Продажа квадроциклов, снегоходов и мототехники
second logo
Пн-Чт: 10:00-20:00
Пт-Сб: 10:00-19:00 Вс: выходной

+7 (812) 924 3 942

+7 (911) 924 3 942

Содержание

Электронная система управления двигателем авто

Существует огромное количество систем управления двигателей и их модификаций. Рассмотрим различные варианты ЭСУД, которые когда-либо устанавливались на серийно выпускаемые автомобили.

Что это такое

ЭСУД — электронная система управления двигателем или по-простому компьютер двигателя. Она считывает данные с датчиков двигателя и передает указания на исполнительные системы. Нужна, что двигатель работал в оптимальном режиме и сохранял нормы токсичности и потребления топлива. Обзор приведём на примере инжекторных автомобилей ВАЗ. Разобьем ЭСУД на группы.

Производители

Для автомобилей ВАЗ использовались системы управления двигателем компаний Bosch, General Motors и отечественного производства. Если хотите заменить деталь системы впрыска, например производства Bosch, то это невозможно, т.к. детали невзаимозаменяемые. А отечественные запчасти иногда аналогичны деталям иностранного производства.

Разновидности контроллеров

На Вазовских машинах можно встретить следующие типы контроллеров:
  • Январь 5 — производство Россия;
  • M1.5.4 — производство Bosch;
  • МР7.0 — производство Bosch;
Кажется, что контроллеров немного. Но, контроллер M1.5.4 для системы без нейтрализатора не подходит для системы с нейтрализатором. Они считаются невзаимозаменяемыми. Контроллер МР7.0 для системы «Eвpo-2» не может быть установлен на автомобиль «Евро-3». Хотя установить контроллер МР7.0 для системы «Eвpo-3» на автомобиль с экологическими нормами токсичности «Евро-2» возможно, но потребуется перепрошить программное обеспечение.

Типы впрыска

Можно разделить на систему центрального (одноточечного) и распределенного (многоточечного) впрыска топлива. В системе центрального впрыска форсунка подает топливо во впускной трубопровод перед дроссельной заслонкой. В системах распределенного впрыска каждый цилиндр имеет свою форсунку, которая подает топливо непосредственно перед впускным клапаном.

Системы распределенного впрыска разделяются на фазированные и не фазированные. В не фазированных системах впрыск топлива может осуществляться или всеми форсунками в одно время или парами форсунок. В фазированных системах впрыск топлива осуществляется последовательно каждой форсункой.

Нормы токсичности

В разные времена собирались автомобили, которые соответствовали в России требованиям стандартов по токсичности отработавших газов от «Евро-0» до «Евро-5». Автомобили «Евро-0» выпускаются без нейтрализаторов, системы улавливания паров бензина, датчиков кислорода.

Отличить машину в комплектации «Евро-3» от «Евро-2» можно по наличию датчика неровной дороги, внешнему виду адсорбера, а также по числу датчиков кислорода в выпускной системе двигателя. С введением норм «Евро-3» их стало 2 — до и после катализатора.

Определения и понятия

Контроллер — главный компонент электронной СУД. Оценивает информацию от датчиков о текущем режиме работы двигателя, выполняет достаточно сложные вычисления и управляет исполнительными механизмами.

Датчик массового расхода воздуха (ДМРВ) — преобразует значение массы воздуха, поступающего в цилиндры мотора, в электрический сигнал. Считает количество воздуха во впускном тракте.

Датчик скорости — преобразует скорость автомобиля в электрический сигнал.

Датчик кислорода — преобразует значение концентрации кислорода в отработавших газах после нейтрализатора в электрический сигнал. Ещё один датчик стоит до нейтрализатора и называется управляющим.

Датчик неровной дороги — преобразует величину вибрации кузова в электрический сигнал.

Датчик фаз — его сигнал информирует контролер, что поршень первого цилиндра находится в ВМТ (верхняя мертвая точка) на такте сжатия топливовоздушной смеси.

Датчик температуры охлаждающей жидкости — преобразует температуру охлаждающей жидкости в электрический сигнал. Следит за перегревом мотора.

Датчик положения коленвала — преобразует угловое положение коленвала в электрический сигнал.

Датчик положения дроссельной заслонки — преобразует значение угла открытия дроссельной заслонки в электрический сигнал.

Датчик детонации — преобразует величину механических шумов двигателя в электрический сигнал.

Модуль зажигания — элемент системы зажигания, накапливающий энергию для воспламенения смеси в двигателе и обеспечивает высокое напряжение на электродах свечи зажигания.

Форсунка — обеспечивает дозирование топлива в цилиндры двигателя.

Регулятор давления топлива — система топливоподачи, обеспечивающая постоянство давления топлива в подающей магистрали.

Адсорбер — система улавливания паров бензина.

Модуль бензонасоса — обеспечивает избыточное давление в топливной магистрали авто.

Топливный фильтр — элемент системы топливоподачи, фильтр тонкой очистки.

Нейтрализатор — для снижения токсичности выхлопных газов. В результате химической реакции с кислородом в присутствии катализатора оксид углерода, углеводороды СН и окислы азота превращаются в азот, воду, а также в двуокись углерода.

Диагностическая лампа — информирует водителя о наличии неисправности в СУД.

Диагностический разъем — для подключения диагностического оборудования.

Регулятор холостого хода — для поддержания холостого хода, который регулирует подачу воздуха в двигатель.

Электронная система управления двигателем (ЭСУД) от А до Я: расшифровка, диагностика и распиновка

На чтение 8 мин. Просмотров 4.2k.

Сегодня подавляющее количество автомобилей, выпускающихся во всем мире, оборудованы ЭСУД. Это позволяет сделать работу двигателя более эффективной, а саму езду на автомобиле более безопасной и комфортной. Бензиновый мотор или дизельный – не важно.

ЭСУД что такое, расшифровка

ЭСУД – электронная система управления двигателем. Представляет собой комплект электронно-вычислительного оборудования, отвечающего за работу только двигателя или двигателя вместе с другими системами легковой машины. По сути это автомобильный бортовой компьютер.

Виды систем

ЭСУД делятся на два типа, имеющие свои преимущества и недостатки:

  1. В первом случае, который часто называют английской аббревиатурой ECM (Engine Control Module), компьютер управляет только мотором.
  2. Во втором, ECU (Electronic Control Unit), он отвечает за все системы машины: двигатель, подвеску и т. д.

ВАЖНО! Общий для всех систем блок применяется чаще, поскольку это упрощает внутреннее устройство автомобиля с конструктивной точки зрения и удешевляет сборку. То есть, проще провести все провода от всех датчиков в одно место, чем устанавливать их в разные места.

С другой стороны, единый блок – менее безопасный вариант, чем «раздельные зоны ответственности» для разных систем. Его неисправность отразится на работе всех механизмов машины в то время как отдельные блоки работают независимо друг от друга. Например, тормозная система может сработать корректно при неисправности управления или двигателя.

Единый блок управления состоит из следующих элементов:

  • Моторно-трансмиссионный блок.
  • Блок контроля тормозной системы.
  • Центральный блок управления.
  • Синхронизационный блок.
  • Блок контроля кузова.
  • Блок контроля подвески.

Где находится ЭСУД

В подавляющем большинстве случаев ЭСУД, точнее – ЭБУ (электронный блок управления), находится под приборной панелью. В разных моделях автомобилей он может находиться по центру или в районе руля. Как правило, добраться до него достаточно просто с помощью обычной отвертки. Такое расположение сделано для облегчения доступа. Визуально как отечественный, так и зарубежный ЭБУ представляет собой небольшой (обычно размером примерно с две ладони) плоский ящик с гнездами для проводов.

Устройство ЭСУД

Поскольку электронная система управления двигателем это, по сути, компьютер, технически она устроена примерно так же, как стандартный ПК. Система помнит базовые установки, заложенные производителем и следит за соблюдением этих параметров в процессе работы двигателя.

На техническом уровне блок состоит из:

  • Постоянного запоминающего устройства (ППЗУ). Это память, которая содержит базовый алгоритм управления мотором. Его можно изменить вручную. При отключении двигателя установки не удаляются.
  • Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ). Память, которая обрабатывает оперативные данные, поступающие от систем: соответствие заданным в ППЗУ параметрам, ошибки и т.п. Устройство имеет дополнительный источник питания – от аккумулятора, поэтому оно может сохранять данные, даже если прерывать питание.
  • Электрически программируемое запоминающее устройство (ЭРПЗУ). Память, где хранятся коды противоугонной системы. Также отвечает за функционирование иммобилайзера.

Принцип работы ЭСУД

Главная задача системы – эффективная работа движка. Она на основании получаемой от различных узлов информации она регулирует крутящий момент, мощность и другие показатели в зависимости от режима работы мотора, комплектации ЭСУД и ее типа (самые популярные – м20, м73, м74, м86).

Стандартные режимы мотора, которые различает ЭСУД:

  • Запуск и прогревание.
  • Холостой ход.
  • Движение, торможение.
  • Смена передач.

Схема источников, от которых получает данные ЭСУД, зависит от модели авто и его комплектации. Обычно это датчики: положения коленвала, фаз, расхода воздуха, температуры охлаждающей жидкости, положения дроссельной заслонки, скорости, кислорода и детонации.

Кроме того, ЭСУД постоянно проводит самодиагностирование, также на основе показателей датчиков.

Диагностика

Помимо автоматической проверки корректности функционирования ЭСУД, специалисты рекомендуют проводить регулярное диагностирование системы. В среднем обслуживание стоит делать каждые 15 тыс км пробега. Диагностика ЭСУД проводится с помощью специального тестера, подключаемого в специальный разъем. Иногда используется беспроводной адаптер, использующий специальный протокол.

ВАЖНО! Лучше всего, если показатели будут расшифровываться специалистом, который на основании полученных данных может сделать вывод – какой конкретно элемент ЭСУД барахлит. После предварительных выводов, проводится более точная проверка вызывающего подозрения элемента.

Перед проведением тестов с помощью сканера, надо проверить питание системы и ее отдельных фрагментов. Причиной неисправности может быть поврежденная электропроводка, короткие замыкания, коррозия, различные помехи.

Неисправности и их причины

Выявление неисправностей ЭСУД можно начинать после обнаружения ряда признаков. Во-первых, при включении зажигания все лампочки сигнализатора системы должны загореться одновременно, таким образом система проверяет свой диагностический механизм. После запуска двигателя все должны одновременно потухнуть. Если какая-то из них загорается во время движения, это сигнализирует о проблемах в ДВС. В лучшем случае система может отключить двигатель, чтобы избежать тяжелых поломок. Список негативных ситуаций, в которым ведет неисправность ЭСУД, велик – может воздушить система охлаждения, не работать печка или термостат.

ВАЖНО! ЭСУД – тонкая система, поэтому описание проблем, которые могут случиться с электроникой может занять много времени.

В основном причинами неисправностей бывают:

  • Поломка датчиков, отправляющих в ЭСУД данные.
  • Поломки в самом блоке управления.
  • Поломки исполнительных устройств системы управления (рост сопротивления, обрыв обмотки электромагнитного клапана и т.д.).
  • Повреждение электропроводки.
  • Вмешательство посторонних в устройство электронных систем, вследствие чего могло произойти нарушение их целостности.


Часто ЭСУД ломается из-за механических повреждений. Это может быть не обязательно удар, для причинения вреда системе хватит сильной вибрации. Далее по проценту вероятности повреждения ЭСУД следуют: резкий перепад температур, коррозия, попадание влаги под защитный кожух из-за разгерметизации устройства. Также нередко корректная работа системы нарушается из-за некомпетентного вмешательства в ее функционирование.

Ремонт системы можно доверять только специалистам.

Типовые значения параметров ЭСУД

Типовые значения параметров системы зависят от множества факторов. В первую очередь – от марки авто. На них также влияет влажность, температура окружающей среды и т.д. Таблицы типовых параметров для конкретных марок авто, с помощью которых осуществляется идентификация ЭСУД, можно найти в интернете.

Очистка памяти контроллера ЭСУД

Функция сброса памяти используется для обнуления накопившихся в ЭСУД данных. Это полезно делать при замене датчиков, если требуется его перепрошивать или если автомобиль начал странно себя вести без видимых причин. Если не удалось найти эту функцию в меню ЭСУД, очищать память можно с помощью специального программного обеспечения, доступного в интернете. Процедура удаляет данные, накопившиеся при самообучении системы и возвращает заводские настройки. Проводится при выключенном двигателе.

Распиновка

Распиновка (распайка) – процесс определения принадлежности провода и разъема к тому или иному процессу, его назначение. Например, информация про кислород может приходить по одному кабелю, про охлаждение – по другому и т.д. В интернете можно найти подробный список расшифровки для самых популярных систем – Бош, Январь, Ителма.

Контроллер ЭБУ

Контроллер электронного блока управления – непосредственно сама плата с микропроцессорами. На практическом уровне разницы между терминами ЭБУ и ЭСУД нет. Отличие в том, что блок – физически коробка с электроникой, а система – это комплекс, включающий блок, датчики и рабочие процессы.

