální projekt Zadání č. 1

1.3 Bipolární tranzistor

1.6 Operační zesilovače II.

Systém vykonávající tlumené kmity lze popsat obyčejnou lineární diferenciální rovnice 2. řadu s nulovou pravou stranou:

1. Navrhněte a prakticky realizujte pomocí odporových a kapacitních dekáda derivační obvod se zadanou časovou konstantu: τ 2 = 320µs

Magnetické pole cívky, transformátor vzorová úloha (SŠ)

Základy elektrického měření Milan Kulhánek

Číslicové obvody základní pojmy

Schmittův klopný obvod

Hlídače HJ103RX, HJ306RX proudového maxima, hlavního jističe. Uživatelský návod

11. Odporový snímač teploty, měřicí systém a bezkontaktní teploměr

Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Ostatní speciální motory. Asynchronní motor s měničem frekvence Autor:

V následujícím obvodě určete metodou postupného zjednodušování hodnoty zadaných proudů, napětí a výkonů. Zadáno: U Z = 30 V R 6 = 30 Ω R 3 = 40 Ω R 3

MĚŘENÍ Laboratorní cvičení z měření. Měření na elektrických strojích - transformátor, část 3-2-4

CO OČI NEVIDÍ POMŮCKY NASTAVENÍ MĚŘICÍHO ZAŘÍZENÍ. Vzdělávací předmět: Fyzika. Tematický celek dle RVP: Elektromagnetické a světelně děje

Střední průmyslová škola elektrotechnická a informačních technologií Brno

8= >??> A A > 2= B A 9DC==

Hlídače SCHRACK HJ103RX, HJ306RX proudového maxima, hlavního jističe. Uživatelský návod

DUM 06 téma: KLO hradla CMOS výklad

Úloha 9. Stavové automaty: grafická a textová forma stavového diagramu, příklad: detektory posloupností bitů.

FVE 28 kw, regulace každé fáze zvlášť

Analogově-číslicové převodníky ( A/D )

Návrh konstrukce odchovny 2. dil

Regulace napětí automobilového alternátoru

Základy logického řízení

HLUK. Cílem pokusu je měření hladiny hluku způsobeného ohřevem vody v rychlovarné konvici z počáteční teploty do bodu varu pomocí zvukového senzoru.

Úloha 1: Zapojení integrovaného obvodu MA 7805 jako zdroje napětí a zdroje proudu

Prostředky automatického řízení Úloha č.5 Zapojení PLC do hvězdy

Pracovní list žáka (SŠ)

Transkript:

Vysoká škola báňská Technická univerzita Ostrava Fakulta strojní Katedra automatizační techniky a řízení Prostředky automatického řízení Měření č. 1 - Dvoupolohová regulace Vypracovali: Pavel Matoška Lukáš Plch

Zadání: 1. Zapojte laboratorní úlohu dle schématu. 2. Zjistěte a zhodnoťte přesnost a kvalitu regulace v závislosti na poloze senzoru v regulované soustavě. Teoretický úvod:: Diskrétní dvoupolohová regulace je nejrozšířenějším a nejjednodušším typem regulace. Lze se s ní setkat i v domácích spotřebičích např. v žehličce, chladničce apod. Podstatou této regulace je udržování regulované veličiny mezi horní a dolní mezí. Nejlépe lze regulace vysvětlit na časovém průběhu regulované veličiny y, např. na teplotě. Obr. 1 a) Průběh regulované veličiny y při dvoupolohové regulaci b) Průběh akční veličiny u pří dvoupolohové regulaci V době zahájení regulace dojde k sepnutí akční veličiny u (příkon do topného tělesa), neboť regulovaná veličina y je pod horní i dolní mezí. Teplota postupně roste a v okamžiku t1 dosáhne horní meze, pří které dojde ke skokové změně akční veličiny na nulu a tím k odpojení příkonu od topného tělesa. Teplota klesá od bodu 1 do bodu 2. Podstatou dvoupolohové regulace je udržováni regulované veličiny y ve vytyčeném rozmezí, a proto při poklesu na dolní mez se musí opět sepnout topný příkon. To nastane v čase t2, jak je vidět na Obr. 1. K dvoupolohové regulaci je zapotřebí dvoupolohový regulátor, jehož výstupní signál u nabývá pouze dvou hodnot a to 1 nebo 0 (topný příkon je sepnut/rozepnut). Jeho vstupní veličinou je informace snímače teploty o skutečné teplotě regulované soustavy. Regulátor je typu Zepakomp, snímač teploty je typu B 511. Výstupní signál regulátoru Zepakomp je nevýkonový, proto k sepnutí/rozepnutí elektrického příkonu do regulované soustavy slouží triakový výkonový clen XJ 4501. Tento člen současně zajišťuje elektrické oddělení obvodu regulátoru od spínaného výkonového obvodu optoelektrickou vazbou. V tomto odstavci si ukážeme praktické použití Karnaughovy mapy pri návrhu

