Контрольная Элементы и узлы периферийных устройств компьютерных систем вариант 2Элементы и узлы периферийных устройств компьютерных систем вариант 2, номер: 253625

"Практическая работа № 1
«Расчет линейного потенциометра»

Учебная цель: научиться рассчитывать параметры линейного потенциометра.

Расчет параметров линейного потенциометра

Потенциометрические датчики предназначены для преобразования механического перемещения в электрический сигнал.
По назначению датчики бывают линейных и угловых перемещений. Потенциометрический датчик представляет собой реостат, включённый по схеме потенциометра При перемещении подвижного контакта под воздействием контролируемой величины происходит изменение сопротивления датчика. Расчет потенциометра сводится к расчету сопротивлений: определяются размеры каркаса для намотки, диаметр провода обмотки, количество витков, шаг намотки.
Задание для практической работы
1. Рассчитать параметры потенциометрического датчика.
Таблица 1
№
варианта Rн (Ом) max (%) U (B) D (мм)  B (мм) р (%)   10-6
(Омм)
2 4400 3,0 26 55 330 2,5 0,2 0,42
2. Произвести расчет
Контрольные вопросы к практической работе №1
1. Изменением какого параметра можно уменьшить погрешность от ступенчатости выходного напряжения в потенциометрическом датчике?
2. Что показывает разрешающая способность потенциометра?
3. Укажите области применения потенциометрического датчика.
Потенциометрические датчики находят применение в автоматизации

Практическая работа № 2
«Расчет индуктивности датчика»

Учебная цель: научиться рассчитывать параметры индуктивного датчика.

Расчет параметров индуктивного датчика

Индуктивные датчики преобразуют механическое перемещение в изменение параметров магнитной и электрической цепей. Принцип действия индуктивных датчиков основан на изменении индуктивности L или взаимоиндуктивности M обмотки с сердечником вследствие изменения магнитного сопротивления Rм магнитной цепи. Индуктивные датчики бывают: одинарные индуктивные (ОИД); дифференциальные индуктивные (ДИД); трансформаторные (ТД); дифференциальноТД (ДТД).
Задание для практической работы
1. Определить индуктивность датчика в зависимости от длины воздушного зазора.
Таблица 1
№ варианта в1, (мм) в2, (мм) в3, (мм) Sм, (мм2) n
2 0,4 0,6 0,8 50 16000
2. Произвести расчет
Контрольные вопросы к практической работе №2

1. Какие типы индуктивных датчиков существуют?
2. Укажите реверсивен или нереверсивен одинарный индуктивный датчик?
3. Объясните цепь преобразований в индуктивном датчике.
4. Как можно получить дифференциальный индуктивный датчик?

Практическая работа №3
«Расчет параметров электромагнитного реле»

Учебная цель: научиться рассчитывать параметры электромагнитного реле

Расчет параметров электромагнитного реле

Реле – это устройство, автоматически осуществляющее скачкообразное переключение выходного сигнала под воздействием управляющего сигнала, изменяющегося непрерывно в определенных пределах. Электромагнитные реле по роду используемого тока делятся на реле постоянного и переменного тока. Реле постоянного тока делятся на нейтральные и поляризованные.
По характеру движения якоря электромагнитные нейтральные реле подразделяются на два типа: с угловым движением якоря и с втяжным якорем.
Задание для практической работы
1. Рассчитать параметры электромагнитного реле.
Таблица 1
№ варианта F (Н) D (мм)  (мм)
2 90 12 0,9
2. Произвести расчет
Контрольные вопросы к практической работе №3

1. Как должны располагаться тяговая и механическая характеристики электромагнитного реле друг относительно друга?
2. Какие этапы работы электромагнитного реле существуют?
3. Какие бывают типы нейтральных электромагнитных реле?
4. Какие существуют виды настройки контактов поляризованного реле?