Датчик ЭСУД


Датчики электронной системы – один из главных ее элементов, от них зависит связь между механизмами и ЭБУ, качество управления движком. При профилактическом тестировании ЭСУД надо внимательно проверять соединение и сами датчики на все возможные повреждения (механические, от перегрева или коррозии и т.д.).

Главное реле

Главное реле системы запускает большинство процессов: в том числе электропитание датчиков, реле бензонасоса и вентилятор радиатора охлаждения двигателя, катушек зажигания и форсунок (инжектора). Главное реле защищает предохранитель.

Таблица масс ЭСУД в различных автомобилях

Массой в ЭСУД обычно выступает корпус машины. Если какой-то из контактов с массой теряет надежность, электросхема нарушается, качество работы системы падает. Например, двигатель начинает произвольно менять режим работы, набирая или сбрасывая обороты без участия водителя. Чтобы справиться с такой проблемой, надо знать места заземления ЭСУД.

Модели Точки заземления
Семейство АвтоВАЗ 2108-9 и 13-15 1. Масса ЭСУД берется с двигателя, с болтов, крепящих заглушку с правой стороны головки блока. В контроллерах BOSCH 7.9.7 или Январь 7.2, масса берется со шпильки, крепящей каркас центральной консоли приборной панели к тоннелю пола (внутри центральной консоли, под пепельницей).
Семейство ВАЗ 2110-12, 1,5L. С болтов на левой стороне головки блока.
Семейство ВАЗ 2114, 21124 1,6L. Контроллеры BOSCH 7.9.7 или Январь 7.2. Масса на четыре катушки зажигания с болта М6, масса на ЭСУД – со шпильки на кронштейне крепления ЭБУ, слева. На шпильку – от моторного щита. Здесь возможны проблемы, надо подтянуть постоянно разбалтывающуюся гайку.
Нива с контроллером Bosch MP 7.0. С болтов, крепящих заглушку, на месте распределителя зажигания – трамблера.
Нива с контроллером Bosch М 7.9.7. Масса берется с кузова, со шпилек его крепления. Частая проблема – клемма намного толще, чем нужно для равномерного прижатия корончатой шайбы к кузову.
Шевроле Нива с контроллером Bosch MP 7.0. Масса берется с двигателя, со шпилек М8 в его нижней левой части, под модулем зажигания.
Приора С на крепления ЭБУ (на кронштейне).
Калина Контакт для массы находится справа на двигателе, на кронштейне крепления впускного коллектора.
Модельный ряд 2104-07. Старые контроллеры. Масса берется с болта, притягивающего кронштейн крепления модуля зажигания к мотору.
Газель с двигателем 405, 406 С приварной шпильки на площадке над правым лонжероном, под свесом моторного щита.
УАЗ Патриот с Микас 11 Е2 Контакт от кузова через приварную шпильку в нижней части левого брызговика.

Электронная система управления двигателем (ЭСУД) | AUTOBRAN

Так уж сложилось, что прогресс никогда не стоит на месте. И в погоне за лучшими показателями экономичности и мощности двигателей внутреннего сгорания (ДВС), автомобильным инженерам приходится придумывать новые системы, которые смогли бы оптимизировать работу двигателя до необходимых значений. Не забывая при всем при этом, укладываться в современные нормы токсичности отработавших газов.

Назначение систем управления двигателем

Если выразиться проще, то главным условием для лучшей работы двигателя, является точное дозирование топливовоздушной смеси, в зависимости от условий работы двигателя. То есть, в нужный момент времени при работе двигателя, необходимо подать точное количество топлива вместе с воздухом и в нужный момент воспламенить его, для получения хороших показателей мощности, топливной экономичности и норм токсичности. Этот момент, является основополагающим при совершенствовании систем управления двигателем.

В прошлом веке, автопроизводители в основном совершенствовали эти системы механическим путем. Пытались модернизировать систему зажигания, поплавковыми камерами карбюраторов регулировали подачу топлива, но все эти попытки оказались тщетны.

Единственно правильным путем оптимизации работы двигателя было создание электронной системы управления двигателем (ЭСУД). Эту систему сейчас используют абсолютно на всех современных автомобилях.

ЭСУД состоит из датчиков, электронного блока управления (ЭБУ), и исполнительных механизмов. То есть ЭСУД нельзя назвать просто компьютером или как его еще называют “инжектором”, так как это в первую очередь система, в которой каждый участник выполняет свою определенную роль.

ЭСУД на разных автомобилях могут отличаться друг от друга, по типу работы датчиков, либо исполнительных механизмов. Но суть всегда остается одной, ЭБУ собирает информацию со всех датчиков о текущем состоянии работы двигателя(положение коленчатого вала, положение и скорость открытия дроссельной заслонки и т.д.), в том числе о намерениях водителя, после чего на основе своего программного обеспечения создает управляющий сигнал на исполнительные механизмы (на топливные форсунки, электробензонасос (ЭБН), регулятор холостого хода (РХХ) и т.д.).

Из чего состоит система управления двигателем

Рассмотрим вкратце каждый датчик:

Датчик положения коленчатого вала (ДПКВ) – является одним из основных датчиков, ЭБУ с его помощью синхронизирует положение коленчатого вала и распределительных валов двигателя. При его неисправности автомобиль либо вообще не заводится, либо на некоторых марках автомобилей заводится, но работает в аварийном режиме и соответственно автомобиль не развивает своей полной мощности.

Датчик положения распределительного вала (ДПРВ) – используется для определения положения распределительного вала, соответственно так же как и ДПКВ, участвует в синхронизации коленчатого вала и распределительного вала. Нужен для осуществления фазированного впрыска.

Датчик положения дроссельной заслонки (ДПДЗ) — отслеживает угловое положение дроссельной заслонки и преобразует его в сигнал постоянного напряжения. Используется для стабилизации всех режимов работы двигателя, от холостого хода до полной нагрузки.

Датчик кислорода (ДК) — определяет количество кислорода в выхлопных газах, после чего ЭБУ корректирует подачу топлива пытаясь достичь стехиометрической смеси.

Датчик массового расхода воздуха (ДМРВ) — один из основных датчиков, измеряет количество воздуха которое попадает в двигатель. На основе этого параметра определяется необходимое количество топлива для соответствующего режима работы двигателя.

Датчик положения педали сцепления — его основная функция заключается в том, что он снижает рывки при переключении передач.

Датчик положения педали тормоза — используется для переключения режимов АКПП и для системы ABS.

Датчик абсолютного давления во впускном коллекторе (ДАД либо MAP) – как правило используется либо он, либо ДМРВ. Назначение у них одинаковое, отличие в принципе работы. МАР измеряет величину разрежения во впускном коллекторе, и на основе этого ЭБУ делает выводы о расходе воздуха в двигателе.

Датчик детонации – определяет в двигателе детонацию, и смещает при необходимости угол опережения зажигания в более раннюю сторону, т.е. искра на контактах свечи зажигания появляется немного раньше во избежание детонации.

Из исполнительных механизмов стоит отметить:

Регулятор холостого хода (РХХ) – здесь название говорит само за себя, регулирует холостой ход при закрытой дроссельной заслонке.

Топливные форсунки – в момент подачи электрического сигнала от ЭБУ, подают топливо в двигатель.

Катушка зажигания – также в необходимый момент принимает электрический сигнал от ЭБУ, и подает электрический разряд высокого напряжения на свечи зажигания.

Клапан фазорегулятора – на определенных режимах работы двигателя, получает сигнал на смещение шестерни распределительного вала, для получения более высоких показателей мощности двигателя.

Электронный дроссельный узел  – применяется в паре с электронной педалью акселератора,  в котором присутствует электрический мотор изменяющий угол открытия дроссельной заслонки, при его наличии отсутствуют такие компоненты как РХХ и ДПДЗ, так как они встроены в данный узел.

Ну и наконец, электронный блок управления (ЭБУ) – это так называемые “мозги” системы управления двигателем, именно он определяет какое количество топлива подать в цилиндры двигателя, в определенный момент времени.

Это конечно же не полный список по всем компонентам системы управления двигателем, но наличие  каждой из этих деталей является важным условием правильной работы двигателя, более подробно мы их рассмотрим в отдельных статьях.

Источник: https://autobran.ru/elektronnaya-sistema-upravleniya-dvigatelem-esud/

НПП «Темп» им. Ф. Короткова

 

ОАО «НПП «Темп» им. Ф. Короткова» является разработчиком и изготовителем электронных систем управления: электронных цифровых регуляторов, блоков следящих систем, блоков управления и контроля, цифровых контроллеров дозаторов, электронных регуляторов вектора тяги и др.

 

Примеры выпускаемой продукции:

БУК-117В — блок управления и контроля

БУК-117В — блок управления и контроля — электронная часть системы автоматического управления и контроля САУ-117В газотурбинного двигателя типа ТВЗ-117. Является основной системой управления с полной ответственностью (FADEC), управляет двигателем и его системами на установившихся и переходных режимах работы через исполнительные механизмы гидромеханической части САУ-117В – насос регулятор НР-117В.

КРД-96 — Комплексный регулятор двигателя

КРД-96 — Комплексный электронный регулятор двигателя предназначен для работы в составе электронно-гидравлической системы автоматического управления полноразмерным двухвальным газотурбинным двигателем 96ФП, установленным на объекте Су-30МКИ или Су-30МКМ, а также осуществляет управление панелью воздухозаборника.

КРД-99Ц — Комплексный регулятор двигателя

КРД-99Ц-Комплексный регулятор двигателя является электронной частью комплексной электронно-гидравлической системы управления полноразмерным двухвальным газотурбинным двигателем (типа АЛ-31Ф и его модификаций) для самолетов Су-27, Су-30 различных модификаций. Предназначен для управления системами двигателя на запуске, на установившихся и переходных режимах работы выше малого газа и во всех условиях его эксплуатации, а также обеспечивает контроль и диагностику технического состояния двигателя, формирование и выдачу информационных сигналов в системы объекта и наземного обслуживания.

XVI Международная научно-практическая конференция «Электронные средства и системы управления»

XIV Международная научно-практическая конференция «Электронные средства и системы управления» в 2018 году состоялась 28 – 30 ноября и завершала программу ТУСУРа, подготовленную к Всероссийскому фестивалю науки в 2018 году. Конференция прошла в рамках 22 секций по актуальным мировым направлениям науки и технологий, включая информационные технологии, электронику и приборостроение, административное управление, математическое моделирование и др. В этом году к участию в конференции было представлено более 240 докладов от представителей вузов, НИИ и предприятий из более чем 25 городов России: Томска, Новосибирска, Барнаула, Красноярска, Омска, Москвы, Санкт-Петербурга, Екатеринбурга, Ижевска, Брянска, Саратова, Ханты-Мансийска, Астрахани, Сыктывкара, Ростова-на-Дону, Уфы, Тюмени, Владивостока, Хабаровска, Курска, Мурома и др. Также свои доклады представили учёные из Белоруссии (г. Минск) и Франции (г. Париж). Традиционно в конференции участвуют как именитые, так и молодые учёные.

Открывая «Электронные средства и системы управления», ректор ТУСУРа Александр Шелупанов подчеркнул, что многие из обсуждаемых на конференции направлений и тем в ближайшем будущем могут существенно изменить мир.

«Многие вещи, о которых сегодня только мечтают, станут повседневной реальностью, как когда-то было с мобильной связью, Интернетом. И нам предстоит не только решать проблемы развития Интернета и беспроводной связи, но и то, как бороться с побочными эффектами от внедрения новых технологий, с которыми мы уже сталкиваемся», – сказал ректор.

Одно из таких популярных направлений – безопасный Интернет вещей, которому было посвящено в рамках конференции несколько мероприятий. Партнёр ТУСУРа компания Keysight Technologies провела сессию «Разработка и тестирование устройств Интернета вещей (IoT)» для специалистов в области систем беспроводной связи, аэрокосмической и оборонной отраслей, автомобилестроения, энергетики и полупроводниковой промышленности. Школу-семинар «Беспроводная связь – Интернет вещей» провёл региональный центр компетенций НТИ в ТУСУРе «Технологии беспроводной связи и Интернета вещей».

Руководитель сибирского отделения компании Keysight Technologies в России Евгений Андронов, выступая на открытии конференции, отметил важность проведения таких мероприятий и взаимодействия университета с индустриальными партнёрами: «Уровень знаний, школа, которая есть в Томске, благодаря ТУСУРу позволили создавать компании по направлению радиоэлектроники – такого количества компаний в России больше нет ни в одном городе по этому направлению».

Евгений Андронов также вручил Александру Шелупанову книгу «Мир радиоэлектроники», презентованную сибирским отделением компании Keysight Technologies в 2018 году. В переводе и научной редакции издания активно участвовали сотрудники ТУСУРа.

