Senzori i Aktuatori

5/26/2018 Senzori i Aktuatori

1/18

1

Sadraj

Sadraj...................................................................................................................................... 1

Zadatak 1 ................................................................................................................................... 2

1.1. Objekat automatskog upravljanja ............................................................................... 2

1.2. Simboliko - funkcionalna ema................................................................................ 2

1.3. Opis procesa ............................................................................................................... 4

1.4. Strukturni dijagram i dijagram procesa ...................................................................... 6

1.5. Ulazne i izlazne veliine objekta................................................................................ 7

Zadatak 2 ................................................................................................................................... 8

2.1. Koncept upravljanja .................................................................................................... 8

2.2. Strukturni dijagram celokupnog sistema .................................................................... 9

Zadatak 3 ................................................................................................................................. 10

3.1. Senzo broja obrtaja..10

3.2Hidraulini uredjaj za merenje broja obrtaja11

3.3 Watt-ov regulator..11

Zadatak 4 ..................................................................................................................... 12

4.1. Hidrauliniaktuator .................................................................................................. 12

4.2 Hiraulini klipni aktuator13

4.3 Jenostepeni hiraulini aktuator14

4.4 Dvostepeni hiraulini aktuator................................................................................................15

Zakljuak..16

Literatura ................................................................................................................................. 18


2/18

2

Zadatak 1

1. Po sopstvenom izboru usvojite jedan objekat automatskog upravljanja.2. Dati njegovu simboliko - funkcionalnu emu i opis procesa.3. Nacrtati njegov strukturni dijagram i dijagram procesa.4. Odrediti sve ulazne i izlazne veliine ovog objekta.

1.1. Objekat automatskog upravljanjaUsvojen je kombinovani sistem automatskog upravljanja oravanja voe u protonom rezervoaru.

Sistem se sastoji o rezervoara, senzora za merenje nivoa voe, pretvaraa koji na osnovu nivoa voeoreuje otok voe rai oravanja eljenog nivoa.

Ovaj sistem automatskog upravljanja je kombinovan.

1.2. Simboliko - funkcionalna ema


3/18

3

Slika 1: Simboliko funkcionalnaema sistema automatskog upravljanja

oravanja nivoa voe u protonom rezervoaru

Na slici su obeleeni:

1. Zavrtanj za podeavanje odnosno za izbor eljenog nivoa vode u rezervoaru2. Opruga

Zajedno zavrtanj i opruga ine ureaj za podeavanje nivoa vode.

3. Hidraulino pneumatski analogni raunar ili sabira koji regulie dotok vode urezervoar

U sabirau se nalazi klip koji se kree gore ili dole i time potiskuje ili usisava vodu iz

cevi ispod i time smanjuje ili poveava dotok u rezervoar

4. Cevovod ili crevovod5. Nivostat6. Regulator protoka vode pri isticanju iz rezervoara7. Protoni rezervoar8.

Dava nivoa vode ili plovak

9. Pneumatski pretvara i10.Suenje, kalibrisani otvor, mlaznica koja ima zadatak da tano definie dotok vode u

rezervoar.


4/18

4

1.3. Opis procesaNa simboliko funkcionalnoj emi je prikazan protoni rezervoar i sistem automatskog upravljanja

oravanja nivoa voe u tom rezervoaru.

Zavrtanj (1) i opruga (2) ine zajeno ureaj za poeavanje nivoa voe onosno za oabir eljenog

nivoa vode.

U protoni rezervoar (7) voa otie kroz slavinu iz otvora prenika Du, otok voe je obeleen kao Z1

i to ini prvi poremedaj koji eluje na sistem. Drugim poremedajem smatramo atmosferske paavine

oznaene kao Z2.

Dotok voe iz otvora prenika Duodvija se kroz cev koja pore slavine ima suenje (10). Tamo ge

nema suenja pritisak voe na ziove cevi je vedi o pritiska ko suenja, zbog razliitih pritisaka na ta

va mesta, stohastiki olazi o ulivanja i izlivanja voe u sabira i o pomeranja klipa koji se u njemu

nalazi gore ili dole.

