5. WZMACNIACZ I REGULATOR ELEKTRONICZNY Cel zdni: Poznnie podstwowych włściwości i zstosowń niektórych elektronicznych elementów utomtyki: trnzystor, stbilistor, fotorezystor, przekźnik elektromgnetycznego, czwórnik RC. Bdnie sttycznych i dynmicznych włściwości elektronicznego, mikroprocesorowego regultor impulsowego. 5.1. UKŁAD POMIAROWY Schemt ukłdu pomirowego przedstwi rysunek 4.1. W gnieździe pomirowym G może być umieszczony trnzystor T, stbilistor S lub rezystor R. Podczs doświdczeń z trnzystorem, jego obwód kolektor-emiter jest zsilny z sieci elektrycznej przez trnsformtor TR, mostkowy prostownik pełnookresowy M i filtr wygłdzjący RC. Wrtość npięci U CE może być nstwin dzielnikiem (wieloobrotowym potencjometrem) P 2 i mierzon woltomierzem. Woltomierz U CE posid trzy zkresy pomirowe z mnożnikmi wskzń x0,1, x1 i x3 V, przełączne wtyczką. Wrtość ntężeni prądu I CE w obwodzie kolektor jest mierzon milimperomierzem. U 230V W 1 230V R R 230V Rys. 5.1. Schemt ukłdu pomirowego wzmcnicz i regultor elektronicznego
2 Obwód bz-emiter trnzystor jest zsilny z ogniw O przez nstwiny dzielnik (potencjometr) P 1 i miernik ntężeni prądu I BE. W opisnym ukłdzie pomirowym możn określć wzjemne relcje między npięciem U CE, prądem I CE orz prądem I BE, czyli bdć chrkterystykę sttyczną (włściwości wzmcnijące) trnzystor. W obwód kolektor trnzystor może być włączone (po rozwrciu gnizd Z Z) uzwojenie przekźnik elektromgnetycznego PK, sterującego świeceniem lmpki L 2. W obwód bzy może być też włączny (po rozwrciu gnizd X X) dwucewkowy trnsformtorowy czujnik przesunięci liniowego CP lub inny czujnik. W czsie doświdczeń z rezystorem, mierniki U CE i I CE mierzą npięcie orz ntężenie prądu płynącego przez rezystor, umożliwijąc sprwdzenie liniowości ukłdu pomirowego. Podczs doświdczeń ze stbilistorem, miernik U CE mierzy npięcie wsteczne U R, miernik I CE prąd wsteczny I R stbilistor. W tkim ukłdzie pomirowym możn bdć włściwość stbilizowni npięci przez stbilistor. W ukłdzie pomirowym znjduje się również inercyjny czwórnik RC, połączony z woltomierzem cyfrowym MC. Łącząc gnizd +P i P wejści czwórnik ze źródłem npięci stłego +U z i U z łdujemy kondenstor C do określonego npięci i nstępnie po przerwniu obwodu zsiljącego (skokowym wymuszeniu spdku npięci łdującego kondenstor do zer) możemy bdć w funkcji czsu chrkterystykę dynmiczną rozłdowywni kondenstor przez rezystncję R. Osobnym elementem ukłdu pomirowego jest elektroniczny, mikroprocesorowy, impulsowy regultor tempertury RE z rezystncyjnym, pltynowym (Pt-100) czujnikiem tempertury TP, umieszczonym wrz z cieczowym termometrem wzorcowym TC w termosie TM wypełnionym olejem o stłej temperturze (y). Zmienijąc zdny poziom tempertury wrtość zdną regultor (w), możn zmienić odchylenie regulcji (e = w - y) i bdć sttyczne orz dynmiczne włściwości regultor (ptrz [1], rozdz. 17.1.1. i 18.1.3). Wszystkie zewnętrzne obwody elektryczne ukłdu są zsilne obniżonym npięciem (mksimum 24 V), bezpiecznym w przypdku dotknięci instlcji ręką.