На пленарном заседании также выступил заместитель директора по научной работе НИИ автоматики и электромеханики Антон Юдинцев с докладом, посвящённым деятельности института по глубоководной энергетике, наземным испытаниям и первым шагам в космосе. О форвакуумных плазменных источниках электронов, их развитии и потенциальных применениях рассказал заведующий кафедрой физики ТУСУРа, профессор Ефим Окс. Заместитель генерального директора АО «НИИ телевидения» по научной работе (г. Санкт-Петербург) профессор Александр Цыцулин представил доклад «Принцип доминантной информации – основание видеоинформатики».

В рамках конференции «Электронные средства и системы управления» прошла также конференция «Сибресурс», участники которой – академики Сибирской академии наук Высшей школы – представили свои решения по эффективному использованию территориальных ресурсов для развития российской экономики. Это мероприятие, как и одну из секций ЭССУ, посвятили памяти выдающегося учёного, бывшего ректора ТУСУРа Ивана Николаевича Пустынского, ушедшего из жизни в 2017 году. В честь профессора Пустынского в ТУСУРе открыли именную аудиторию и памятные доски. 

По итогам конференции выйдет сборник трудов в двух томах, в который войдёт порядка 200 публикаций (сборник включён в базу российского индекса научного цитирования РИНЦ), кроме того, лучшие доклады будут направлены для публикации в журнале «Доклады ТУСУРа» (включён в перечень ВАК).

Электронная система управления очередью (СУО) IS-Line

ПО внесено в Единый Реестр российских программ для электронных вычислительных машин и баз данных, рекомендовано для госзакупок.

Электронная система управления очередью (СУО) IS-Line — это система, имеющая широкие функциональные возможности, которая позволяет предложить Вашим клиентам лучшее обслуживание, персоналу комфортные условия работы, а руководителю инструмент для контроля работы персонала по нагрузке и качеству.

Группа компаний ККС более 10 лет занимается разработкой Системы управления очередью (СУО) и имеет более 1000 внедрений на территории РФ и стран ближнего зарубежья. Система управления очередью (СУО) — это незаменимый инструмент в сфере обслуживания и предоставления услуг.

Электронная система управления очередью позволяет эффективно планировать работу, постоянно учитывая количество посетителей. Статистика, которую накапливает система, позволяет оценить нагрузку на персонал и производительность труда сотрудников компании.

Электронная система управления очередью — многокомпонентная модульная система. В зависимости от задач, выполняемых системой, возможны различные конфигурации и состав системы.

Купить систему управления очередью IS-Line

Если Вы хотите купить систему управления очередью IS-Line, заполните форму. Наши специалисты сориентируют по всем аспектам решения и подберут наилучший вариант персонально для Вас.

Основной принцип работы электронной очереди

В основной принцип работы электронной очереди IS-Line заложены 3 этапа: регистрация, ожидание и обслуживание.

Регистрация

Посетитель, войдя в зал обслуживания и используя терминал регистрации, самостоятельно выбирает необходимую услугу и получает талончик с номером очереди.

Этап регистрации включает в себя не только on-line регистрацию, а также предварительную регистрацию на обслуживание. Подключая дополнительные программные модули электронной очереди, можно значительно расширить возможности регистрации на услугу.

Ожидание

Получив номер очереди, посетитель проходит в зал и в комфортных условиях ожидает вызова на получение услуги. В зоне ожидания находится центральное табло. На нем посетители видят информацию о вызываемых номерах электронной очереди.

Обслуживание

Когда оператор готов вызвать следующего клиента, он нажимает на кнопку программного пульта вызова. На табло электронной очереди, установленным над рабочим местом оператора начинает мигать вызываемый номер. Одновременно информация о вызове отображается на центральном табло в зоне ожидания, а также дублируется голосовым сообщением.

Посетитель, получив приглашение на обслуживание направляется к оператору с мигающим табло и получает необходимую услугу. По окончании обслуживания посетитель может оценить качество оказанной услуги.

Управление системой

Управление настройками системы и ее конфигурация производятся в администрировании. Имея практически неограниченны функциональные возможности, система управления электронной очередью имеет понятный и логичный интерфейс. Это в свою очередь позволяет быстро и легко перенастраивать параметры системы, подключать дополнительные модули и оборудование.

Гибкость настроек системы электронной очереди позволяет создать конфигурацию под специфику любого предприятия и в дальнейшем масштабировать ее.

Для эффективного управления, руководитель должен быть в курсе работы офиса. Мониторинг в режиме онлайн покажет фактическое состояние загруженности в офисе. Данные мониторинга, обеспечат руководителя оперативной информацией для принятия управленческих решений по работе офиса.

Терминал регистрации системы управления очередью

Клиент может выбрать на интерактивном меню терминала регистрации системы управления очередью услугу и получить талон в очередь. Так же на терминале имеется предварительная регистрация с возможность выбора даты и времени. В терминал регистрации системы управления очередью встроен модуль оценки качества обслуживания, каждый клиент, получивший услугу, может оценить качество ее предоставления.

Интернет-регистрация системы управления очередью

Клиент может зарегистрироваться на прием с помощью интернет-регистрации системы управления очередью, с возможностью выбора удобной даты и времени обслуживания. Интернет-регистрация системы управления очередью позволит клиентам получить приоритетное обслуживание.

Центральное табло системы управления очередью

Получив талон на терминале регистрации, клиент располагается в зоне ожидания, где располагается центральное табло системы управления очередью. На центральное табло системы управления очередью выводится вся информация о ходе очереди, а также дополнительный медиа-контент в виде рекламы или информационных материалов.

Рабочее место оператора системы управления очередью

Вывод информации на центральное табло происходит с рабочего места оператора системы управления очередью. Рабочее место оператора может быть выполнено на базе виртуального и физического пульта. В случае использования физических пультов, система управления очередью становится автономной и не требует интеграции с LAN заказчика.

Пульт оператора может работать в автоматическом и ручном режимах для обеспечения максимального комфорта сотрудника. Рабочее место оператора может быть укомплектовано дополнительным табло.

Рабочее место руководителя (Мониторинг) системы управления очередью

Руководитель может отслеживать процесс работы зоны обслуживания и вносить изменения в ход обслуживания в режиме реального времени, а также получать информацию о работе сотрудников и количеству клиентов в системе электронной очереди. Руководитель может формировать и просматривать отчеты со своего рабочего места. Отчеты системы управления очередью позволяют проводить анализ эффективности работы персонала, востребованности услуг у клиентов и т.д.

Сервер системы управления очередью

В основу разработки системы лег централизованный сервер с использованием web-технологий. Что позволило нам, обеспечить работу всей системы управления очередью путем доступа в интернет и администрирование (обслуживание) с одного рабочего места.

Опробовать функционал системы управления очередью

* — Для входа в оператор нужно ввести цифру от 1 до 10 в поле «Введите код», пароль вводить не нужно.

Особенности системы управления очередью

  • Интерфейсы пользователей системы управления очередью выполнены на базе Web-технологий, и работают с любой операционной системой, через браузер.
  • Центральное табло позволяет отображать не только информацию о состоянии очереди, но и любое мультимедийное содержимое.
  • Возможность одновременного использования аппаратных и программных пультов оператора.
  • Возможность ввода фамилии, номера паспорта, телефона или другой дополнительной информации при регистрации.
  • Предварительная регистрация в очереди с терминала и через Интернет.
  • Мобильное приложение клиента.
  • Все компоненты СУО подключаются по протоколу TCP/IP.

Преимущества управления электронной очередью

  • Простое и понятное программное обеспечение с возможностью настройки, и доработки под индивидуальные требования заказчика.
  • Мультиязычность системы управления электронной очередью, с возможностью настройки языка на отдельные компоненты системы.
  • Возможность использования в качестве принтера талонов любые сенсорные киоски и даже стандартные платежные терминалы.
  • В системе используется стандартная термобумага, применяемая в кассовых аппаратах.
  • Поскольку система управления электронной очередью IS-Line разрабатывалась под самые «насущные» требования заказчиков, она содержит весь необходимый функционал.
  • Не ограниченное количество подключаемых центральных табло является базовой опцией и не требует доплаты.
  • Голосовой вызов клиентов является базовой опцией и не требует доплаты.
  • Совокупная стоимость приобретения и владения данным решением значительно ниже, чем у импортных аналогов.

Аргументы «ЗА» использование СУО IS-Line

Внедрение СУО IS-Line позволит без труда:

  • обеспечить комфортные условия для клиентов, что благоприятно скажется на их лояльном отношении;
  • обеспечить грамотное распределение нагрузки на сотрудников;
  • получить всю необходимую информацию о нагрузках в целом, определить пиковые периоды;
  • проводить онлайн-мониторинг очереди и оперативно реагировать на необходимость вывода дополнительных сотрудников;
  • собрать статистические данные относительно качества обслуживания посетителей.

Все эти преимущества, однозначно, благотворно влияют на деятельность предприятия в целом, поэтому внедрение электронной очереди IS-Line, оправданно и рентабельно.

Электронная система управления двигателем SHAANXI EVRO-3

3. Электронная система управления двигателем

Общие сведения об электронной системе управления двигателем

В конструкции двигателем серии WP10 Евро3 используется технология электронного управления системой впрыска топлива с общей топливной рампой высокого давления дизельного двигателя компании BOSCH. Электронный блок управления (ECU) двигателя позволяет осуществлять автоматический контроль распределительной шестерни
двигателя и количества впрыска топлива в соответствии с входным давлением, температурой, частотой вращения, положением педали акселератора и другими различными сигналами с целью сокращения вредных выбросов, уменьшения расхода топлива.
Электронная система управления двигателем серии WP10 Евро-3 имеет стабильную способность обработки, многоуровневую защиту системы и возможность коррекции для обеспечения надежности и безопасности двигателя. Электронный блок управления (ECU) 
двигателя также обладает функцией самоконтроля неисправностей системы, функцией
самодиагностики и функцией вывода информации о неисправностях для облегчения ремонта электронной системы управления двигателем.
Внимание!
1. При выпуске двигателя с завода были проведены заводские испытания в строгом соответствии с нормативными стандартами испытаний, пользователю запрещается на свое усмотрение регулировать данные электронного блока управления (ECU), изменять мощность двигателя и его конфигурацию.
2. Осмотр и ремонт разных составляющих элементов электрической системы автомобиля должны производиться профессиональными электриками.
3. Осмотр и ремонт разных составляющих элементов электронной системы управления должны производиться профессиональным обслуживающим персоналом сервисного центра WEICHAI.
4. Электронный блок управления (ECU), насос с общий топливной рампой и форсунки являются деталями высокой точности. Пользователю запрещается самовольно их разбирать.
5. При выполнении сварочных работ на автомобиле следует отключать автомобиль 
от цепи электронного блока управления (ECU).
6. Во избежание повреждения электронного блока управления или других компонентов при подсоединении и отсоединении разъемов электронного блока управления (ECU) следует отключить источник питания электронного блока управления(ECU).
7. При подключение электронного блока управления (ECU) к источнику питания правильно определите положительный и отрицательный полюса источника питания, чтобы избежать повреждения электронного блока управления.

Сигнальные индикаторы
Сигнальные индикаторы в сборе, расположенные в центре блока приборов, состоят из 3 специальных тревожных сигнальных индикаторов двигателя (наименование, символы и функции приведены в следующей таблице).

Перекидные переключатели
На щитке приборов установлены соответствующие перекидные переключатели двигателя (см. Рис. 1).

— Переключатель кондиционера «А/С» (подробные функции приведены в разделе «эксплуатация кондиционера»).
 — Переключатель диагностики «EDC» (подробные функции приведены в разделе «эксплуатация переключателя диагностики неисправностей»).
 — Перекидной переключатель выключения режима круиз-контроля (подробные функции приведены в разделе «использования функции круиз-контроля».
 — Перекидной переключатель регулировки скорости движения в режиме круиз-контроля (подробные функции приведены в разделе «использования функции круиз-контроля).
— Перекидной переключатель восстановления режима круиз-контроля (подробные функции приведены в разделе «использования функции круиз-контроля).
 — Перекидной переключатель дистанционного управления акселератором (подробные функции приведены в разделе «дистанционное управление акселератором»).

Интерфейс диагностики

Интерфейс диагностики представляет собой специальный интерфейс для ввода данных, вывода информации о неисправностях с помощью соответствующих инструментов (например, тестера)
определения параметров и диагностики двигателя, интерфейс диагностики расположен внутри платы интерфейса со стороны кресла пассажира в кабине водителя (см. Рис. 2).

Электрические системы управления — Designing Buildings Wiki

Электрическая система управления — это физическое соединение устройств, которое влияет на поведение других устройств или систем. Простая электронная система состоит из входа, процесса и выхода. И входные, и выходные переменные системы являются сигналами. Примеры таких систем включают циркуляционные насосы, компрессоры, производственные системы, холодильные установки и панели управления двигателями.

Устройства ввода, такие как датчики, собирают информацию и реагируют на нее, а также управляют физическим процессом, используя электрическую энергию в форме выходного воздействия.Электронные системы можно отнести к «причинным» по своей природе. Входной сигнал является «причиной» изменения процесса или работы системы, а выходной сигнал — «следствием», следствием причины. Примером может служить микрофон (устройство ввода), преобразующий звуковые волны в электрические сигналы и усиливаемый динамиком (устройством вывода), создающим звуковые волны.