Na klip osim promene pritiska u cevi utie i pneumatski pretvara (9) koji prenosi informaciju o

izmerenom nivou voe pomodu plovka (8). Kaa je nivo voe u rezervoaru vii, olazi o sabijanja gasa u

pneumatskom pretvarau i povedanja pritiska u jenom elu sabiraa.

Na nu rezervoara se, prilikom povedanja nivoa voe povedava pritisak. Regulator protoka voe (6)

pri isticanju iz rezervoara isputa vou kroz otvor prenika D i. Svojim poizanjem, regulator (6) vri

pritisak na oprugu u nivostatu (5) i time povedava pritisak u cevovou (4). U cevovo (4) ulazi i vazuh

pod pritiskom Pn iz nekog kompresora, omah tu na poetku cevovoa se nalazi suenje, blina, koja


5/18

5

slui za stabilizaciju protoka vazuha. Pore suenja senalazi i ispust koji eluje na ploicu povezanu sa

ureajem za poeavanje nivoa voe.

Na klip koji je eo hiraulino pneumatskog sabiraa eluju opisane sile koje moemo poeliti u tri

dela:

1. Pritisak vode koja dotie u sistem, razliit na dva mesta jer postoji suenje2. Pritisak gasa u pneumatskom pretvarau koji se poveava sa poveanjem nivoa vode i3. Pritisak u cevovodu koji se poveava kada regulator protoka vode pri isticanju vode

vri pritisak na oprugu u nivostatu.


6/18

6

1.4. Strukturni dijagram i dijagram procesa

Slika 2: Strukturni dijagram sistema automatskog upravljanja

Strukturni ijagram sistema apstrahuje simboliko funkcionalnu emu i time na preglean

nain omogudava a se panja koncentrie na funkcionisanje sistema. Vaan eo sistema je povratna

sprega koju ine plovak (8) i pretvara (9). Ona alje poatke o nivou voe u sabira i time irektno utie

na dotok vode u rezervoar.

ulazne veliine izlazne veliine

Slika 3: Dijagram sistema automatskog upravljanja

SAU


7/18

7

1.5. Ulazne i izlazne veliine objektaUlazne veliine objekta izabranog sistema automatskog upravljanja:

Pritisak iz kompresora Pn

Voda iz cevi Du, Z1 Atmosferske padavine Z2 Podeavanje eljenog nivoa vode zavrtnjem (1)

Voda iz cevi Z1i atmosferske padavine Z2smatraju se poremedajima koji eluju na sistem.

Izlazne veliine izabranog sistema automatskog upravljanja:

Izmereni nivo vode u rezervoaru Izlazni protok vode


8/18

8

Zadatak 2

1. Za usvojeni objekat usvojiti neki koncept upravljanja.2. Nacrtati strukturni dijagram celokupnog sistema automatskog upravljanja i posebno

naznaiti poloaje senzora i aktuatora.

2.1. Koncept upravljanjaUsvajamo da koncept upravljanja automatskim sistemom bude otvoren.

Da bi se postojedi sistem automatskog upravljanja rekonstruisao u otvoreni sistem automatskog

upravljanja potrebno je ukloniti neposreno merenje izlazne (upravljane) veliine objekta onosno nivoa

voe. Zbog toga uklanjamo ava nivoa voe i pneumatski pretvara (aktuator) i sistem postaje otvoren

kao na slici 4.

2.2. Strukturni dijagram celokupnog sistema

Slika 4: Simboliko funkcionalna ema otvorenog koncepta sistema automatskog upravljanja


9/18

9

Slika 5: Strukturni dijagram celokupnog sistema

Na dijagramu celokupnog sistema, slika 5, vidi se da je neposredno merenje nivoa vodeuklonjeno, time je sistem rekonstruisan u otvoreni sistem.

Otvoreni sistem ima svoje nedostatke. Rekonstrukcijom u otvoreni sistem, zanemaren je uticaj

atmosferskih padavina odnosno poremedaja na sistem. Time se umanjuje efikasnost celokupnog sistema

automatskog upravljanja.


10/18

10

Zadatak 3.