jednoduchého logického sekvenčního obvodu dvoupolohového regulátoru. Regulátor Zepakomp (Obr. 2) obsahuje měřicí magnetoelektrické ústrojí o rozsahu 0 10 Volt, diskrétní snímač dolní meze Sd, stejný snímač horní meze Sh, sadu výstupních relé a napájecí zdroj. Zvyšuje-li se vstupní stejnosměrné napětí, dosáhne pří jeho určité hodnotě kovová clona aktivní zóny snímače dolní meze Sd. Výstup snímače se skokové překlopí, a tím se sepne relé Rd, které překlopí své kontakty (do původní polohy d1 - d2 na polohu d3 - d2). Roste-li napětí dál, zůstává situace nezměněna, k překlopení relé do původní polohy dojde zase jen tehdy, poklesne-li napětí pod překlápěcí hodnotu pro tento snímač. U snímače horní meze Sh, je situace naprosto obdobná. Oběma snímači lze mechanicky pohybovat, a tím měnit horní a dolní mez. Pohyb se děje otáčením šroubku na celním panelu, současně je viditelný pohyb těchto mezí červenými jazýčky na stupnici. Zepakomp dává tedy informaci o tom, zda je napětí na něj přiváděné pod dolní mezí, mezi dolní a horní mezí, anebo nad horní mezí. Obr. 2 Vnitrní uspořádání regulátoru Zepakomp (pohled shora) Zaveďme si pro tyto situace dvě logické proměnné, které označíme pod (dolní mezi) a nad (horní mezí). Budou mít hodnotu 1, pokud budou pravdivé. Vyjádřeme to pravdivostní tabulkou: Měřené napětí Pod Nad Pod dolní mezí 1 0 Mezi oběma mezemi 0 0 Nad horní mezí 0 1 Pod dolní a současně nad horní mezí Situace nemůže nastat Tab. 1 Možné stavy Situace v posledním řádku logické tabulky nemůže nastat. Tři reálně možné kombinace proměnných pod a nad dávají tedy informaci o tom, ve kterém ze tři úseku stupnice regulátoru je přiváděné napětí. Toto napětí je přímo úměrné teplotě

soustavy a je poskytováno obvody snímače teploty B 511 a převodníkem proudu na napětí I/U. Samotné zjištění (na základe kombinací signálu pod a nad z Tab. 1), zda je teplota v daných mezích ještě nestačí k rozhodnutí, má-li se sepnout topný příkon či nikoli, z Obr. 1a totiž vidíme, že, ačkoliv je teplota y v daných mezích, střídavě se příkon spíná (křivky 2-3, 4-5) a rozpíná (1-2, 3-4). Je proto nutno vzít v potaz další, třetí logickou proměnou, která bude vystihovat momentální stav výstupu logického sekvenčního obvodu. Tuto proměnou nazveme, topí. Bude mít hodnotu 1, když topný příkon bude sepnut. Protože vystihuje momentální stav výstupu celého logického obvodu, je nutno ji z tohoto výstupu přivést na vstup jako zpětnou vazbu. Obr. 3 Principielní zapojení sekvenčního logického obvodu Karnaughovy mapu a posléze i schéma zapojeni kombinačního logického obvodu získáme z pravdivostní tabulky, kterou sestavíme prostým uvážením, jak má vypadat, další stav výstupu pro hodnoty vstupu (pod, nad, topí), v příslušném řádku Tab. 2. Např. z prvního řádku tabulky je zřejmé, že se jedná o stav, kdy je teplota v příslušných mezích (pod = 0 a nad = 0) a topný příkon je vypnut (topí = 0). V Obr. 1a jde např. o křivky 1-2, 3-4. Je zřejmé, že teplota soustavy má klesat dále, tj. výstup - 0, nezapne se topný příkon. Tento stav bude trvat až do okamžiku, kdy teplota poklesne pod dolní mez (pod nabude hodnoty 1). Takto jednoduše lze získat všechny další řádky tabulky. Poslední dvě situace vyjádřené dvěma posledními řádky nemohou nastat, měřená veličina nemůže být součastně pod dolní a nad horní mezí. Proto je lhostejné, jakých hodnot zde nabude výstup, vyjádřeno je to symbolem X. Z této tabulky plyne následující Karnaughova mapa logické funkce: pod nad topí výstup 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 X 1 1 1 X Tab. 2 Pravdivostní tabulka sekvenčního logického obvodu