Практическая работа №4
«Расчет параметров магнитного усилителя (МУ) с внешней обратной связью (ОС)»

Учебная цель: научиться рассчитывать параметры магнитного усилителя (МУ) с внешней обратной связью (ОС)

Расчет параметров магнитного усилителя с внешней обратной связью

Магнитный усилитель (МУ) – это статическое электромагнитное устройство, состоящее из сердечника и наложенных на него обмоток. Принцип действия МУ основан на использовании зависимости индуктивности катушки с ферромагнитным сердечником от величины подмагничевающего тока, создаваемого управляющим входным сигналом.
Для повышения коэффициента усиления и быстродействия в МУ вводится обратная связь (ОС). ОС может быть внешней и внутренней.
Для осуществления внешней ОС предусматривается специальная обмотка ОС, которая располагается на сердечниках, так же как и обмотка управления
Задания для практического работы
1. Определить основные размеры сердечника МУ с внешней ОС.
Таблица 1
№ варианта
Iн
(A)
Rн (Ом) Ry (Ом) Iy
(A)
f
(Гц) H~
max Kв Кср Вст
(Тл)
2 6 680 670 4 50 0,75 1 20 0,45
2. Произвести расчет
Контрольные вопросы к практической работе №4

1. На чем основан принцип действия магнитного усилителя?
2. Для чего в схемы магнитных усилителей вводится обратная связь?
3. Какие бывают магнитные усилители с внешней обратной связью?

Практическая работа №5
«Расчет параметров МУ с внутренней ОС»

Учебная цель: научиться рассчитывать параметры МУ с внутренней ОС

Расчет параметров магнитного усилителя с внутренней обратной связью

Внутренняя ОС выполняется путем включения однополупериодных выпрямителей последовательно с рабочими обмотками.
В МУ с внутренней ОС постоянное магнитное поле создается за счет постоянной оставляющей тока нагрузки, протекающей по рабочим обмоткам усилителя, т.е., нет необходимости в специальных обмотках ОС. Другое название МУ с внутренней ОС - МУ с самоподмагничиванием или с самонасыщением.
Задание для практической работы
1. Рассчитать основные параметры МУ с внутренней ОС, если приращения индукций составляют:  Вумах = 2,8 Тл и  Вун = 2,3 Тл, а напряженность поля Нс = 0,48 А/cм.
Таблица 1
№
Rн (Ом) Iнмах
( А) Ккр 
(г/см2) J
(А/мм) S (см2)
Кзап f
(Гц)
2 130 0,64 52 7,8 4,0 0,49 0,325 400
2. Произвести расчет:
Контрольные вопросы к практической работе №5

1. Чем отличаются МУ с внешней и внутренней обратными связями?
2. С помощью чего в МУ с внутренней ОС создается эффект обратной связи?
3. Как осуществляется регулировка коэффициента обратной связи в МУ с внутренней ОС?

Практическая работа №6
«Расчет феррорезонансного стабилизатора»

Учебная цель: научиться рассчитывать параметры феррорезонансного стабилизатора

Расчет параметров феррорезонансного стабилизатора

Феррорезонансные стабилизаторы служат для стабилизации переменного напряжения и относятся к стабилизаторам параметрического типа. Действие феррорезонансного стабилизатора основано на использовании свойства насыщения стального сердечника.
Феррорезонансные стабилизаторы бывают с последовательными и параллельными феррорезонансными контурами.
Задание для практической работы
1. Определить основные параметры феррорезонансного стабилизатора напряжения.
 