Электронные системы обычно представляют как серию взаимосвязанных блоков и сигналов. Каждый блок показан с собственным набором входов и выходов.Это известно как представление блок-схемы.

Электрические системы работают либо с сигналами с непрерывным (CT), либо с дискретным (DT) сигналами.

В системе ТТ входные сигналы непрерывны во времени. Это, как правило, аналоговые системы, производящие линейную работу с входными и выходными сигналами, привязанными к заданному периоду времени, например, между 13:00 и 14:00.

Система DT — это система, в которой входные сигналы представляют собой последовательность или ряд значений сигналов, определенных в определенных временных интервалах, например, 13:00 и 14:00 отдельно.

Системы управления бывают двух разных типов: система с разомкнутым контуром или система с замкнутым контуром.

Система управления без обратной связи — это система, в которой выход не реагирует на вход для корректировки изменений. Вместо этого выход изменяется путем изменения входа. Это означает, что внешние условия не повлияют на производительность системы. Примером может служить котел центрального отопления с таймером, который включается в определенные заданные промежутки времени независимо от уровня теплового комфорта в здании.

Преимущества систем с разомкнутым контуром заключаются в том, что они просты, легко строятся и в целом остаются стабильными. Однако они могут быть неточными и ненадежными из-за того, что вывод не корректируется автоматически.

Система управления с обратной связью — это система, в которой выход влияет на вход для поддержания желаемого выходного значения. Это достигается за счет обратной связи. Например, котел может иметь термостат температуры, который контролирует уровень теплового комфорта в здании и отправляет сигнал обратной связи, чтобы гарантировать, что контроллер поддерживает заданную температуру.

Системы с замкнутым контуром имеют то преимущество, что они точны, и их можно сделать более или менее чувствительными в зависимости от требуемой стабильности системы. Однако они более сложны с точки зрения создания стабильной системы.

Существует несколько различных типов контроля:

[править] Ручное управление

В этой системе не используется автоматическое управление, ссылка предоставляется человеком-оператором.

[править] Полуавтоматический контроль

Последовательность операций выполняется автоматически после запуска человеком-оператором.Примером может служить запуск электродвигателя.

[править] Автомат

Человек-оператор заменяется контроллером, который контролирует систему по сравнению с желаемым значением, используя контуры обратной связи для принятия корректирующих действий, если это необходимо.

[править] Местное управление

Уровень, маховик или другое приспособление, закрепленное на устройстве «локально», используется как средство изменения и контроля.

[править] Пульт дистанционного управления

Регулирующий блок соединен с исполнительным устройством, установленным на некотором расстоянии, посредством передачи энергии через электрические связи.Например, пульт для включения кондиционера.

[править] Включение / выключение

Регулирующий элемент может занимать только одно из двух доступных положений «включено» или «выключено». Примером может служить выключатель света.

[править] Пошаговое управление

Регулирующий блок может занимать более двух позиций, но действие происходит поэтапно, а не непрерывно.

Электронные системы управления: базовые (энергетическая инженерия)

Абстракция

С каждым энергопотребляющим оборудованием связана какая-то система управления.В этой статье представлена ​​информация об электронных системах управления, которые в основном используются для управления оборудованием HVAC. Те же принципы используются для управления другим оборудованием, таким как освещение, системы сжатого воздуха, технологическое и производственное оборудование.

ВВЕДЕНИЕ

С каждым энергопотребляющим оборудованием связана какая-либо система управления. Элементы управления могут быть такими простыми, как щелчковый переключатель, или такими сложными, как специализированная микросхема микрокомпьютера.В более крупных единицах оборудования, а также в зданиях и производственных процессах обычно используются сложные компьютерные системы управления для оптимального управления и эксплуатации. В этой статье представлена ​​информация об электронных системах управления, которые в основном используются для управления оборудованием HVAC. Однако те же технологии и принципы используются для управления другим оборудованием, таким как освещение, системы сжатого воздуха, технологическое и производственное оборудование.

Электронная система управления состоит из датчика, контроллера и конечного элемента управления. Датчики, используемые в электронных системах управления, представляют собой простые устройства с малой массой, которые обеспечивают стабильный, широкий диапазон, линейный и быстрый отклик. Электронный контроллер представляет собой твердотельное устройство, которое обеспечивает управление дискретной частью диапазона датчика и генерирует усиленный сигнал коррекции для управления конечным элементом управления.

Характеристики электронных систем управления включают следующее:

• Контроллеры могут располагаться удаленно от датчиков и исполнительных механизмов.

• Контроллеры могут принимать различные входы.

• Дистанционные настройки для нескольких элементов управления могут быть расположены вместе, даже если датчики и исполнительные механизмы не являются.

• Электронные системы управления могут использовать сложные схемы управления и блокировки.

• Выходы универсального типа могут подключаться к множеству различных приводов.

• Индикаторы могут отображать входные или выходные значения.

Датчики и выходные устройства (например, исполнительные механизмы, реле) , используемые для электронных систем управления, обычно такие же, как и в микропроцессорных системах.Разница между электронными системами управления и микропроцессорными системами заключается в обработке входных сигналов. В электронной системе управления аналоговый сигнал датчика усиливается, а затем сравнивается с заданным значением или сигналом коррекции с помощью схем сравнения напряжения или тока и управления. В микропроцессорной системе вход датчика преобразуется в цифровую форму, в которой дискретные инструкции (алгоритмы) выполняют процесс сравнения и управления.

Фиг.1 показана простая электронная система управления с контроллером , который регулирует температуру подаваемой воды путем смешивания возвратной воды с водой из котла. Главный датчик температуры находится в подаче горячей воды от клапана. Для повышения эффективности и экономии энергии контроллер сбрасывает уставку температуры приточной воды в зависимости от температуры OA (наружного воздуха). Контроллер анализирует данные датчика и отправляет сигнал на привод клапана для регулирования подачи горячей воды к нагревателям.Эти компоненты описаны в разделе «Компоненты».

Глоссарий терминов систем управления приведен в последнем разделе этой статьи.

Электронные системы управления обычно имеют следующие характеристики:

Контроллер. Низкое напряжение, твердотельный. Входы. 0-1 В постоянного тока, 0-10 В постоянного тока, 4-20 мА, резистивный элемент, термистор, термопара. Выходы. 2-10 В постоянного тока или устройство 4-20 мА. Режим управления. Двухпозиционный, пропорциональный, пропорционально-интегральный (PI) или ступенчатый.

Рис. 1 Базовая электронная система управления.

Принципиальные схемы

в этой статье являются базовыми и довольно общими. Вход сопротивления-температуры и 2-10 В постоянного тока. выходные данные используются в целях обсуждения. Подробное обсуждение режимов управления можно найти в разделе «Основы управления» Технического руководства по автоматическому управлению. [1]

КОМПОНЕНТЫ ЭЛЕКТРОННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ

Электронная система управления включает датчики, контроллеры , выходные устройства, такие как исполнительные механизмы и реле; конечные элементы управления, такие как клапаны и демпферы; и показывающие, сопрягающие и вспомогательные устройства.На рис. 2 представлен обзор многих компонентов электронной системы.

Датчики

Чувствительный элемент предоставляет контроллеру информацию об изменяющихся условиях. Аналоговые датчики используются для отслеживания постоянно меняющихся условий, таких как температура или давление. Аналоговый датчик подает на контроллер переменный сигнал, например 0-10 В. Цифровой (двухпозиционный) датчик используется, если условия представляют фиксированное состояние, например, насос включен или выключен.Цифровой датчик подает на контроллер дискретный сигнал, например, разомкнутые или замкнутые контакты.

Рис. 2 Типовые компоненты электронной системы управления.

Некоторые электронные датчики используют атрибут, присущий их материалу (например, сопротивление провода), для подачи сигнала и могут быть напрямую подключены к электронному контроллеру. Другие датчики требуют преобразования сигнала датчика в тип или уровень, который может использоваться электронным контроллером.Например, датчику, определяющему давление, требуется преобразователь или передатчик для преобразования сигнала давления в напряжение, которое может использоваться электронным контроллером. Типичные датчики, используемые в электронных системах управления, показаны на рис. 2. Узел датчик-преобразователь называется передатчиком.

Датчики температуры

Для электронного управления датчики температуры классифицируются следующим образом:

• Терморезисторы (RTD) изменяют сопротивление при изменении температуры.RTD имеют положительный температурный коэффициент (сопротивление увеличивается с температурой).

• Термисторы представляют собой твердотельные датчики сопротивления с отрицательным температурным коэффициентом.

• Термопары напрямую генерируют напряжение в зависимости от температуры.

Терморезисторы

Как правило, все RTD имеют некоторые общие атрибуты и ограничения:

• Сопротивление элементов RTD зависит от температуры.Некоторые элементы демонстрируют большие изменения сопротивления, линейные изменения или и то, и другое в широком диапазоне температур.

• Контроллер должен подавать питание на датчик и измерять изменяющееся напряжение на элементе, чтобы определить сопротивление датчика. Это действие может привести к небольшому нагреву элемента — так называемому самонагреву — и может привести к неточности измерения температуры. За счет уменьшения тока питания или использования элементов с более высоким номинальным сопротивлением эффект самонагрева можно свести к минимуму.

• Сопротивление некоторых элементов RTD составляет всего 100 Ом. В этих случаях сопротивление выводных проводов, соединяющих RTD с контроллером, может значительно увеличивать общее сопротивление подключенного RTD и может создавать ошибку смещения в измерениях. температуры. На рис. 3 показаны датчик и контроллер в зависимости от длины проводов. На этом рисунке датчику на расстоянии 25 футов от контроллера требуется 50 футов провода. Если одножильный медный провод 18 AWG с постоянным током сопротивление 6,39 Ом / М · фут, 50 футов провода имеют общее d.c. сопротивление 0,319 Ом. Если датчик представляет собой платиновый датчик с сопротивлением 100 Ом и температурным коэффициентом 0,69 Ом / ° F, 50 футов провода приведут к погрешности в 0,46 ° F. Если датчик представляет собой платиновый датчик с сопротивлением 3000 Ом и температурным коэффициентом 4,8 Q / ° F, 50 футов провода приведут к ошибке 0,066 ° F.

Рис. 3 Длина подводящего провода.

Существенные ошибки можно устранить, отрегулировав настройку калибровки на контроллере, или — если контроллер предназначен для этого — третий провод можно подвести к датчику и подключить к специальной схеме компенсации, предназначенной для устранения эффекта длины провода. по измерению.В ранних электронных контроллерах эта трехпроводная схема была подключена к мосту Уитстона, сконфигурированному для компенсации проводов. В цифровых контроллерах компенсация подводящего провода на датчиках с низким сопротивлением может выполняться программным смещением.

• Допустимый диапазон температур для данного датчика RTD может быть ограничен нелинейностью при очень высоких или низких температурах.

• Элементы RTD, которые обеспечивают большие изменения сопротивления на градус температуры, снижают чувствительность и сложность любой электронной входной цепи.(Однако линейность может вызывать беспокойство.)

Датчик, построенный с использованием провода BALCO, является обычно используемым датчиком RTD. BALCO — это отожженный прочный сплав с номинальным составом 70 процентов никеля и 30 процентов железа. Элемент сопротивления BALCO на 500 Ом обеспечивает относительно линейное изменение сопротивления от -40 до 250 ° F. Датчик представляет собой устройство с малой массой и быстро реагирует на изменения температуры.

Еще одним материалом, используемым в датчиках RTD, является платина. Он линейен по отклику и стабилен во времени. В некоторых приложениях используется короткий провод для обеспечения номинального сопротивления 100 Ом. Однако при низком значении сопротивления на элемент может влиять самонагревание и сопротивление провода датчика. Кроме того, из-за небольшого изменения сопротивления элемента необходимо использовать дополнительное усиление для увеличения уровня сигнала.

Чтобы использовать желаемые характеристики платины и минимизировать любое смещение, одна производственная технология наносит пленку платины в виде лестницы на изолирующую основу.Затем с помощью метода лазерной подгонки (рис. 4) выжигается часть металла для калибровки датчика, обеспечивая сопротивление 1000 Ом при 74 ° F. Этот платиновый пленочный датчик обеспечивает высокую устойчивость к температуре. Благодаря высокому сопротивлению датчик относительно невосприимчив к самонагреву и смещению сопротивления провода датчика. Кроме того, датчик представляет собой чрезвычайно легкое устройство и быстро реагирует на изменения температуры. Элементы RTD этого типа распространены.

Фиг.

Фиг.4 Датчик RTD с платиновым элементом.

Твердотельные термометры сопротивления

На рис. 5 показаны примеры твердотельных резистивных датчиков температуры с отрицательным и положительным температурными коэффициентами. Термисторы — это датчики с отрицательным температурным коэффициентом, обычно заключенные в очень маленькие корпуса (похожие на стеклянные диоды или небольшие транзисторы), которые обеспечивают быстрый отклик. С повышением температуры сопротивление термистора уменьшается (рис. 6). При выборе термисторного датчика необходимо учитывать сильно нелинейную характеристику температурного сопротивления.