3 5.2. CHARAKTERYSTYKA STATYCZNA TRANZYSTORA Umieścić w gnieździe pomirowym trnzystor T (n specjlnym wtyku, trzy elektrody: kolektor C, bz B, emiter E, emiter oznczony występem). Jest to trnzystor krzemowy średniej mocy, n-p-n, typu BC-211, z luminiowym rditorem odprowdzjącym ndmir ciepł. Zmknąć obwód bz-emiter trnzystor przez zwrcie gnizd X X orz wyłączyć z obwodu kolektor-emiter uzwojenie przekźnik PK przez zwrcie gnizd Z Z. Pokrętł obu potencjometrów P 1 i P 2 przekręcić w lewo do oporu i włączyć wyłącznikiem W 1 zsilnie cłego ukłdu pomirowego. Powinn zświecić się lmpk sygnlizcyjn L 1. Przygotowć nstępującą tbelę: Tbel 5.1. Wyniki pomirów chrkterystyki ststycznej trnzystor Kolektor Npięcie kolektor U CE [V] 1 6 12 18 Bz Prąd kolektor I CE [ma] Prąd bzy I BE [µa] 20 40 60 80 100 120 140 Pokrętłem potencjometru P 2 nstwić wrtość npięci U CE = 1V (zwrócić uwgę n możliwość przełączni zkresów npięć). Potencjometrem P 1 nstwić wrtość prądu bzy I BE = 20 µa. Ze względu n wzjemny wpływ U CE i I BE, ewentulnie skorygowć nstwione wrtości. Zmienijąc pokrętłem potencjometru P 1 prąd bzy od 20 do 140 µa co 20 µa, odczytywć odpowiednie wrtości prądu kolektor I CE, wypełnijąc kolumnę 1 tbeli. Gdyby wrtość I CE przekroczył 15 ma (zkres pomirowy milimperomierz), kolumny tbeli dlej już nie wypełnić.
4 Powtórzyć pomiry, zmienijąc pokrętłem potencjometru P 1 prąd bzy od 20 do 140 µa co 20 µa i nstwijąc kolejno npięci U CE = 6, 12 i 18 V (przełączć zkresy woltomierz). Ze względu n wzjemny wpływ U CE i I BE, ewentulnie korygowć nstwione wrtości. Gdyby wrtość I CE przekroczył 15 ma (zkres pomirowy milimperomierz), kolumny tbeli dlej już nie wypełnić i przejść do kolejnego npięci U CE! 5.3. TRANZYSTOROWY WZMACNIACZ PRZEKAŹNIKOWY Nstwić I BE = 0 µa. Wyjmując przewód z wtyczkmi z gnizd Z Z włączyć w obwód kolektor trnzystor uzwojenie przekźnik elektromgnetycznego (przewód z wtyczkmi dotychczs zwierł uzwojenie przekźnik i prąd przez nie nie płynął ptrz schemt n rys. 5.1). Woltomierz U CE włączyć n zkres x3 i nstwić npięcie U CE n mksimum czyli ok. 24 V). Pokrętłem P 1 zmienić kilkkrotnie, powoli, w obu kierunkch wrtości prądu bzy I BE trnzystor i znotowć dwie chrkterystyczne wrtości prądu I CE płynącego przez uzwojenie przekźnik elektromgnetycznego: prąd zdziłni prąd zwlnini Różnic I zd I zw = I h I zd njmniejszy prąd, przy którym przekźnik zwier styki (zświecenie się lmpki L 2 przy zwiększniu prądu I CE ), I zw njwiększy prąd, przy którym przekźnik zwlni styki (zgśniecie lmpki L 2 przy zmniejszniu prądu I CE ). jest prądem histerezy dziłni przekźnik. 5.3.1. FOTOELEKTRYCZNY PRZETWORNIK PRZESUNIĘCIA Nstwić I BE = 0 µa. Do gnizd X X podłączyć fotorezystor (rezystor wykonny z sirczku kdmu CdS, którego rezystncj jest funkcją ntężeni oświetleni). Pozostwić mksymlną wrtość npięci U CE. Wycelowć fotorezystor n jsne okno lub n lmpę oświetleniową i tk dobrć wrtość prądu I BE, żeby przekźnik regowł n zsłninie fotorezystor. Żdnych wrtości nie trzeb notowć! Otrzymliśmy prosty ukłd dwupołożeniowego (dyskretnego) fotoelektrycznego przetwornik przesunięci liniowego.