Таблица 1
№ варианта
Рн
(Вт) Uн
(В) Uвх (В) Uр
(В) J
(А/мм)
2 70 180 160 600 1,6
2. Произвести расчет
Контрольные вопросы к практической работе №6

1. В каких контурах можно получить резонансы тока и напряжения?
2. В каких контурах можно получить стабилизацию тока и напряжения?
3. Что является основным недостатком феррорезонансного стабилизатора?
Практическая работа№7
«Расчет следящего привода»

Учебная цель: научиться рассчитывать параметры следящего привода

Расчет параметров следящего привода

Системы автоматики делятся на системы стабилизации, системы программного управления и следящие системы. Следящие системы – это такие системы, которые с той или иной степенью точности воспроизводят изменения входных величин, происходящие по произвольному закону. В следящих системах управляющее воздействие воспроизводит изменения задающего воздействия, т.е. ""следит"" за его состоянием
По назначению следящие системы делятся на следящие электроприводы, системы дистанционного управления, измерительные системы.
Задание для практической работы
1. Рассчитать общий коэффициент усиления системы.
Таблица 1
№ варианта Мс (н*м) nmax (об/мин) Δд i К
(В/град) nн (об/мин) η Uy.max (В)
2 55 3,3 0,1 30 0,5 5700 0,5 240
2. Произвести расчет
Контрольные вопросы к практической работе №7

1.Чем отличаются следящие системы от систем стабилизации и систем программного управления?
2. Как делятся следящие системы по назначению?
3. Из каких коэффициентов системы состоит общий коэффициент усиления следящей системы?
Практическая работа №.8
«Расчет аналого-цифрового преобразователя (ЦАП)»

Учебная цель: научиться рассчитывать параметры аналого-цифрового преобразователя

Расчет параметров аналого-цифрового преобразователя

АЦП передназначен для автоматического преодразования (измерения и кодирования) непрерывно изменяющихся во времени (т.е. аналоговых) величин в соответствующих значений цифровых кодов.
ЦАП используются для преобразования цифрового кода в аналоговый сигнал. ЦАП с весовыми резисторами относится к устройствам прямого преобразования и состоит из двух узлов: резистивной схемы (матрицы) на резисторах R1 – R4 и суммирующего операционного усилителя (ОУ) с резистором обратной связи R0. Опорное напряжение Uоп подключается к резисторам матрицы переключателями А, В, С, D, имитирующими преобразуемый код.
Задание для практической работы
1. Определить коэффициенты усиления по напряжению ОУ и напряжения на выходе ЦАП при Uвх. = 6 В для различных положений переключателей А, В, С, D, имитирующих кодовые комбинации «0» и «1».
Таблица 1
№
Кодовые
Комбинации R0
кОм R1
кОм R2
кОм R3
кОм R4 кОм
2 0010 0101 1011 10 150 75 37,5 18,75
2. Произвести расчет:
Контрольные вопросы к практической работе №8
1. Для каких целей предназначен цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП)?
2. Что составляет основу схемы ЦАП?
3. Для чего в схеме ЦАП используются переключатели?
Задание 1 «Определить параметры термоэлектрического датчика»

Термоэлектрический датчик – датчик генераторного типа. Термоэлектрический датчик представляет собой цепь, состоящую из двух разнородных металлов. Проводники называются термоэлектродами, стыки – спаями, а возникающая при нагреве спая ЭДС – термо ЭДС. Спай, температура которого поддерживается постоянной, называется холодным, а спай, соприкасающийся с измеряемой средой, – горячим. По величине термо – ЭДС можно судить о разности температур горячего и холодного спаев, и если известна температура холодного спая, то можно определить температуру горячего спая.
1. Рассчитать параметры термоэлектрического датчика.
Таблица 1
№ варианта Rм (Ом) Rвн (Ом) tО C Uм (мВ) Етабл. (мВ)
2 130 10 10 24 6,95
2. Произвести расчет
Контрольные вопросы
1. От чего зависит ЭДС термоэлектрического датчика?
2. Какие бывают схемы включения термоэлектрического датчика?
3. Укажите области применения термоэлектрического датчика.
Задание 2 «Определить параметры пьезоэлектрического датчика»
Пьезоэлектрические датчики относятся к датчикам генераторного типа, в которых входной величиной является сила, а выходной – количество электричества. Работа пьезоэлектрического датчика основана на пьезоэффекте, сущность которого заключается в том, что на гранях некоторых кристаллов при их сжатии или растяжении появляются электрические заряды. Различают прямой и обратный пьезоэлектрические эффекты.
1. Контрольные вопросы