Рис. 5 Твердотельные датчики температуры.

Твердотельные датчики температуры с положительным температурным коэффициентом могут иметь относительно высокие значения сопротивления при комнатной температуре. С повышением температуры сопротивление датчика увеличивается (рис. 6). Некоторые твердотельные датчики имеют почти идеальные линейные характеристики во всем используемом диапазоне температур.

Рис. 6 Зависимость сопротивления от температуры для твердотельных датчиков.

Рис. 7 Принципиальная схема термопары.

Термопары

В термопаре два разнородных металла, такие как железо и константан, свариваются вместе, образуя спай термопары (рис. 7). Когда этот переход подвергается нагреву, генерируется напряжение в диапазоне милливольт, которое может быть измерено входными цепями электронного контроллера. Количество генерируемого напряжения прямо пропорционально температуре (рис.8). При комнатной температуре для типичных приложений HVAC эти уровни напряжения часто слишком малы, чтобы их можно было использовать, но их лучше использовать при более высоких температурах от 200 ° F до 1600 ° F. Следовательно, термопары чаще всего используются в высокотемпературных технологических процессах.

Преобразователь / преобразователь

Входные цепи многих электронных контроллеров могут работать в диапазоне напряжений 0-10 В постоянного тока. или диапазон тока 4-20 мА. Входы этих контроллеров классифицируются как универсальные, поскольку они принимают любой датчик с правильным выходом.Эти датчики часто называют передатчиками, поскольку их выходы представляют собой усиленный или кондиционированный сигнал. Основное требование к этим передатчикам состоит в том, чтобы они создавали требуемый уровень напряжения или тока для входа в контроллер в желаемом диапазоне срабатывания.

Рис. 8 Зависимость напряжения от температуры для термопары железо-константан.

Измерительные преобразователи измеряют различные условия, такие как температура, относительная влажность , воздушный поток, расход воды, потребляемая мощность, скорость воздуха и интенсивность света.Примером передатчика может быть датчик, который измеряет уровень углекислого газа (CO2) в возвратном воздухе вентиляционной установки. Датчик подает сигнал 4-20 мА на вход контроллера, который затем может регулировать наружные / вытяжные заслонки для поддержания приемлемого уровня качества воздуха. Поскольку электронные контроллеры способны обрабатывать входы напряжения, силы тока или сопротивления, датчики температуры обычно не используются в качестве входов контроллера в пределах диапазонов систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха из-за их высокой стоимости.

Датчик относительной влажности

Для определения относительной влажности используются различные методы измерения, включая измерение изменений сопротивления, емкости, импеданса и частоты.

Более старый метод, в котором для определения относительной влажности использовалось сопротивление, зависел от слоя гигроскопической соли, такой как хлорид лития или угольный порошок, нанесенного между двумя электродами (рис. 9). Оба материала поглощают и выделяют влагу в зависимости от относительной влажности, вызывая изменение сопротивления датчика.Электронный контроллер, подключенный к этому датчику, обнаруживает изменения сопротивления, которые он может использовать для управления относительной влажностью.

Метод, использующий изменения емкости для определения относительной влажности, измеряет емкость между двумя проводящими пластинами, разделенными чувствительным к влаге материалом, например полимерным пластиком (рис. 10A). По мере того как материал поглощает воду, емкость между пластинами уменьшается, и это изменение может быть обнаружено электронной схемой. Чтобы преодолеть любое препятствие способности материала поглощать и выделять влагу, две пластины и их электрические провода могут быть на одной стороне полимерного пластика, а третий лист чрезвычайно тонкого проводящего материала на другой стороне полимерного пластика, образующий конденсатор (рис.10Б). Эта третья пластина, слишком тонкая для крепления выводных проводов, позволяет влаге проникать внутрь и поглощаться полимером, тем самым повышая чувствительность и отклик.

Датчик относительной влажности, который генерирует изменения как сопротивления, так и емкости для измерения уровня влажности, изготавливается путем анодирования алюминиевой полосы с последующим нанесением тонкого слоя золота или алюминия (рис. 11). Анодированный алюминий имеет на поверхности слой пористого оксида. Влага может проникать через слой золота и заполнять поры оксидного покрытия, вызывая изменения как сопротивления, так и емкости, которые можно измерить с помощью электронной схемы.

Рис. 9 Датчик относительной влажности резистивного типа.

Датчики, которые используют изменения частоты для измерения относительной влажности (рис. 12), могут использовать кристалл кварца, покрытый гигроскопичным материалом, например полимерным пластиком. Когда кварцевый кристалл возбуждается колебательным контуром, он генерирует постоянную частоту. Поскольку полимерный материал поглощает влагу и изменяет массу кристалла кварца, частота колебаний изменяется и может быть измерена электронной схемой.

Большинство датчиков относительной влажности требуют наличия электроники на датчике для изменения и усиления слабого сигнала и называются передатчиками. Электронная схема компенсирует влияние температуры и одновременно усиливает и линеаризует измеренный уровень относительной влажности. Датчики обычно обеспечивают выход напряжения или тока, который можно использовать в качестве входа для электронного контроллера.

Датчики давления

Электронный датчик давления преобразует изменения давления в сигнал, такой как напряжение, ток или сопротивление, который может использоваться электронным контроллером.

В методе измерения давления путем определения изменений сопротивления используется небольшая гибкая диафрагма и тензодатчик в сборе (рис. 13). Сборка тензодатчика включает очень тонкий (змеевик) провод или тонкую металлическую пленку, нанесенную на непроводящее основание. Узел тензодатчика растягивается или сжимается, поскольку диафрагма изгибается при изменении давления. Растяжение или сжатие тензодатчика (показано пунктирной линией на рис. 13) изменяет длину тонкой проволоки или тонкой металлической пленки, что изменяет общее сопротивление.Затем сопротивление может быть обнаружено и увеличено. Эти изменения сопротивления невелики. Поэтому в датчике в сборе предусмотрен усилитель для усиления и обработки сигнала, чтобы уровень, передаваемый на контроллер, был менее восприимчивым к внешним шумовым помехам. Таким образом, датчик становится передатчиком.

Рис. 10 Емкостной датчик относительной влажности.

Рис. 11 Датчик относительной влажности импедансного типа.

Другой метод измерения давления — измерение емкости (рис.14). Фиксированная пластина образует одну часть конденсаторной сборки, а гибкая пластина — другую часть конденсаторной сборки. По мере того как диафрагма изгибается при изменении давления, гибкая пластина конденсаторного узла приближается к неподвижной пластине (показана пунктирной линией на рис. 14) и изменяет емкость.

Разновидностью датчиков давления является датчик, который измеряет перепад давления с помощью двух камер давления (рис. 15). Сила из каждой камеры действует в противоположном направлении относительно тензодатчика.Этот тип датчика может измерять небольшие изменения перепада давления даже при высоком статическом давлении.

Контроллеры, устройства вывода и устройства индикации

Контроллер

Электронный контроллер принимает сигнал датчика, усиливает и / или обрабатывает его, сравнивает с заданным значением и при необходимости производит коррекцию. Выходной сигнал обычно позиционирует привод. Схемы электронного контроллера позволяют использовать самые разные функции и последовательности управления, от очень простых схем до схем с несколькими входами и несколькими последовательными выходами.В схемах контроллера используются твердотельные компоненты, такие как транзисторы, диоды и интегральные схемы, и они включают источник питания и все настройки, необходимые для правильного управления.

Рис. 12 Кварцевый датчик относительной влажности.

Рис. 13 Датчик давления резистивного типа.

Типы ввода Электронные контроллеры

классифицируются по типу или типам входных сигналов, которые они принимают, например по температуре, влажности, энтальпии или универсальности.

Регуляторы температуры Для регуляторов температуры

обычно требуются входные датчики определенного типа или категории. Некоторые имеют входные цепи до

Рис. 14 Датчики давления емкостные.

принимает датчики RTD, такие как BALCO или платиновые элементы, в то время как другие содержат входные цепи для датчиков термистора. Эти контроллеры имеют шкалы уставок и диапазонов дросселирования, обозначенные в градусах Фаренгейта или Цельсия.

Контроллеры относительной влажности

Входные цепи для контроллеров относительной влажности обычно получают измеренный сигнал относительной влажности, уже преобразованный в 0-10 В постоянного тока. напряжение или токовый сигнал 4-20 мА. Уставки и шкалы для этих контроллеров указаны в процентах относительной влажности.

Рис. 15 Датчик перепада давления.

Контроллеры энтальпии

Контроллеры энтальпии — это специализированные устройства, которые используют специальные датчики для входов. В некоторых случаях датчик может объединять измерения температуры и влажности и преобразовывать их в единое напряжение для представления энтальпии измеряемого воздуха. В других случаях отдельные датчики температуры по сухому термометру и отдельные датчики по влажному термометру или относительной влажности предоставляют входные данные, а контроллер вычисляет энтальпию. В типичных приложениях регулятор энтальпии выдает выходной сигнал, основанный на сравнении двух измерений энтальпии, внутри помещения и вне помещения, а не на фактическом значении энтальпии.В других случаях энтальпия возвратного воздуха считается постоянной, поэтому измеряется только энтальпия OA. Он сравнивается с предполагаемым номинальным значением возвратного воздуха.

Универсальные контроллеры

Входные цепи универсальных контроллеров могут принимать один или несколько стандартных сигналов передатчика или преобразователя. Наиболее распространенные входные диапазоны — 0-10 В постоянного тока. и 4-20 мА. Другие варианты входа в этой категории включают 2-10 В постоянного тока. и сигнал 0-20 мА. Поскольку эти входные данные могут представлять различные воспринимаемые переменные, такие как ток 0-15 А или давление 0-3000 фунтов на квадратный дюйм, настройки и шкалы часто выражаются только в процентах от полной шкалы.

Режимы управления

Режимы управления некоторых электронных контроллеров могут быть выбраны в соответствии с требованиями приложения. Режимы управления включают двухпозиционный, пропорциональный и пропорционально-интегральный. Другие функции управления включают удаленную установку уставки, добавление датчика компенсации для возможности сброса, а также управление блокировкой или ограничением.

Контроль вывода

Электронные контроллеры обеспечивают выходы для реле или исполнительного механизма для конечного элемента управления. Выход не зависит от типов ввода или метода управления. Самая простая форма вывода — двухпозиционная, в которой конечный элемент управления может находиться в одном из двух состояний. Например, вытяжной вентилятор в механическом помещении может быть включен или выключен. Однако наиболее распространенная форма вывода обеспечивает модулирующий выходной сигнал, который может регулировать конечное устройство управления (привод) от 0 до 100%, например, при управлении клапаном охлажденной воды.

Фиг.16 Двухпозиционное управление.

Устройства вывода

Приводы, реле и преобразователи (рис. 2) — это устройства вывода, которые используют выходной сигнал контроллера (напряжение, ток или контакт реле) для выполнения физических функций на конечном элементе управления, например запуска вентилятора или регулирования клапана. Приводы можно разделить на устройства, обеспечивающие двухпозиционное действие, или на устройства, обеспечивающие регулирующее действие.

Двухпозиционный

Двухпозиционные устройства, такие как реле, пускатели двигателей и соленоидные клапаны, имеют только два дискретных состояния.Эти устройства взаимодействуют между контроллером и конечным элементом управления. Например, когда соленоидный клапан находится под напряжением, он пропускает пар в змеевик, который нагревает комнату (рис. 16). Электромагнитный клапан обеспечивает окончательное воздействие на контролируемую среду — пар. Приводы заслонок также могут быть двухпозиционными.

Регулирующий

Регулирующие приводы используют изменяющийся управляющий сигнал для регулировки конечного элемента управления. Например, регулирующий клапан регулирует количество охлажденной воды, поступающей в змеевик, так что холодного приточного воздуха достаточно, чтобы соответствовать нагрузке при желаемой уставке (рис.17). Наиболее распространенные регулирующие приводы принимают переменное входное напряжение 0-10 В, или 2-10 В постоянного тока, или токовый вход 4-20 мА. Другой вид привода требует пульсирующего (прерывистого) сигнала или сигнала рабочего цикла для выполнения функций регулирования. Одной из форм пульсирующего сигнала является сигнал широтно-импульсной модуляции (ШИМ).

Рис. 17 Плавное регулирование.

Рис. 18 Электропневматический преобразователь.

Tranducer

В некоторых приложениях преобразователь преобразует выходной сигнал контроллера в сигнал, который может использоваться приводом.Например, на рис. 18 показан преобразователь электроники в пневматический (E / P), который преобразует модулирующее напряжение 2-10 В постоянного тока. сигнал от электронного контроллера к пневматическому пропорциональному модулирующему сигналу 3-13 psi для пневматического привода.