5 5.3.2. KONDUKTOMETRYCZNY PRZETWORNIK POZIOMU CIECZY Zmist fotorezystor włączyć w gnizd X X dwie miedzine blszki elektrody. Przy ndl mksymlnym npięciu U CE, nstwić pokrętłem corz większe wrtości prądu I BE i znurzć elektrody w zleweczce z wodą wodociągową (nie destylowną!). Doprowdzić do regowni przekźnik n znurznie elektrod w wodzie. Żdnych wrtości nie trzeb notowć! Otrzymliśmy prosty ukłd dwupołożeniowego, dyskretnego, konduktometrycznego przetwornik poziomu cieczy. 5.3.3. TRANSFORMATOROWY PRZETWORNIK PRZESUNIĘCIA Wrtość prądu I BE zmniejszyć do zer. W gnizd X X włożyć wtyczki Y Y indukcyjnego, trnsformtorowego czujnik przesunięci ( + w stronę bzy trnzystor). Nstwijąc pokrętłem I BE corz większe wrtości prądu, doprowdzić do włączni się przekźnik w obwodzie kolektor trnzystor, przy wkłdniu i wyjmowniu żelznego rdzeni z cewek czujnik. Otrzymliśmy prosty ukłd dwupołożeniowego, dyskretnego przetwornik przesunięci liniowego. Zwrócić uwgę n zleżność prądu z czujnik (I BE ) od położeni rdzeni w cewkch mksimum I BE przy symetrycznym położeniu rdzeni, minimum przy wysuniętym rdzeniu. Żdnych wrtości nie trzeb notowć! 5.4. ELEKTRONICZNA STABILIZACJA PRĄDU I NAPIĘCIA 5.4.1. REZYSTOR W OBWODZIE PRĄDU STAŁEGO Wrtość npięci z zsilcz zmniejszyć potencjometrem P 2 do zer, zewrzeć gnizd Z Z i umieścić w gnieździe pomirowym wtyk z rezystorem. Podwyższjąc npięcie z zsilcz od 0 co 2 V, notowć w tbelce wrtości prądu płynącego przez rezystor. Pomiry zkończyć, jeżeli ntężenie prądu przekroczy 15 ma. Zgodnie z prwem Ohm, zleżność I = f (U ) powinn być liniow. 5.4.2. DZIAŁANIE STABILISTORA Wrtość npięci z zsilcz zmniejszyć potencjometrem P 2 do zer. Umieścić w gnieździe pomirowym stbilistor (n specjlnym wtyku, dwie elektrody nod A i ktod K, nod oznczon występem). Jest to specjln diod krzemow (tzw. diod Zener) typu BZP-611, polryzown w kierunku zporowym ( + n ktodę). Diod t zczyn przewodzić
6 prąd elektryczny dopiero po przekroczeniu npięci stbilizcji U S, włściwego dl jej typu. Jest więc to element nieliniowy, nie stosujący się do prw Ohm, stbilizujący wrtość npięci. Wykonć pomiry prądu wstecznego stbilistor (I R ), podwyższjąc npięcie wsteczne U R od zer co 2 V. Jeżeli npięcie U R przestnie wzrstć mimo obrcni pokrętłem potencjometru (wejście w zkres stbilizcji), nleży kontynuowć pomiry, zmienijąc wrtości prądu I R od 0 do 10 ma co 2 ma i ndl notując w tbelce wrtości I R orz U R. 5.4.3. TRANZYSTOR JAKO STABILIZATOR PRĄDU Obniżyć pokrętłem potencjometru P 2 npięcie z