Tab. 3 Karnaughova mapa logické funkce dvoupolohové regulace Symboly X vhodně nahradíme a vhodně vyjádříme logickou funkcí výstup:

S použitím pravidel Booleovy algebry pak dále upravíme na tvar: Z tohoto vztahu plyne zapojení na Obr. 4 složené za dvou invertoru a tří součinových hradel NAND. Z důvodů vstupního obvodu triasového spínače XJ 4501 bylo nutno použít hradla s výstupem typu otevřený kolektor. Obr. 4 Detailní zapojení sekvenčního logického obvodu Obr. 5 Celkové schéma zapojení laboratorní úlohy Postup práce: 1. Zapojíme úlohu podle Obr. 5. Pokud je zapojena, zkontrolujeme správnost zapojení. Zapneme napájecí napětí laboratorního stolu. 2. Podle bodu 2 v zadání zjišťujeme přesnost a kvalitu regulace při různých vzdálenostech senzoru od regulované soustavy. Regulovanou soustavou je žárovka. Provedeme měření alespoň pro tri vzdálenosti senzoru od žárovky. Zapisujte si i nastavení horní a dolní meze na stupnici regulátoru. Porovnejte jak přesně je teplota regulována při různých polohách senzoru v soustavě (žárovce), k jak velkým překmitům nad horní eventuálně dolní mez dochází. Velikost těchto překmitu vyjádřete v % z rozmezí. Zdůvodněte to v závěru protokolu z laboratorního cvičení. Výpis z jednotky CTRL zpracujte a podrobně popište, vyneste osy, měřítka, zakreslete hodnoty horní adolní meze, které jste nastavili na regulátoru Zepakomp 70.

Naměřené grafy 3,50 2,50 1,50 0,50-0,50 0 50 100 150 200 250 Vzdálenost senzoru 0 mm teplota 30 C 3,50 2,50 1,50 0,50-0,50 0 50 100 150 200 250 300 350 Vzdálenost senzoru 10 mm teplota 30 C

3,50 2,50 1,50 0,50 0 50 100 150 200 250 300 350-0,50 Vzdálenost senzoru 20 mm teplota 30 C 4,50 3,50 2,50 1,50 0,50-0,50 0 50 100 150 200 Vzdálenost senzoru 0 mm teplota 40 C

4,500000 0000 3,500000 0000 2,500000 0000 1,500000 0000 0,500000 0000 0-0,500000 50 100 150 200 250 Vzdálenost senzoru 10 mm teplota 40 C 4,50 3,50 2,50 1,50 0,50-0,50 0 50 100 150 200 250 Vzdálenost senzoru 20 mm teplota 40 C

6,00 0 20 40 60 80 100 120 - Vzdálenost senzoru 0 mm teplota 55 C 6,00-0 20 40 60 80 100 120 140 Vzdálenost senzoru 10 mm teplota 55 C

6,00 0 20 40 60 80 100 120 140 160 - Vzdálenost senzoru 20 mm teplota 55 C 8,00 7,00 6,00-0 20 40 60 80 100 120 Vzdálenost senzoru 0 mm teplota 70 C

8,00 7,00 6,00 0 20 40 60 80 100 120 140 - Vzdálenost senzoru 10 mm teplota 70 C 8,00 7,00 6,00-0 20 40 60 80 100 120 140 160 Vzdálenost senzoru 20 mm teplota 70 C

1 9,00 8,00 7,00 6,00 0-20 40 60 80 100 120 140 160 Vzdálenost senzoru 0 mm teplota 90 C 1 9,00 8,00 7,00 6,00-0 20 40 60 80 100 120 140 Vzdálenost senzoru 10 mm teplota 90 C

1 9,00 8,00 7,00 6,00 0-50 100 150 200 250 300 Vzdálenost senzoru 20 mm teplota 90 C

Závěr: Zapojili jsme úlohu a započali měření. Používali jsme program WinCTRL, který pomocí jednotky CTRL komunikoval s úlohou. Naměřené hodnoty, které nám program uložil do souboru, jsme exportovali do excellovského souboru a uložili.měřili jsme na pěti různých teplotách (30, 40, 55, 70 a 90 C) a ve třech různých vzdálenostech od žárovky. Z měření jsme si odnesli zjištění, že rychlost ochlazování je přímo závislé teplotě žárovky, tj. čím větší je teplota žárovky, tím rychleji se ochlazuje. Také záleží na vzdálenosti snímače od žárovky. Čím větší je vzdálenost, tím větší je rozdíl naměřený na snímači a přímo na žárovce. Překmity byly vyšší pod dolní mezí(průměrně 10%), než nad horní mezí( průměrně do 3%).