КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ О КОМПЬЮТЕРНЫХ СИСТЕМАХ измерения физических величин
Компьютерные системы измерения физических величин используются как самостоятельные системы в экспериментальных установках и технологических автоматизированных системах или как составные части систем компьютерной автоматизации технологических процессов (например, в производстве и переработке продуктов питания).
Сегодня известны системы климатического контроля теплиц; автоматизации оросительных систем; автоматизации почвенного анализа (лабораторного и полевого), автоматизированного контроля кормов и другие.
Например, системы управления орошением построены из стандартизованных модулей и позволяют осуществлять контроль за клапанами, водными фильтрами, механизмами подачи удобрений, водными насосами, а также регистрировать показания манометров и датчиков расхода воды и удобрений. Системы экономно расходуют воду и удобрения, упрощают процесс текущего техобслуживания ирригационных систем, а также сочетают сбор данных с их графическим представлением в компьютеризованном центре управления.
Системы контроля над микроклиматом в теплицах построены из стандартизованных модулей и осуществляют контроль за работой всех приборов и механизмов теплиц: боковых и потолочных штор, нагревательных и осветительных приборов, паровых установок, вентиляторов, разбрызгивателей, увлажнителей и др. Системы регистрируют показания всех датчиков в теплице: термометров, датчиков влажности, измерителей проникновения лучей, датчика содержания СО2, метеорологической станции и др.; автоматически обеспечивают постоянство климатических условий в теплице, сочетают сбор данных с их графическим представлением в компьютеризованном центре управления.
В отличие от автоматических компьютерных систем автоматизированные системы предусматривают автоматический контроль параметров технологического процесса и выработку предупреждений или рекомендаций персоналу, который управляет технологическим процессом.
Основными преимуществами компьютерных (цифровых) систем автоматизации перед аналоговыми являются высокое качество (точность, быстродействие, энергоемкость) и возможность использования контролируемых параметров для мониторинга и прогнозирования процессов, на которые воздействует система.
Простейшая структурная схема системы автоматизации имеет вид, представленный на рис.1.
Отличительными элементами системы компьютерной автоматизации являются модули ввода-вывода, аналого-цифровые АЦП и цифро-аналоговые ЦАП преобразователи. Эти устройства обеспечивают преобразо-вание внешних аналоговых и цифровых сигналов в форматы данных ПЭВМ и обратное преобразование данных формата ПЭВМ во внешние аналоговые и цифровые сигналы.
Промышленностью производится широкий спектр датчиков-преобразователей физических величин (температура, давление, перемещение, напряжение) в электрические (напряжение и ток), а также электрических устройств управления - исполнительных механизмов (реле, шаговые электродвигатели и т. д.).
Программное обеспечение компьютерной системы автоматизации технологического процесса включает в себя три основные части: программу управления входными сигналами, программу обработки входной информации и формирования управляющего воздействия, программу управления выходными сигналами.
Компьютерная система автоматизации может быть модифицирована, как и персональный компьютер, добавлением блоков контроля и управления и изменением программного обеспечения.
Практика использования компьютерных систем автоматизации показала их высокую надежность, стабильность эксплуатационных характеристик, ремонтопригодность.
Применение компьютерных систем автоматизации актуально и перспективно для небольших сельскохозяйственных предприятий, так как позволяют значительно повысить продуктивность производства за счет экономии ресурсов (энергии, воды, удобрений и т. д.) и уменьшения требуемого числа работников, высвободить время для решения организационных и управленческих задач.
СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОЙ РЕГИСТРАЦИИ ТЕМПЕРАТУРЫ
Система автоматической регистрации температуры предназначена для измерения температуры в диапазоне 0 – 100°С с разрешающей способностью 0,1°С 4-мя контактными датчиками (термометрами сопротивления). Время установления показаний не более 30с.
Система автоматической регистрации температуры (рис.2) состоит из:
- 4 датчиков температуры (термометров сопротивления) с номинальным сопротивлением 50кОм (при 20°С) и индивидуальной характеристикой преобразования;
- IBM РС 80286(386, 486) с игровым портом или USB, используемым в качестве модуля ввода и аналого-цифрового преобразователя (АЦП) сигналов датчиков;
- программы управления и регистрации результатов измерения.
 |
Рис.2.
Датчики температуры
В качестве преобразователей температуры в системе используются полупроводниковые элементы, электрическое сопротивление которых изменяется при изменении температуры самих элементов. Такие элементы получили название термометров-сопротивления, а полупроводниковые термометры-сопротивления называются термисторами.
Отличительной особенностью термисторов является их обратная температурная зависимость – при увеличении температуры термистора его электрическое сопротивление снижается. Характерной чертой термисторов является невозможность достаточно точно воспроизвести характеристику преобразования для различных термисторов (т. е. выпускать термисторы со стандартизованной характеристикой). Поэтому для термисторов используют индивидуальные характеристики преобразования (или градуировочные характеристики).
В системе используются 4 батареи термисторов (по 5 термисторов, соединенных последовательно). Такая конструкция датчиков позволяет увеличить диапазон изменения полезного сигнала (электрического сопротивления) при одном и том же температурном воздействии. Это помогает увеличить разрешающую способность системы в целом. Пример характеристик преобразования термометров-сопротивления, используемых в системе, приведен на рис.3.
|
