środa, 6 lipca 2016

Archiwum - Stale czasowe sensorow

Archiwum - Stale czasowe sensorow

 W automatyce przemyslowej najczesciej spotykane sa sensory temperatury i cisnienia lub przeplywow.
Na dynamike kompletnego obiektu regulacji ( ale bez regulatora ) sklada sie odpowiedz aktuatora, sama dynamika fizycznego obiektu regulacji i dynamika odpowiedzi sensora regulowanego parametru.
Bywa i tak ze nawet dysponujac szybkim aktuatorem i tak nie wolno nim rutynowo szybko operowac z uwagi na powstawanie niebezpiecznych gradientow temperatur szkodlwych dla grubosciennych elementow maszyn czy spietrzen cisnien czy quasi - rezonansow. Wspomniane gradienty czy spietrzenia nie prowadza do natychmiastowej awarii ale radykalnie zmniejszaja zywotnosc maszyn i urzadzen.
Wybierajac elektroserwozawor dla regulatora krokowego nie nalezy wybierac zbyt mocnego i szybkoprzestawiajacego serwa bowiem ono moze stanowic samoistne zabezpieczenie.
Generalnie w calej dynamice powinna dominowac odpowiedz obiektu regulacji. Jesli istotna jest dynamika sensora to trzeba zastosowac szybszy sensor.

W wypadku sensorow temperatury stala czasowa odpowiedzi zalezy od rodzaju medium w ktorym jest umieszczony sensor i szybkosci przemieszczania sie medium co sklada sie na wspolczynnik przejmowania ciepla na granicy medium i obudowa sensora, pojemnosci cieplnej obudowy i opornosci cieplnej miedzy obudowa sensora a samym sensorem i jego pojemnoscia cieplna. Proces przeplywu ciepla obrazowany jest rownaniami rozniczkowymi czastkowymi.
Dla kazdego rodzaju sensora temperatury specyficzny jest ksztalt odpowiedzi dynamicznej. W zaleznosci od konsktrukcji czyli kombinacji parametrow wyroznia sie sensory o dzialaniu objetosciowym ( dobra zgodnosc odpowiedzi z modelem inercji I rzedu ), srodkowym ( zgodnosc z modelem II rzedu plus opoznienie ) i powierzchniowym ( takze I rzad ).
Normy panstwowe i przemyslowe ustalaja warunki badania stałej czasowej sensora.
Generalnie im solidniejsza jest obudowa sensora tym wieksza jest stala czasowa sensora temperatury. Rozpietosc "stalych czasowych" ( umownych bowiem odpowiedz nie zawsze jest taka jak inercji ) w zaleznosci od sensora , medium i szybkosci jego przeplywu jest duza. W wykonaniach specjalnych stala czasowa termopar moze wynosi kikadziesiat milisekund !

Sensory cisnienia i przeplywu czesto maja wybierana stala czasowa odpowiedzi. Jej wybor jest kompromisem miedzy szybkoscia odpowiedzi sensora a filtracja szumow bowiem przeplywy gazow i cieczy nie zawsze sa laminarne ( gdy płyn przepływa w równoległych warstwach, bez przemieszczanie sie miedzy nimi . Powyzej pewnej predkosci przeplywu ruch laminarny przechodzi w turbulentny ) i przy malej filtrujacej stalej czasowej moze wystepowac spory szkodlwy szum negatywnie wplywajacy na prace calego systemu regulacji. Takze pracujace w systemie maszyny ( na przyklad kompresor tlokowy ) powoduja modulacje przeplywu i cisnien mediow. Sensor cisnienia moze byc przylaczony do obiektu poprzez odcinek rurki grajacej role filtra zaklocen. Norma jest uzycie w sensorze cisnienia rurki Bourdona zamieniajacej mierzone przez sensor cisnienie ( roznice cisnien dla pomiaru przeplywu ) na przemieszczenie i przetwornika przemieszczenia z roznicowym transformatorem LVDT ( Linear Variable Differential Transformer ). Spotyka sie takze przetworniki przemieszczenia pojemnosciowe - roznicowe bedace odpowiednikiem idei LVDT. Przetworniki sa dosc szybkie i dlatego stosowana jest dodatkowa wygladzajaca stala czasowa.

O ile nie brakuje pozycji literaturowych ogolnikowo omawiajacych same zjawiska skladajace sie na "stala czasowa" sensorow to zestawienia danych dla konkretnych sensorow i warunkow pomiarowych spotyka sie niezmiernie rzadko.


2 komentarze:

  1. Skąd Pan ma te informacje ? Pracował Pan w zachodniej korporacji ? Ja w zawodzie pracuje 20 lat i nigdy czegoś takiego nie widziałem.
    Bardzo użyteczne informacje.

    OdpowiedzUsuń
    Odpowiedzi
    1. Witam. Informacje są legalne z otwartych żródeł.

      Usuń