zsilcz do zer. Zewrzeć gnizd X X (gnizd Z Z również zwrte). Umieścić w gnieździe pomirowym trnzystor i nstwić pokrętłem P 1 prąd bzy I BE = 30 µa. Nie poruszjąc pokrętł P 1 wykonć pomiry prądu kolektor I CE dl npięć U CE zmieninych od 0 do 18 V co 2 V. Ze względu n wzjemny wpływ U CE i I BE, ewentulnie skorygowć nstwione wrtości. Powtórzyć pomiry po nstwieniu I BE = 50 µa. Trnzystor w bdnym ukłdzie jest również elementem nieliniowym, tym rzem stbilizującym wrtość ntężeni prądu. 5.5. WŁAŚCIWOŚCI DYNAMICZNE INERCYJNEGO CZWÓRNIKA RC Wyjąć trnzystor z gnizd pomirowego, woltomierz npięci z zsilcz włączyć n zkres x1. Npięcie z zsilcz zmniejszyć do zer. Przewodmi z wtyczkmi połączyć czwórnik RC (gnizd +P i P) z zsilczem (gnizd +U i U ) plus do plus, minus do minus. Obrcjąc brdzo wolno pokrętłem nstwini npięci z zsilcz (P 2 ), nstwić n woltomierzu cyfrowym wskzni 2,50 ± 0,01 V. Jeżeli npięcie wejściowe czwórnik oznczymy przez U x, npięcie wyjściowe przez U y, to otrzymliśmy U y = U x = 2,50 V. W momencie τ = 0 uruchomić sekundomierz i wyjąć wtyczkę przewodu zsilcz z gnizd +P czwórnik RC. W tej chwili U x = 0, U y = 2,50 V i kondenstor C zczyn rozłdowywć się przez rezystncję R od npięci U y do zer. Co 10 sekund notowć wskzni woltomierz cyfrowego, ż do osiągnięci U y = 0,00 V. Powyższe pomiry powtórzyć, po nłdowniu kondenstor do wyższego npięci U y = U x = 3,50 ± 0,01 V.
7 5.6. WŁAŚCIWOŚCI STATYCZNE I DYNAMICZNE ELEKTRONICZNEGO REGULATORA IMPULSOWEGO Bdny regultor typu AR-614 produkcji firmy APAR jest nowoczesnym, elektronicznym, mikroprocesorowym regultorem tempertury z rezystncyjnym czujnikiem pomirowym (rezystor pltynowy Pt-100 o rezystncji 100 Ω w temp. 0 o C) i dwupołożeniowym wyjściem przekźnikowym do sterowni np. grzejnikiem elektrycznym w regulownym obiekcie. Regultor m chrkterystykę impulsową (ptrz [1], rozdz. 18.1.3), któr może być wykorzystywn w sposób bezpośredni (jk w tym przypdku) lub w rzie potrzeby może być wynikiem dziłni lgorytmu PID z opcją ręcznego lub smoczynnego doboru nstw z wykorzystniem logiki rozmytej (ng. fuzzy logic). Regultor może też być wykorzystny jko klsyczny regultor dwupołożeniowy z precyzyjnie nstwiną histerezą. Chrkterystykę sttyczną stłowzrostową impulsowego regultor tempertury pokzno n rys. 5.2. τ τ b Rys. 5.2. Chrkterystyk sttyczn stłowzrostow impulsowego regultor tempertury (τ czs włączeni grzejnik, τ b czs wyłączeni grzejnik, T im okres impulsowni, A, N średni moc grzejnik) W regultorze impulsowym wyjściow wielkość regulując u jest równ współczynnikowi wypełnieni impulsów A: τ u = A = 100 = τ + τ gdzie τ czs włączeni grzejnik τ b czs wyłączeni grzejnik. b f ( e = w y) [%] (5.1)