1. Какие материалы используются для пьезоэлектрических датчиков?
2. В чем суть пьезоэффекта?
3. Где находят применение датчики, основанные на прямом и обратном пьезоэффектах?
Определить параметры пьезоэлектрического датчика, выполненного в виде прямоугольника (диска) со сторонами a и b (диаметр D), толщиной d, с параллельно соединенными пластинами в количестве “n” штук.
Таблица 1
№
варианта Материал * 10-11
Ko* 10-12 К/Н а*b, (см2)
D2, (см2) d
(мм) Fx
(Н) Свх
(пФ) n
(шт)
2 сегн. Соль 205 150 2 х 1 1 30 13,1 1
2. Произвести расчет
Контрольные вопросы

1. Какие материалы используются для пьезоэлектрических датчиков?
2. В чем суть пьезоэффекта?
3. Где находят применение датчики, основанные на прямом и обратном пьезоэффектах?
"
"Контрольные вопросы

1. Какие материалы используются для пьезоэлектрических датчиков?
2. В чем суть пьезоэффекта?
3. Где находят применение датчики, основанные на прямом и обратном пьезоэффектах?
Задание 3 «Определить параметры клапанного электромагнита»

Электромагниты бывают:
по виду тока в обмотке - постоянного и переменного токов;
по скорости срабатывания – быстродействующие, нормальные и замедленного действия;
по назначению - приводные и удерживающие;
по конструктивному исполнению - клапанные (поворотные), прямоходные и с поперечным движением якоря.
Клапанные электромагниты имеют небольшое перемещение якоря (несколько мм) и развивают большое тяговое усилие.
1. Определить основные параметры клапанного электромагнита.
Таблица 1
№ Fэ (Н)  (мм) Вст (Тл)   0
2 195 0,7 1,25 1,5 0,3 4*10-7
2. Произвести расчет:
Контрольные вопросы

1. На какие типы делятся электромагниты по конструктивному исполнению?
2. Почему клапанные электромагниты развивают большое тяговое усилие?
3. На какие типы делятся электромагниты по виду тока в обмотке?
Задание 4 «Определить параметры многокаскадного МУ»

Коэффициент усиления ММУ равен произведению коэффициентов усиления отдельных каскадов. Постоянная времени ММУ равна сумме постоянных времени отдельных каскадов. Инерционность ММУ определяется, в основном, инерционностью первого каскада, поэтому его выбирают с небольшим коэффициентом усиления, а необходимый коэффициент усиления набирается за счет остальных каскадов. Обычно ММУ включает пять, шесть каскадов
1. Определить основные параметры МУ и сравнить коэффициенты усиления и инерционности ОМУ и ММУ.
Таблица 1
№ Кос Кр ому Кр1 мму Кр2 мму F Гц 
2 0,96 3600 40 90 50 1
2. Произвести расчет:
Контрольные вопросы

1. Как определить коэффициент усиления многокаскадного МУ, если известны коэффициенты усиления отдельных каскадов?
2. Как определить постоянную времени многокаскадного МУ, если известны постоянные времени отдельных каскадов?
3. Чем определяется инерционность многокаскадного МУ?
Список литературы

Основные источники:
1. Ю.М. Келим Типовые элементы систем автоматического управления – М.: ФОРУМ – ИНФРА-М, 2012
2. В.Ю. Шишмарев Автоматика – М.: Издательский центр «Академия», 2005
Б.И. Горошков Автоматическое управление – М.: ИРПО: Издательский центр «Академия», 2013
3. Б.И. Горошков Автоматическое управление – М.: ИРПО: Издательский центр «Академия», 2010

Интернет ресурсы:
1. Система федеральных образовательных порталов. Информационно- коммуникационные технологии в образовании. [Электронный ресурс]- режим доступа: http://www.ict.edu.ru