3.1Hiraulini ureaj za merenje broja obrtaja, sl VI 2.15 rai tako to se broj obrtaja prenosi na

pumpu i protok koji se ostvaruje u njoj srazmeran na tom broju.S obzirom da protok zavisi od pada

pritiska hiraulina tenosti kroz prigunicu pomeranje klipa u hiraulinom motoru(cilinru)

srazmerno je promeni broja obrtaja n.


11/18

11

3.2Pneumatski merni element broja obrtaja , sl.VI 2.16 rai tako to se broj obrtaja n koji se meri

pretvara pomodu bregastog vratila u ogovarajudi broj priguenja.Na taj nain jenom obrtaju brega

odgovara jedan preumatski izlazni signal.

Watt-ov regulator. Sl.VI 2.17


12/18

12

Zadatak 4.

4.1 Hiraulini pojaavai zauzimaju posebno mesto meu ostalim pajaavaima.Karakteriu se

velikim koeficijentom pojaanja , malim imenzijama, velikom brzinom ejstva.Do izvrnih organa

alju signale visokog intenziteta.Neostatak im je to zahtevaju koridenje posebnih ureaja za

napajanje(hirauline pumpe).

Postoji vie kriterijuma za poelu.

a)Prema broju stepeni pojaanja.

-jednostepeni,

-viestepeni.

b)Prema broju prigunih ventila.

-sa dva,

-sa etiri,

-sa vie.

c)Prema obliku.

-sa konstantnim poprenim presekom,

-sa promenljivim poprenim presekom.

d)Prema konstrukciji.

-sa klipnim razvodnikom,

-sa zasunom,

-sa strujnom mlaznicom.


13/18

13

Na slici VI 4.9 prikazan je hiraulini klipni pojaava ko koga se ulazni pritisak Pu pojaava u izlazni

Pi.Pritisak napajanja Pu oreuje srepen pojaanja.


14/18

14

4.2 Jenostepeni hiraulini pojaava sa strujnom mlaznicom , sl VI 4.10. ima telo (3) u kome se

nalazi mlaznica sa konusnim krajem(2).Drugi kraj mlaznice fiksiran je na osi O upravnoj na ravan

crtea.Rani flui dolazi iz pumpe u mlaznicu sa konstantnim pritiskom Pu.Na mlaznicu se sa jedne

strane oslanja poiza(1) koji je povezan sa nekim avaem.Sa ruge strane mlaznice potiskuje

opruga(4) koja se moe poeavati vijkom(5). Mlaznica se moe zaokretati oko ose O za mali

ugao.Naspram koninog vrha mlaznice nalaze se ve prijemne izne(8) napravljene u obliku konusa.

One su vezane za hiraulini motor. Poloaj ose mlaznice oreuje veliinu protoka ranog fluia u

ogovarajudu iznu. Njenim zaokretanjem taj protok se u jednoj smanjuje , a u drugupovedava.


15/18

15

4.3 Dvostepeni hiraulini pojaava sa klipnim razvonikom prikazan je na sl. VI 4.11. Prvi stepen

pojaanja izveen je u obliku prigunice , komore(1) I cevice(2), prigunog protoka rane tenosti u

otovre O, a rugi u obliku klipnog pojaavaa.Cilinrina cevica (2) moe a se pomera u ose

klipa pojaavaa. Pri tome njen onji kraj otvara ili zatvara otvor O I menja njegov popreni presek.

Cevica (2) sa otvorom O ini prigunik sa promenljivim presekom.Napajanje prvog stepena

pojaanja izvoi se kroz prigunik(2) malim konstantnim pritiskom p1.Telo klipa poseuje kanal kroz

koji tee rani flui, olazi o otvora O I izlazi van. Dpnji klipni prsten(5) razliite povrine SAI SB.Na

povrinu SAeluje rani pritisak koji se nalazi u komori A, a na povrinu SBkonstantni pritisak PBkoji

je jenak pritisku napajanjaa P1.Drugi stepen pojaanja prikljuen je na izvor napajanja visokog

pritiska p2.U neutralnom poloaju klip svojim prstenovima zatvaraotvore u telu razvodnika(4) I

rani flui ie ka hiromotoru.Pojaava je taa u ravnotei.Pomeranjem cevice za x menja se

presek otvora O to ovoi o promene(povedanja) pritiska u komori A.Ravnotea sila se

poremetila, klip se okrece I otvara otvore u telu(4).Rani flui koji napaja rugi stepen pojaanja

saa krece prema hiromotoru.Kao rezultat pomeranja klipa povrina preseka O ponovo raste sve

ok se ne uspostavi ravnotea sila.Novo stanje ravnotee mogude je samo u sluaju kaa jepomeranje klipa jenako pomeranju cevice.Za pomeranje cevice nije potrebna velika snaga, ali

zato izlazna snaga pojaavaa na izlazu rugog stepena pojaanja moe biti veoma velika.