8 Jednocześnie: τ + τ b = T im = const. (5.2) gdzie T im okres impulsowni. W zleżności od różnicy miedzy wielkością regulowną y i wielkością zdną w (obie te wielkości są wyświetlne w regultorze), regultor zmieni wrtość współczynnik A proporcję między czsem włączeni i czsem wyłączeni grzejnik, który mógłby podgrzewć ciecz w termosie TM (rys. 5.1). Sum obu czsów okres impulsowni T im jest stł. Okres impulsowni T im powinien być zncznie krótszy od stłej czsowej obiektu regulcji (T lub T z ), co ogrniczy whni regulownej tempertury. W nszym regultorze zprogrmowno jego brdzo młą wrtość, wynoszącą 10 s. Dziłnie ukłdu impulsowej regulcji tempertury możn przenlizowć w oprciu o wykres chrkterystyki sttycznej regultor, przedstwiony n rysunku 5.2. W zleżności od wrtości odchyleni regulcji, regultor cyklicznie włącz i wyłącz zsilnie grzejnik, który mógłby podgrzewć obiekt regulcji. Przy temperturze w obiekcie równej lub wyższej od zdnej (e = w y 0), czs włączeni grzejnik τ będzie równy 0 i wykorzystnie mocy grzejnik będzie wynosiło N = 0% N mx. Jeśli tempertur w obiekcie regulcji będzie spdł w porównniu z temperturą zdną, czs włączeni grzejnik τ będzie wzrstł, czs wyłączeni τ b mlł (przy zchowniu wrunków τ + τ b = T im = const.) proporcjonlnie do wrtości odchyleni regulcji e, ż do przekroczeni grnicy tzw. zkresu proporcjonlności (X p ), kiedy to czs τ osiągnie nieskończoność (τ b = 0) i grzejnik będzie stle włączony (N = 100% N mx ). Anlizując wykres N = f (e) n rys. 5.2 możn stwierdzić, że mimo nieciągłego, impulsowego chrkteru sygnłu wyjściowego regultor, inercyjny ukłd regulcji tempertury, w którym zostnie on zstosowny, m w pewnym zkresie wrtości e chrkterystykę ciągłą, proporcjonlną. Zkres ten, wyrżony w procentch cłego zkresu zmin e (lub y), nzyw się tk jk w regultorch nlogowych zkresem proporcjonlności X p. Poz zkresem proporcjonlności, chrkterystyk sttyczn regultor impulsowego odpowid chrkterystyce regultor dwupołożeniowego (ptrz [1], rozdz. 18.1.1). Przyjrzeć się wyświetlczowi regultor mikroprocesorowego RE. Dolny wyświetlcz (zielony) wskzuje nstwiną pokrętłem temperturę zdną w, ntomist wyświetlcz górny (czerwony) wskzuje temperturę regulowną y. Poniewż do gnizd wejściowych regultor nie jest jeszcze podłączony czujnik tempertury, wyświetlcz ten sygnlizuje ten nienormlny stn poziomymi kreskmi.