Показывающие устройства

Электронная система управления может быть дополнена визуальными дисплеями, отображающими состояние и работу системы. Многие электронные контроллеры имеют встроенные индикаторы, которые показывают мощность, входной сигнал, сигнал отклонения и выходной сигнал.На рис. 19 показаны некоторые типы визуальных дисплеев. Световой индикатор может показывать состояние включения / выключения или, если он управляется схемами контроллера, яркость света может показывать относительную силу сигнала. Если системе требуется аналоговое или цифровое показывающее устройство, а электронный контроллер не включает этот тип дисплея, могут быть предусмотрены отдельные показывающие устройства.

Интерфейс с другими системами

Часто возникает необходимость связать электронное устройство управления с микропроцессорной системой управления зданием или другой связанной системой.Примером является интерфейс, который позволяет системе управления зданием настраивать уставку или величину сброса (компенсации) для конкретного контроллера. Перед подключением необходимо проверить совместимость двух систем.

Рис. 19 Индикаторы.

ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОННОГО КОНТРОЛЛЕРА

Общие

Электронный контроллер является основой электронной системы управления. На рис. 20 показаны основные схемы электронного контроллера, включая источник питания, вход, управление и выход.Для большей стабильности и контроля также могут быть включены схемы коррекции внутренней обратной связи, но они здесь не обсуждаются. Описанные схемы дают обзор типов и методов электронных контроллеров.

Цепь электропитания

Цепь питания электронного контроллера обеспечивает необходимые напряжения для входных, управляющих и выходных цепей. Большинство напряжений — это регулируемые напряжения постоянного тока. Конструкция контроллера определяет требуемые уровни напряжения и тока.

Все цепи питания разработаны для оптимизации требований регулирования как линии, так и нагрузки в рамках потребностей и ограничений системы. Регулирование нагрузки относится к способности источника питания поддерживать постоянное значение выходного напряжения даже при изменении текущего потребления (нагрузки). Точно так же линейное регулирование относится к способности источника питания поддерживать выходное напряжение нагрузки на постоянном уровне при изменении входной (переменного тока) мощности. Возможности регулирования линии или ограничения контроллера обычно являются частью технических характеристик контроллера, например, 120 В переменного тока + 10%, -15%.Степень регулирования нагрузки включает в себя сквозную точность и повторяемость и обычно не указывается в явной форме в качестве спецификации для контроллеров.

ТИПОВЫЕ СИСТЕМНЫЕ ПРИМЕНЕНИЯ

На рис. 21 показана типичная система кондиционирования воздуха, управляемая двумя электронными контроллерами C1 и C2; секвенсор S; мультикомпенсатор М; датчики температуры с Т1 по Т4; регулирующие клапаны горячей и холодной воды V1 и V2; и приводы заслонок наружного, возвратного и вытяжного воздуха. Последовательность управления следующая:

• Контроллер C1 обеспечивает летнее / зимнее регулирование температуры помещения с компенсацией по наружной температуре для системы отопления / охлаждения, которая требует ПИ-регулирования с нижним пределом.Датчик T4 выдает компенсационный сигнал через мультикомпенсатор M, который позволяет одному датчику наружной температуры обеспечивать общий вход для нескольких контроллеров. Контроллер C1 последовательно регулирует клапаны горячей и охлажденной воды V1 и V2, чтобы поддерживать температуру помещения, измеренную датчиком T1, на предварительно выбранной уставке. Sequencer S позволяет управлять двумя приводами клапана с помощью одного контроллера. Датчик нижнего предела T2 берет на себя управление, когда температура нагнетаемого воздуха падает до диапазона регулирования уставки нижнего предела.Минимальная температура воздуха на выходе поддерживается независимо от температуры помещения.

Рис. 20 Схемы электронного контроллера.

Когда температура наружного воздуха ниже выбранной точки переключения сброса, установленной на C1, контроллер находится в режиме зимней компенсации. Когда температура наружного воздуха падает, уставка температуры помещения повышается. Когда температура наружного воздуха выше точки переключения сброса, контроллер находится в режиме летней компенсации.По мере повышения температуры наружного воздуха уставка температуры помещения повышается.

• Контроллер C2 обеспечивает ПИ-регулирование температуры смешанного воздуха в режиме экономайзера. Когда температура OA, измеренная датчиком T4, ниже настройки начальной точки экономайзера, контроллер обеспечивает пропорциональное управление заслонками для поддержания температуры смешанного воздуха, измеренной датчиком T3, на выбранной уставке. Когда температура OA выше уставки точки запуска экономайзера, контроллер закрывает заслонки OA до предварительно установленного минимума.

Рис. 21 Типичное применение с электронными контроллерами.

ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Полномочия (полномочия сброса или полномочия компенсации). Параметр, указывающий на относительное влияние входа датчика компенсации на основную уставку (выраженное в процентах).

Переключение компенсации. Точка, в которой эффект компенсации меняется на противоположный и меняется с лета на зиму или наоборот.Одновременно может быть изменен и процент компенсационного эффекта (авторитета).

Контрольная точка . Фактическое значение контролируемой переменной (заданное значение плюс или минус смещение).

Отклонение. Разница между заданным значением и значением контролируемой переменной в любой момент. Также называется «смещение».

Прямого действия. Контроллер прямого действия увеличивает свой выходной сигнал при увеличении входного сигнала.

Электрическое управление. Схема управления, которая работает от сети или низкого напряжения и использует механические средства, такие как термочувствительный биметалл или сильфон, для выполнения функций управления, таких как включение переключателя или установка потенциометра. Сигнал контроллера обычно управляет или устанавливает электрический привод, хотя реле и переключатели часто управляются.

Электронное управление. Схема управления, которая работает от низкого напряжения и использует твердотельные компоненты для усиления входных сигналов и выполнения функций управления, таких как управление реле или предоставление выходного сигнала для позиционирования исполнительного механизма.Электронные устройства в основном используются в качестве датчиков. Контроллер обычно предоставляет фиксированные процедуры управления, основанные на логике твердотельных компонентов.

Электронный контроллер. Твердотельное устройство, обычно состоящее из источника питания, схемы усиления датчика, схемы обработки / сравнения, секции выходного драйвера и различных компонентов, которые регистрируют изменения в управляемой переменной и выдают управляющий выход, который обеспечивает определенную функцию управления. . Как правило, необходимые для процесса настройки, такие как уставка и диапазон дросселирования, могут выполняться на контроллере с помощью потенциометров и / или переключателей.

Элемент конечного контроля. Устройство, такое как клапан или заслонка, которое изменяет значение регулируемой переменной. Последний элемент управления позиционируется исполнительным механизмом.

Интегральное действие (I). Действие, в котором существует непрерывная линейная зависимость между величиной увеличения (или уменьшения) на выходе для конечного элемента управления и отклонением контролируемой переменной для уменьшения или устранения отклонения или смещения.

Датчик предельного значения. Устройство, которое определяет переменную, которая может отличаться от контролируемой переменной, и блокирует основной датчик на заданном пределе.

Главный датчик. Устройство или компонент, измеряющий контролируемую переменную.

Отрицательный (обратный) сброс. Компенсирующее действие, при котором уменьшение переменной компенсации имеет тот же эффект, что и увеличение регулируемой переменной. Например, в системе отопления, когда температура наружного воздуха снижается, контрольная точка регулируемой переменной увеличивается.Также называется «зимний сброс или компенсация».

Смещение. Устойчивое отклонение между контрольной точкой и уставкой пропорциональной системы управления в стабильных рабочих условиях. Также называется «отклонение».

Положительный (прямой) сброс. Компенсирующее действие, при котором увеличение переменной компенсации имеет тот же эффект, что и увеличение регулируемой переменной. Например, в приложении для охлаждения, когда температура OA увеличивается, контрольная точка регулируемой переменной увеличивается.Также называется «летний сброс или компенсация».

Зона пропорциональности (диапазон дросселирования). В пропорциональном контроллере — диапазон контрольной точки, через который должна пройти регулируемая переменная, чтобы конечный элемент управления прошел через весь его рабочий диапазон. Диапазон пропорциональности выражается в процентах от диапазона основного датчика. Обычно используемый эквивалент — «диапазон регулирования», который выражается в значениях контролируемой переменной.

Пропорциональное регулирование (P). Алгоритм или метод управления, при котором конечный элемент управления перемещается в положение, пропорциональное отклонению значения управляемой переменной от заданного значения.

Пропорционально-интегральное (ПИ) регулирование. Алгоритм управления, сочетающий в себе пропорциональный (пропорциональный отклик) и интегральный или отклоняющий алгоритмы управления. Интегральное действие имеет тенденцию корректировать смещение, возникающее в результате пропорционального управления. Также называется «пропорциональный плюс сброс» или «двухрежимное» управление.

Удаленная уставка. Средство для настройки уставки контроллера из удаленного места вместо настройки на самом контроллере. Средства регулировки могут быть ручными с помощью потенциометра, установленного на панели или в пространстве, или автоматическими, когда отдельное устройство подает сигнал (напряжение или резистивный) на контроллер.

Сброс управления. Процесс автоматической настройки контрольной точки данного контроллера для компенсации изменений второй измеряемой переменной, такой как температура наружного воздуха.Например, контрольная точка горячей деки сбрасывается вверх по мере снижения температуры наружного воздуха. Также известен как «компенсационный контроль».

Сбросить датчик. Системный элемент, который определяет переменную, отличную от контролируемой, и сбрасывает контрольную точку главного датчика. Величина этого эффекта устанавливается полномочиями.

Обратное действие. Контроллер обратного действия уменьшает свой выходной сигнал при увеличении входного сигнала.

Уставка. Значение шкалы контроллера, на которое установлен контроллер, например, желаемая комнатная температура, установленная на термостате. Уставка всегда относится к основному датчику (а не датчику сброса).

Диапазон дросселирования. В пропорциональном контроллере — диапазон контрольной точки, через который регулируемая переменная должна пройти, чтобы последний регулирующий элемент прошел через весь его рабочий диапазон. Диапазон дросселирования выражается в значениях контролируемой переменной, такой как температура в градусах Фаренгейта, относительная влажность в процентах или давление в фунтах на квадратный дюйм.Обычно используемый эквивалент — «зона пропорциональности», которая выражается в процентах от диапазона датчика для электронного управления.

Преобразователь. Устройство, преобразующее одну форму энергии в другую. Он усиливает (или уменьшает) сигнал, так что выходной сигнал датчика или преобразователя может использоваться в качестве входа для контроллера или исполнительного механизма. Преобразователь может преобразовывать пневматический сигнал в электрический сигнал (преобразователь P / E) или наоборот (преобразователь E / P), или он может преобразовывать изменение емкости в электрический сигнал.

Передатчик. Устройство, которое преобразует сигнал датчика во входной сигнал, используемый контроллером или устройством отображения.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Базовые автоматические электронные системы управления чрезвычайно важны для обеспечения желаемых эксплуатационных характеристик энергопотребляющего оборудования и систем. Надлежащий контроль имеет решающее значение для достижения функциональных характеристик, а также энергоэффективности оборудования, зданий и процессов.

О компании — Электронные системы управления

О компании — Электронные системы управления

Электронные системы управления S.A.

Electronic Control Systems SA — это компания с многолетним опытом — она ​​поддерживает компании своим опытом и решениями с 1999 года. В Польше у нас есть четыре офиса: наш головной офис в Кракове и местные отделения в Варшаве, Познани. и Гданьск. С 2016 года мы также предоставляем наши услуги в Германии в качестве дочерней компании Electronic Control Systems GmbH.

Наше быстрое и эффективное развитие подтверждается полученными призами и наградами — ECS неоднократно номинировалась на престижную награду Business Gazelle, которая присуждается компаниям с самыми быстрыми темпами роста (2009, 2012, 2015).

Журнал Forbes также заметил компанию и наградил ее наградой Forbes Diamonds 2015, а Dziennik Gazeta Prawna наградил ее Business Wings 2014.

С самого начала работы ECS разрабатывает современные технологические решения для различных отраслей промышленности. Мы выполняем проекты в области автоматизации зданий, предоставляем решения для сектора мобильных сетей и осуществляем технические инвестиции в области интеллектуального транспорта, систем освещения и кондиционирования воздуха.

В последние годы основным направлением нашей деятельности стало выполнение инновационных проектов в области внедрения и строительства телекоммуникационной и технической инфраструктуры для всех операторов мобильной и линейной телефонной связи. Мы успешно реализовали более 5000 таких проектов в Польше и Европе.

В 2016 году мы начали развивать собственную телекоммуникационную инфраструктуру (TowerCo), которую хотим сделать доступной для операторов на основе модели долгосрочного лизинга.
В ближайшем будущем мы планируем стать важным пассивным телекоммуникационным оператором на европейском рынке.

Для реализации всех наших проектов приглашаем проверенных Партнеров. Например, в сотрудничестве с Huawei и FaelLuce мы разработали систему управления уличным освещением по светодиодной технологии, работающую по модели финансирования ESCO, а компания YORK поставляет кондиционеры для систем вентиляции и кондиционирования, которые мы создаем.