16/18

16

Zakljuak

Da bi se u praksi postigli ciljevi kao to su prouktivnost, rentabilnost, najvedi mogudi stepen

korisnosti kao i tanost, preciznost i visok kvalitet proizvonje, ovek je u svoje tehniko tehnoloke

procese uvrstio automatsko upravljanje. Akcije koje preuzima ovek nikaa nisu precizne kao akcije koje

preduzima maina. Automatsko upravljanje procesima je postignuto uz pomod maina ureaja koji

zamenjuju ovekov ra u okvirima u kojima je mogude izmeriti neke veliine i na osnovu njih oneti

oluke o aljem elovanju. Na taj nain ovek sebi ostavlja vie vremena i prostora za umni rad

(osmiljavanje) za koji maine nisu sposobne.

Ulazne veliine sistema automatskog upravljanja su sve veliine koje utiu na sistem a nastale su

van njega. Izlazne veliine su rezultati raa sistema. Sve promene u sistemu nastaju uprotoku vremena.

Nas interesuju promene koje nastaju u sistemu zbog uticaja ulaznih veliina na sistem.

Koncepti upravljanja mogu biti:

1. Otvoreni sistem automatskog upravljanja2. Zatvoreni sistem automatskog upravljanja i3. Kombinovani sistem automatskog upravljanja.

Ko otvorenih sistema automatskog upravljanja smatra se a je ejstvo poremedaja na sistem

zanemarljivo malo i upravljako ejstvo se formira samo na osnovu eljenog izlaza iz sistema i ponaanja

objekta. Ovakvo upravljanje je veoma precizno.

Zatvoreni sistemi ne zanemaruju uticaj poremedaja na sistem a na upravljako ejstvo utiu i

eljeni izlaz i stvarni izlaz iz sistema.

Veoma je znaajan zatvoreni koncept upravljanja tj. koncept upravljanja sa povratnom spregom.

Najjednostavniji dijagram zatvorenog koncepta upravljanja prikazan je na slici 10.

Xu Xu1 Xi1 Xi

Xi2 Xu2

Slika 10: Povratna sprega

S1

S2

A

B


17/18

17

Ko povratne sprege u sabirau A olazi o sabiranja izlaznog signala podsistema S2sa ulaznim

signalom celog sistema i to postaje ulazni signal za podsistem S1. Izlazni signal iz podsistema S1ujedno je i

ulazni signal u podsistem S2i izlazni signal celog sistema S.

Najedi koncept upravljanja je, zapravo, kombinovani koncept. Kod kombinovanog koncepta se

za formiranje upravljakog ejstva koristi informacija o greci izlaza objekta i informacija o poremedaju.

Sistem koji tokom svoga raa generie upravljake veliine naziva se upravljaki sistem.

Sistemi automatskog upravljanja imaju veliku primenu u svim oblastima savremenog ivota.


18/18

18

Literatura

1. Osnovi automatskog upravljanja i regulisanja, dr Ljubomir A Jaci, Goran Nikoli,Milorad V. Rani, dr Dragutin Lj. Debeljkovi

2. Linearni sistemi automatskog upravljanja, dr Dragutin Lj. Debeljkovi, dr Ljubomir A.Jaci, Milorad V. Rani, Tomislav M. Perunii

3. Internet stranicahttp://sh.wikipedia.org/wiki/Poluga
http://sh.wikipedia.org/wiki/Polugahttp://sh.wikipedia.org/wiki/Polugahttp://sh.wikipedia.org/wiki/Polugahttp://sh.wikipedia.org/wiki/Poluga

Senzori i Aktuatori

Documents

Transcript of Senzori i Aktuatori