9 Do gnizd R R wejści regultor włożyć wtyczki czujnik tempertury Pt-100, umieszczonego wrz z cieczowym termometrem wzorcowym w stłej temperturze y (w termosie wypełnionym olejem). Górny wyświetlcz zcznie wskzywć temperturę cieczy w termosie. Zwrócić uwgę n występownie w obwodzie pomirowym stłej rezystncji linii R L, tworzonej przez rezystncję dwóch przewodów łączących czujnik z przetwornikiem i kompensownej utomtycznie w regultorze. Chrkterystyką sttyczną regultor jest funkcj: u = f(w y) = f(e), gdzie e jest odchyleniem regulcji, w jest wrtością zdnej tempertury, nstwioną w regultorze i wskzywną przez cyfrowy (dolny) jego wskźnik, y jest wrtością wielkości regulownej (tempertury oleju w termosie), w nszym przypdku stłą, którą możn odczytć z cyfrowego (górnego) wskźnik regultor. Wielkość regulując u jest w przypdku regultor impulsowego równ współczynnikowi wypełnieni impulsów A (rys. 5.2 i równnie 5.1). W zleżności od różnicy miedzy wielkością regulowną y i wielkością zdną w, regultor zmieni wrtość A proporcję między czsem włączeni i wyłączeni. W nszym przypdku ukłd regulcji nie posid urządzeni wykonwczego (grzejnik), będziemy więc go bdć w ukłdzie otwrtym, bez zmknięci pętli sprzężeni zwrotnego. Znotowć wrtość tempertury t yc w obiekcie regulcji, odczytną z termometru cieczowego z dokłdnością 0,5 C. Odczytć i znotowć wrtość tempertury t y w obiekcie regulcji, wskzywną w regultorze (górny wskźnik). Terz, zpmiętując wskzni tempertury t y = y, nleży tk zmienić zdną temperturę w = t w nstwiną pokrętłem regultor (po chwilowym jego wciśnięciu) i odczytywną z dolnego wyświetlcz regultor, żeby odchylenie regulcji e = w y = t w t y, przy t y = const. wynosiło kolejno: 1,0, 0, +1,0, +2,0, +3,0, +4,0, +5,0, +6,0, +7,0 i +8,0 o C. Po kżdej zminie wrtości w nleży wcisnąć n chwilę pokrętło w celu jej zpmiętni i odczekć kilk sekund n ustlenie się prcy regultor. Przy kżdej nstwionej wrtości e, używjąc sekundomierz, trzeb określić dw chrkterystyczne odstępy czsu: τ czs trwni złączeni npięci n wyjściu regultor (świeci się lmpk u ) orz τ b czs trwni wyłączeni npięci n wyjściu regultor (lmpk u regultor zgszon).
10 Nleży zmierzyć (njlepiej z dokłdnością ± 0,5 s) po trzy czsy τ i τ b orz obliczyć ich średnie rytmetyczne. Jeżeli wrtość τ b przekrcz 30 s (tk będzie np. w przypdku e 0) przyjąć, że τ = 0 (A = 0%) i przejść do nstępnej wrtości e. Jeżeli wrtość τ przekrcz 30 s przyjąć, że τ b = 0 (A = 100%) ptrz równnie 5.1 i przejść do nstępnej wrtości e. Wszystkie wyniki pomirów zebrć w tbelce. 5.7. ZAKOŃCZENIE ZADANIA W regultorze impulsowym ustwić pokrętłem wrtość e n zero (t w = t y ). Wyłączyć wyłącznik W 1. Zewrzeć gnizd X X orz Z Z. Odłączyć od gnizd Q Q przewody czujnik tempertury. Pozostłe przewody, trnzystor, rezystor, stbilistor, fotorezystor, elektrody konduktometryczne włożyć do pudełk. 