Наша команда — наша сила

Наша команда состоит из 250 экспертов и опытных специалистов, которые уже 20 лет создают современные решения для наших клиентов.Благодаря людям, работающим в ECS, мы предлагаем услуги высочайшего качества.

Клиенты подтверждают нашу компетентность

Независимые опросы, проведенные в 2016 году, показывают, что уровень удовлетворенности клиентов, сотрудничающих с нами, достигает 86%.

Респонденты оценили нас как компанию, которая выделяется среди лучших подрядчиков в отрасли, а наши сотрудники были отмечены как выдающиеся специалисты с уровнем ответственности выше среднего.

20 9000 4 года опыта на польском и европейском рынке

5 филиала (4 в Польше и 1 в Германии)

8 Европейские страны

250 сотрудников и сослуживцев

5000 реализованных проекта

100 млн выручка в год

Свяжитесь с нами!

Мы предложим Вам лучшее решение.

Zasady przechowywania plików Cookies

Niniejszy serwis internetowy korzysta z plików cookies («ciasteczek») do przechowywania anonimowych informacji o jego użytkownikach. Służy to zapewnieniu najwyższej jakości świadczonych usług oraz pomaga w doskonaleniu funkcjonalności serwisu. Nigdy nie sprzedajemy ani nie przekazujemy gromadzonych przez nas informacji innym podmiotom.

Czym są pliki cookies?

Pliki cookie są małymi plikami przechowywanymi na komputerze użytkownika w celu zapisania jego preferencji, monitorowania Historyii odwiedzin witryny, poruszania się między stronami oraz dla umożiedliwienia zumożiedliwienia.Pliki cookie pomagają właścicielom stron internetowych w zbieraniu statystyk na temat częstotliwości odwiedzin określonych podstron strony oraz w dostosowaniu jej do potrzeb użytkownika takłatzejłajła by.

Jakie informacje są zbierane przez nasz serwis internetowy?

Pliki cookie, z których korzysta serwis używane są do:

  • monitorowania liczby i rodzaju odwiedzin strony internetowej, zbierania danych statystycznych na temat liczby użyzzytkónówików, wy сервис и др.,
  • zachowania preferencji użytkownika, układów ekranu, w tym Preferowanego języka i kraju użytkownika,
  • poprawy szybkości działania i wydajności zenní zaku zakchrom.
  • gromadzenia danych przez sieci reklamowe.
Jak zablokować gromadzenie informacji w plikach cookies?

Użytkownik może w każdej chwili wyłączyć akceptowanie plików cookies. Można to zrobić poprzez zmianę ustawień w przeglądarce internetowej i usunięcie wszystkich plików cookie.Zastrzegamy iż wyłączenie obsługi plików może spowodować błędne działanie serwisu.

×

Albireo Energy приобретает электронные системы управления и комплексные экологические решения

САН-ДИЕГО, 15 октября 2014 г. / PRNewswire / — Компания Albireo Energy, LLC («Albireo Energy») объявила о приобретении компаний Electronic Controls Systems (ECS) и Green Total Solutions (GTS), расположенных в Сан-Диего, Калифорния. В совокупности в ECS и GTS работает около 200 сотрудников, которые предоставляют решения для автоматизации зданий и энергетические услуги компаниям из списка Fortune 500, крупным REITS, военным базам и центрам обработки данных.Как подразделения Albireo Energy, две компании сохранят свои названия и сохранят штаб-квартиру в Поуэе, штат Калифорния. Подразделения Albireo Energy будут продолжать поддерживать операции в западной части США.

«Приобретение ECS и GTS является важной вехой для Albireo Energy как с точки зрения географического охвата, так и с точки зрения увеличения опыта муниципальных и государственных органов. Продолжая наши активные усилия по расширению, нашей целью было увеличение нашего присутствия на Западном побережье и, в частности, Калифорния », — сказал Фил Бомрад, генеральный директор Albireo Energy.«Приобретение ECS и GTS позволяет нам немедленно и решительно реализовать эту миссию».

В дополнение к географическому расширению, Albireo Energy представит дополнительные услуги через ECS и GTS, включая Demand Response, который побуждает потребителей электроэнергии сокращать свое потребление в критические моменты, закупку энергии, эффективность центральной станции и надежный набор связанных энергетических услуг.

«Мы добились огромного успеха в западном регионе, и наши клиенты уже много лет просят ECS расширить географию и объем услуг.«Будучи частью Albireo Energy, мы сможем удовлетворить этот спрос и привлечь больше ресурсов на рынок и наших нынешних клиентов», — сказал Збигнев (З) Кабай, президент ECS. «Вся наша управленческая команда в восторге от огромных возможностей роста Albireo Energy. обеспечивает «

О компании Albireo Energy

Albireo Energy (AE) — компания, входящая в портфель Huron Capital Partners, которая предоставляет решения по автоматизации зданий и энергетические услуги коммерческим и институциональным зданиям на национальном уровне.Их решения и услуги помогают владельцам и менеджерам зданий повысить эффективность и снизить эксплуатационные расходы, одновременно повышая комфорт для арендаторов. Через свои производственные подразделения AE имеет опыт предоставления исключительных решений для критически важных объектов, таких как центры обработки данных, лаборатории, военные объекты и больницы. Их портфель услуг включает в себя энергоэффективность, реагирование на спрос, услуги по закупке энергии и решения для интеллектуальных зданий, включая установку и оптимизацию автоматизации зданий, системную интеграцию, измерения и освещение.

Об электронных системах управления (ECS) и Green Total Solutions (GTS)

ECS поставляет решения для автоматизации зданий по всей Южной Калифорнии с 1996 года. В 2009 году была создана компания GTS, чтобы воспользоваться огромными возможностями роста энергоэффективности и интеллектуальных зданий на федеральном рынке. Вместе ECS и GTS насчитывают около 200 профессионалов, занимающихся установкой автоматизации зданий, мер по энергоэффективности, систем обнаружения пожара и безопасности в тысячах зданий по всей Калифорнии и прилегающих рынках.

ИСТОЧНИК Albireo Energy, LLC

Electronic Control — обзор

Электрическое сопротивление

Современные аналоговые электронные и цифровые системы управления обычно основаны на устройствах, сопротивление которых изменяется в зависимости от температуры. Перечисленные примерно в порядке общности и популярности, они включают термисторы, резистивные датчики температуры (RTD) и датчики температуры интегральных схем.

Термисторы представляют собой полупроводниковые соединения ( Рисунок 4-7 ), которые демонстрируют большое изменение сопротивления, причем изменения температуры обычно уменьшаются с увеличением температуры. Y — ось Рис. 4-7 — это отношение сопротивления к сопротивлению при 77 ° F. Характеристическая кривая зависимости сопротивления от температуры нелинейна. Ток, проходящий через датчик для создания сопротивления, нагревает датчик, в некоторой степени смещая показания (это называется самонагревом). В электронных приложениях в передатчике предусмотрены схемы согласования для создания линейного сигнала по изменению сопротивления. В цифровых системах управления переменное сопротивление часто преобразуется в сигнал температуры с помощью справочной таблицы программного обеспечения, которая отображает температуру, соответствующую измеренному сопротивлению, или путем решения экспоненциального уравнения с использованием показателей степени и коэффициентов, предоставленных производителем термистора.Их основные преимущества и недостатки приведены в таблице Таблица 4-2 .

Рисунок 4-7. Характеристики термистора

Таблица 4-2. Термистор — преимущества и недостатки

Два Быстрый отклик Требуется источник тока
Термистор
Преимущества Недостатки
Высокое изменение сопротивления Нелинейный
Низкая стоимость Самонагревающийся

Термисторы обычно имеют точность около ± 0.5 ° F, но они могут иметь точность до ± 0,2 ° F. У них высокая чувствительность, другими словами, они быстро и детально реагируют на изменение температуры. Однако со временем они смещаются, и для поддержания этой точности требуется регулярная калибровка. Когда-то калибровка требовалась примерно каждые шесть месяцев, но качество термисторов улучшилось в последние годы, сокращая интервал частот до одного раза в пять лет или чаще. Например, теперь доступны термисторы коммерческого класса с гарантированным максимальным дрейфом 0.05 ° F за пятилетний период. Теперь они обладают долговременной стабильностью и быстрым откликом при невысокой стоимости.

RTD — еще один из наиболее часто используемых датчиков температуры в аналоговых электронных и цифровых системах управления, поскольку он очень стабилен и точен, а достижения в производственных технологиях быстро снизили цены. Как следует из названия, RTD изготовлен из металла, сопротивление которого изменяется как прямая функция температуры, которая является линейной во всем диапазоне применения (, рис. 4-8, ).Обычные материалы включают платину, медь-никель, медь, вольфрам и некоторые сплавы никель-железо. В приложениях HVAC RTD часто имеют конфигурацию намотанного провода, при этом металлический RTD сформирован в виде тонкой проволоки и намотан на сердечник. РДТ с обмоткой и обмоткой стоят дороже, чем термисторы, но они более стабильны, поэтому регулярная повторная калибровка обычно не требуется. Стандартные платиновые термометры сопротивления имеют эталонное сопротивление 100 Ом при 0 ° C. Такое низкое сопротивление (по сравнению с 10 000–100 000 Ом для термисторов) обычно требует, чтобы измерительная цепь компенсировала или устраняла сопротивление проводки, используемой для подключения RTD к детектору, поскольку это сопротивление будет того же порядка величины, что и сопротивление RTD.Для этого либо детектор должен быть откалиброван для компенсации сопротивления проводки, либо, как правило, используются трех- или четырехпроводные схемы, которые уравновешивают или устраняют сопротивление проводки. Для систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха платиновые термометры сопротивления с номинальным сопротивлением 100 Ом обычно имеют температуру от ± 0,5 ° F в точке калибровки до точности ± 1,0 ° F во всем диапазоне применения. Однако датчики из платины высокой чистоты могут иметь точность ± 0,02 ° F или даже лучше.

Рисунок 4-8. Изменение сопротивления термистора и резистивного датчика температуры в зависимости от температуры

Недавняя разработка — это тонкопленочный платиновый термометр сопротивления, эталонное сопротивление которого составляет около 1000 Ом.Эти датчики, изготовленные с помощью методов осаждения, которые существенно снижают стоимость, являются одной из основных причин, по которой RTD начали заменять термисторы в электронных и цифровых системах управления. Тонкопленочные термометры сопротивления имеют точность порядка от ± 0,5 ° F до ± 1,0 ° F в точке калибровки. Поскольку единицы зависят от поведения металлической платины, у них очень и очень низкий дрейф. Основные преимущества и недостатки RTD показаны в Таблица 4-3 .

Таблица 4-3. RTD — преимущества и недостатки

Самый точный тип с низким сопротивлением, 100 Ом, требует хорошей температурной компенсации
RTD
Преимущества Недостатки
Самый стабильный Дорогой
Самый точный
Тип пленки имеет относительно низкое сопротивление
Самонагревающийся

Датчики температуры на интегральных схемах (IC) (также называемые твердотельными датчиками температуры или линейные диоды) основаны на полупроводниковых диодах и транзисторах, которые демонстрируют воспроизводимую температурную зависимость.Обычно они продаются в виде готовых корпусных интегральных схем (сенсор и преобразователь) со встроенной системой кондиционирования для создания линейного сопротивления температурному сигналу. Преимущество твердотельных датчиков состоит в том, что они не требуют калибровки, а их стоимость и точность сопоставимы с тонкопленочными платиновыми датчиками сопротивления. См. Таблицу 4-4 для ознакомления с их основными преимуществами и недостатками.

Таблица 4-4. Линейные диоды — преимущества и недостатки

Линейные диоды
Преимущества Недостатки
Самый линейный Использование до 330 ° F
Медленный
Самонагревающийся
Ограниченные конфигурации

При выборе подходящего типа датчика необходимо учитывать экономичность, точность и долгосрочную надежность датчика.Сводка характеристик датчика приведена в Таблица 4-5 . В системах HVAC, по большей части, для выполнения требуемых действий обычно не требуются чрезвычайно точные устройства. Все вышеперечисленные типы датчиков соответствуют этому допустимому диапазону требований. Различные производители средств управления обычно имеют возможность использовать любой из этих датчиков.

Таблица 4-5. Сводка датчиков

49 909

Общее использование & lt; 300 ° F

л 1400 ° F 77
Сравнение датчиков температуры
Тип Первичное применение Преимущества Недостатки Время отклика
Термопара для высоких температур 5000 ° F

Недорого

Автономный для средней точности

Очень низкое выходное напряжение От медленного к быстрому в зависимости от калибра провода
Чувствительность Очень большое изменение сопротивления

Нелинейное

Хрупкое

Самонагревающееся

Быстрое

Очень точный

Взаимозаменяемый

Очень стабильный

Относительно дорогой

Длинный для катушки 4

Средний / 914

909 для тонкой пленки

Интегральная схема Общего назначения & lt; 400 ° F

Линейный выход

Относительно недорогой

Не прочный

Ограниченный выбор

Средний Средняя / высокая точность требуется надежность, укажите эти требования и выделите их в проектных спецификациях.