5.8. OPRACOWANIE WYNIKÓW DOŚWIADCZEŃ 5.8.1. CHARAKTERYSTYKA STATYCZNA TRANZYSTORA Korzystjąc z wyników doświdczeń z punktu 5.2, sporządzić n poziomym rkuszu ppieru o formcie A-4 (njlepiej ręcznie, n ppierze milimetrowym), we wspólnym ukłdzie współrzędnych wykres chrkterystyki sttycznej trnzystor f ( ) I = przy wszystkich CE I BE nstwinych wrtościch U CE. Obliczyć wrtość współczynnik wzmocnieni β trnzystor w bdnym ukłdzie, według wzoru: I I CE β = (5.3) BE Obliczenie wykonć dl npięci U CE = 18 V orz dowolnych dwóch sąsiednich wrtości I BE n prostoliniowym, środkowym odcinku wykresu chrkterystyki sttycznej trnzystor. Uwg n różne jednostki I CE orz I BE! 5.8.2. ELEKTRONICZNA STABILIZACJA NAPIĘCIA I PRĄDU Korzystjąc z wyników doświdczeń z punktu 5.4.1, wykreślić n poziomym rkuszu ppieru o formcie A-4 (njlepiej ręcznie, n ppierze milimetrowym) zleżność I = f (U) dl rezystor w obwodzie prądu stłego. Z prw Ohm (U = I R) obliczyć wrtości rezystncji R
11 rezystor dl wszystkich bdnych npięć i prądów orz dopisć je do tbelki (pominąć punkt 0 V, 0 ma). Obliczyć średnią rytmetyczną R śr wyznczonych rezystncji. Zbdliśmy liniowość ukłdu pomirowego i tzw. metodą techniczną (wykorzystującą prwo Ohm) określiliśmy wrtość rezystncji R śr. W tym smym ukłdzie współrzędnych (n tym smym rysunku) wykreślić zleżność I R = f (U R ) dl stbilistor (punkt 5.4.2). Znleźć chrkterystyczne dl dnego stbilistor npięcie stbilizcji U S, w punkcie przecięci się stycznej do njbrdziej stromego odcink chrkterystyki z osią odciętych. Z prw Ohm obliczyć wrtości rezystncji stbilistor dl wszystkich bdnych npięć i prądów orz dopisć je do tbelki (pominąć punkt 0 V, 0 ma). Również w tym smym ukłdzie współrzędnych (n tym smym rysunku) wykreślić zleżność I CE = f (U CE ) dl obu nstwinych wrtości prądu I BE trnzystorowego stbiliztor prądu (punkt 5.4.3). Znleźć wrtości stbilizownego prądu I S w punktch przecięci się stycznych do njbrdziej płskich odcinków chrkterystyk z osią rzędnych. Płski odcinek chrkterystyki znjduje się w obszrze nsyceni kolektor trnzystor i jest njdłuższy przy niewielkich prądch bzy. W tych wrunkch trnzystor prcuje jko tzw. źródło prądowe. Zmienijąc wrtość prądu bzy możn zmienić wrtość stbilizownego prądu I S. Z prw Ohm obliczyć wrtości rezystncji obwodu CE trnzystor dl wszystkich bdnych npięć i prądów orz dopisć je do tbelki (pominąć punkty 0 V, 0 ma). 5.8.3. WŁAŚCIWOŚCI DYNAMICZNE INERCYJNEGO CZWÓRNIKA RC N poziomym rkuszu ppieru o formcie A-4 (njlepiej ręcznie, n ppierze milimetrowym), n wspólnym rysunku, wykreślić chrkterystyki dynmiczne skokowe U y = f(τ) czwórnik RC dl obu bdnych npięć początkowych U x (punkt 5.5). Wyznczyć doświdczlne stłe czsowe T czwórnik dwiem metodmi (według [1], rozdz. 16.2.3 i dodtkowej instrukcji teoretycznej do lbortorium nr 3): grficznie, z wrtości chrkterystyki skokowej w punkcie τ = T Obliczyć teoretyczną wrtość stłej czsowej T t czwórnik RC z wzoru: T t [s] = R [Ω] C [F] (5.4) zkłdjąc, że R = 11 MΩ i C = 4,7 µf.
12 Obliczyć częstotliwość grniczną czwórnik f gr, powyżej której czwórnik inercyjny RC zczyn dziłć jk filtr dolnoprzepustowy (np. filtr wygłdzjący w zsilczu sieciowym npięci stłego). Filtr tki zmniejsz mplitudę npięci o częstotliwościch większych od f gr : f gr = 1 1 = 2π R C 2π T t [Hz] (5.5) 5.8.4. WŁAŚCIWOŚCI STATYCZNE I DYNAMICZNE ELEKTRONICZNEGO REGULATORA IMPULSOWEGO AR-614 Korzystjąc z wyników doświdczeń z punktu 5.6, obliczyć współczynnik wypełnieni impulsów A regultor, dl kżdej bdnej wrtości odchyleni regulcji e (równnie 5.6). Współczynnik ten przedstwi procentowe wykorzystnie mocy grzejnik w ukłdzie regulcji z impulsowym regultorem tempertury: τ A = 100 τ + τ b [%] (5.6) Nleży zuwżyć, że w ćwiczeniu bdliśmy ukłd regultor bez podłączonego urządzeni wykonwczego (grzejnik), więc w wrunkch sttycznych. W prktycznym, dynmicznym ukłdzie regulcji, świecenie lmpki regultor włączło by jednocześnie grzejnik podgrzewjący wnętrze termosu, w którym jest umieszczony czujnik tempertury, dążąc do utomtycznego utrzymni zdnego poziomu tempertury i osiągnięci odchyleni regulcji e 0. Sporządzić wykres chrkterystyki sttycznej regultor A = f (e), (przykłd wykresu pokzno n rys. 4.2, w [1], rozdz. 18.1.3, rys. 18.6 i w dodtkowej instrukcji teoretycznej do lbortorium nr 4). Z wykresu wyznczyć szerokość zkresu proporcjonlności (X p ) regultor w o C i wyrzić go w procentch zkresu nstwini wrtości zdnej regultor, który wynosi w nszym przypdku od 0 do +50 o C. Nstępnie obliczyć wzmocnienie regultor w zkresie proporcjonlności: K p 100 = (5.7) X p
13 5.9. SPRAWOZDANIE Sprwozdnie z wykonni zdni powinno zwierć: prosty, nie przerysowny z instrukcji schemt ukłdu trnzystorowego wzmcnicz przekźnikowego z krótkim opisem, tbele z wynikmi pomirów i obliczeń, wykres chrkterystyki sttycznej trnzystor i obliczenie wrtości β, wrtości I zd, I zw i I h przekźnik elektromgnetycznego, wykresy chrkterystyk npięciowo-prądowych rezystor, stbilistor i trnzystorowego stbiliztor prądu, z zznczeniem wrtości U S i I S, wykresy chrkterystyki skokowej czwórnik RC z wyznczeniem stłej czsowej czwórnik T dwiem metodmi orz obliczenie T t (tbelk zbiorcz), obliczenie wrtości f gr, wykres chrkterystyki sttycznej regultor impulsowego A = f(e) orz wyznczenie wrtości X p i obliczenie wzmocnieni K p regultor, wnioski dotyczące wszystkich wykonnych doświdczeń i wyników obliczeń. 5.10. LITERATURA Podstwowymi źródłmi umożliwijącymi poszerzenie mteriłu zwrtego w instrukcji są nottki z wykłdów Pomiry i utomtyk n Wydzile Biotechnologii i Nuk o Żywności, dodtkowe cztery instrukcje teoretyczne do lbortorium orz książki: [1] Ludwicki M.: Sterownie procesmi w przemyśle spożywczym, PTTŻ, Łódź 2002. [2] Romer E.: Miernictwo przemysłowe, PWN, W-w 1978. [3] Żelzny M.: Podstwy utomtyki, PWN, W-w 1976. Oprcowł: dr inż. Mrek Ludwicki, Politechnik Łódzk, I-30 http://snck.p.lodz.pl/ludwicki mrek.ludwicki@p.lodz.pl Wszelkie prw zstrzeżone. Żdn cześć tej prcy nie może być powieln, czy rozpowszechnin w jkiejkolwiek formie w jkikolwiek sposób, bądź elektroniczny, bądź mechniczny, włącznie z fotokopiowniem, ngrywniem n tśmy lub przy użyciu innych nośników informcji, bez zgody utor. Copyright 2015-05-06 All rights reserved