Заключительный процесс ввода в эксплуатацию критически важен и необходим для обеспечения надлежащей системы управления и характеристик датчика для процесса.

Полезная точность датчиков температуры значительно варьируется. Ранее в этом тексте упоминалось, что датчики температуры в помещении должны быть надежными, но не точными, если житель может их регулировать. Пассажир отрегулирует термостат так, чтобы ему было комфортно, и точность калибровки в градусах Фаренгейта не является проблемой.

Теперь рассмотрим установку для кондиционирования воздуха, которая включает в себя экономайзер воздуха (при необходимости для охлаждения используется наружный воздух) и охлаждающий змеевик.Завод подает воздух с постоянной температурой 54 ° F. Мы рассмотрим два датчика температуры: наружного воздуха и приточного воздуха. Датчик наружного воздуха используется для получения информации и контроля за переходом от 100% наружного воздуха к минимальному количеству наружного воздуха.

С точки зрения производительности установки температура наружного воздуха имеет значение в точке переключения, но не где-либо еще. Любая нелинейность не будет иметь значения, если она правильно настроена в точке переключения.Даже в точке переключения ошибка имеет значение только в течение относительно нескольких часов в году в большинстве климатических условий.

Теперь рассмотрим работоспособность датчика температуры приточного воздуха. Он должен поддерживать 54 ° F, и предположим, что температура возвратного воздуха составляет 75 ° F. Эффект охлаждения заключается в том, что воздух нагревается в помещениях с 54 ° F до 75 ° F, а температура повышается на 21 ° F. Теперь предположим, что датчик температуры отключен всего на 1 ° F, а температура подачи составляет 55 ° F. Холодопроизводительность снизилась с 55 ° F до 75 ° F, или 20 ° F, что на 5% меньше.Ошибка в 2 ° F дает уменьшение на 10%. Здесь действительно имеет значение точность. Однако точность требуется только при 54 ° F, а не при более высоких или более низких температурах.

Эта проблема точности особенно важна, когда датчики заменяются без калибровки на месте. В этой ситуации замены без калибровки на месте требуется более высокая точность.

Электронные системы управления: основы —

Системы

(Электронные) представляют собой физическое соединение компонентов или частей, которые органически собирают некоторую информацию и обрабатывают ее.Этот сбор происходит с помощью устройств ввода (датчиков), которые каким-то образом реагируют на эту информацию с помощью электричества. Эти сигналы, в свою очередь, могут быть обработаны для создания выходного действия для управления физическим процессом. Если речь идет об электрических сигналах, а устройства по своей природе являются электронными, мы говорим об электронных системах управления.

Электронные системы управления также можно рассматривать как процесс, преобразующий один сигнал в другой, чтобы обеспечить желаемый отклик системы.Таким образом, можно сказать, что простая электронная система управления состоит из входа (сигнала), процесса и выхода (сигнала).

Существует много способов представить систему, например: математически, описательно, графически или схематично. Электронные системы обычно представляют схематично как серию блоков и сигналов, связанных с каждым блоком и имеющими собственный набор входов и выходов.

В результате даже самые сложные электронные системы управления могут быть представлены комбинацией простых блоков, каждый из которых представляет отдельный компонент или целую подсистему.Представление электронной системы с рядом соединенных между собой блоков или ящиков обычно известно как «представление блок-схемы».

Электронные системы имеют как входы, так и выходы: выход или выходы генерируются путем обработки входов. Эти выходы вызывают «изменение» поведения управляемой системы. Таким образом, входы системы являются «причинами» этого изменения, в то время как результирующее действие, которое преобразуется в выход, называется «эффектом».

Другими словами, электронная система может быть классифицирована как «причинно-следственная», поскольку между ее входом и выходом существует прямая причинно-следственная связь. Анализ электронных систем и теория управления технологическими процессами обычно основываются на этом причинно-следственном анализе.

Например, в аудиосистеме микрофон (устройство ввода) заставляет звуковые волны преобразовываться в электрические сигналы для усиления (процесс), а динамик (устройство вывода) создает звуковые волны в результате возбуждения усилителя. электрические сигналы.

Но электронная система не обязательно должна быть простой или одноразовой. Это также может быть соединение различных подсистем, которые работают вместе в одной и той же общей системе. Наша звуковая система может, например, включать подключение CD-плеера, DVD-плеера, MP3-плеера или радиоприемника, которые представляют собой несколько входов, к одному усилителю, который, в свою очередь, управляет одним или несколькими наборами динамиков объемного звучания.

Следовательно, электронная система не может быть просто набором входов и выходов, она должна «что-то делать», даже если это что-то просто включает свет.Мы знаем, что датчики — это устройства ввода, которые обнаруживают или преобразуют реальные измерения в электрические сигналы, которые затем можно обрабатывать. Эти электрические сигналы могут быть напряжениями или токами в цепи. Устройство вывода называется исполнительным механизмом, поскольку оно преобразует обработанный сигнал в некоторую операцию или действие, обычно в форме механического движения.

Виды электронных систем управления

Электронные системы работают с сигналами непрерывного времени (CT) или сигналами дискретного времени (DT).Система непрерывного времени — это система, в которой входные сигналы определяются в течение континуума времени как аналоговый сигнал, который «продолжается» во времени, создавая сигнал непрерывного времени.

Но сигнал с непрерывным временем может также изменяться по амплитуде или быть периодическим по своей природе с определенным периодом времени T. В результате электронные системы с непрерывным временем, как правило, являются чисто аналоговыми системами, которые производят линейную операцию на обоих своих сигналах, ввод и вывод, относящиеся к определенному периоду времени.

Например, температуру в комнате можно рассматривать как непрерывный сигнал. Мы можем представить непрерывный сигнал во времени, используя t как независимую переменную, а x (t) и y (t) как входные и выходные сигналы при изменении t.

Как правило, большинство сигналов в физическом мире имеют тенденцию быть сигналами непрерывного времени. Например, напряжение, ток, температура, давление, скорость и т. Д.

С другой стороны, система с дискретным временем — это система, в которой входные сигналы не являются непрерывными, а представляют собой последовательность или ряд значений сигналов, определенных в «дискретные» моменты времени.Это приводит к дискретному времени вывода, обычно представленному в виде последовательности значений или чисел.

Обычно дискретный сигнал задается только через интервалы, значения или точки, равноотстоящие во времени. Так, например, температура в помещении, измеренная в 13:00, 14:00, 15:00 и снова в 16:00, без регистрации фактической температуры в помещении в диапазоне между этими значениями, например, 13:30 или 14:45.

Однако непрерывный сигнал x (t) может быть представлен как дискретный набор значений в дискретных интервалах или «моментах времени».Дискретные сигналы не измеряются по времени, а вместо этого отображаются в дискретных временных интервалах, где n — интервал выборки (таким образом, n = 1,2,3 ..). В результате сигналы с дискретным временем обычно обозначаются как x (n), представляющие вход, и y (n), представляющие выход.

Взаимосвязь систем

Одним из практических аспектов представления систем блочной схемы является то, что они могут быть объединены вместе последовательно или параллельно для образования более крупных и сложных систем.Многие реальные системы построены с использованием взаимосвязи различных подсистем; используя блок-схемы для представления каждой подсистемы, мы можем построить графическое представление всей анализируемой системы.

В последовательно соединенной системе непрерывного времени выходной сигнал y (t) первой подсистемы «A» становится входным сигналом второй подсистемы «B», выход которой становится входом третьей подсистемы «C». и так далее по цепочке серий, дающих A x B x C и т. д.

Затем исходный входной сигнал каскадируется через каскадную систему. В случае двух последовательно соединенных подсистем эквивалентный выход будет равен умножению систем, то есть y (t) = [G 1 (s) x G 2 (s)] xx (t), где G 1 и G 2 представляют передаточные функции подсистемы, а G = G 1 (s) x G 2 (s) представляет эквивалентную передаточную функцию системы.

Термин «передаточная функция» системы определяется как математическая связь между выходом и входом системы, т.е.е. вывод / ввод, а затем описывает поведение системы.

Кроме того, для системы, подключенной последовательно, порядок, в котором выполняется последовательная операция, не имеет значения для входных и выходных сигналов, потому что: G 1 (s) x G 2 (s) равно G 2 (т) x G 1 (т). Примером простой системы с последовательным подключением может быть один микрофон, который питает усилитель, за которым следует динамик.

Параллельное соединение

В параллельно подключенной системе непрерывного времени каждая подсистема получает один и тот же входной сигнал, и их отдельные выходы суммируются для получения общего выхода y (t).Таким образом, для двух параллельно соединенных подсистем эквивалентный одиночный выход будет суммой двух отдельных входов, то есть y (t) = [G 1 (s) + G 2 (s)] x x (t).

Примером простой системы, подключенной параллельно, может быть несколько микрофонов, подключенных к микшеру, который, в свою очередь, питает усилитель и акустическую систему.

Системы обратной связи

Еще одна важная взаимосвязь систем, широко используемых в системах управления, — это «конфигурация обратной связи».В системах обратной связи часть выходного сигнала «повторно передается» и добавляется или вычитается из исходного входного сигнала. Результатом является то, что выходные данные системы постоянно изменяют или обновляют свои входные данные, чтобы изменить реакцию системы для повышения ее стабильности. Как показано на рисунке, систему обратной связи также обычно называют «системой замкнутого цикла».

Система обратной связи с обратной связью

Системы обратной связи используются в большинстве практических электронных систем, чтобы помочь стабилизировать систему и улучшить ее контроль.Если контур обратной связи уменьшает значение исходного сигнала, контур обратной связи известен как «отрицательная обратная связь». Если петля обратной связи увеличивает значение исходного сигнала, петля обратной связи известна как «положительная обратная связь».

Примером простой системы с обратной связью может быть система отопления дома, управляемая термостатом. Если в доме слишком жарко, контур обратной связи переключает систему отопления на «ВЫКЛ», чтобы сделать дом холоднее. Если в доме слишком холодно, контур обратной связи переключает систему отопления на «ВКЛ», чтобы в доме было теплее.В этом случае система включает в себя систему отопления, температуру воздуха и термостатически управляемую цепь обратной связи.

Обзор электронных систем управления

Мы видели, что простая электронная система состоит из входа, процесса, выхода и очень часто связи с обратной связью. Электронные системы могут быть представлены с помощью взаимосвязанных блок-схем, на которых линии между каждым блоком или подсистемой представляют как поток, так и направление сигнала через систему.

Блок-схемы не обязательно должны представлять одну простую систему, но могут представлять очень сложные системы, состоящие из множества взаимосвязанных подсистем. Эти подсистемы могут быть соединены вместе последовательно, параллельно или в комбинации того и другого в зависимости от потока сигналов.

Мы также видели, что сигналы и электронные системы могут быть непрерывными или дискретными, а также аналоговыми, цифровыми или и тем, и другим. Контуры обратной связи могут использоваться для увеличения или уменьшения производительности конкретной системы, обеспечивая лучшую стабильность и управляемость.Управление — это процесс, который направлен на «управление» системной переменной, то есть на приведение ее к определенному значению, называемому эталонным значением.

Электронная теория управления системами второго порядка: практический анализ для инженеров

Реферат

Эта статья воплощает теорию управления в жизнь. Слишком часто теория управления преподается с использованием блок-схем без ссылки на реальные схемы. С помощью математики и симулятора схем можно показать, что теория электронного управления актуальна в проектировании современных электронных схем.

Введение

Многие предметы преподаются в университете, на которые студент должен ответить: «Получу ли я работу?» Теория управления вполне может быть одним из тех предметов, которые не используют сразу для страниц математики и блок-схем систем обратной связи. Однако теория управления учит инженера, как проектировать системы, которые ведут себя самостоятельно, насколько близко к границам стабильной работы находится система и как получить наилучший отклик от любой данной системы. Независимо от того, является ли объект механической, электрической, гражданской, авиационной или коммуникационной техникой, если система нестабильна, она бесполезна в реальном мире.

Для инженера-проектировщика теория управления — это сама жизнь.

По теории управления написано много отличных текстов, но многие из них основаны на универсальном подходе, проиллюстрированном блок-схемами. Эта статья написана для инженера-электронщика и знакомит с теорией электронного управления с точки зрения анализа схем и моделирования. Он объясняет теорию, лежащую в основе общих систем второго порядка, но иллюстрирует теорию на примерах отработанных схем. Цель состоит в том, чтобы демистифицировать основы систем второго порядка и объяснить любому, кто пытается изучить теорию электронного управления, ее актуальность для проектирования аналоговых схем.

Системы второго порядка

Самая простая сеть второго порядка показана на рисунке 1.

Рис. 1. Сеть второго порядка, состоящая из резистора, катушки индуктивности и конденсатора.

Имеет передаточную функцию

.

Знаменатель правой части уравнения 1 известен как характеристический многочлен , и если мы приравняем характеристический многочлен к нулю, мы получим характеристическое уравнение . Полюса системы возникают, когда знаменатель ее передаточной функции равен нулю.Находя корни характеристического уравнения (значения s , которые делают характеристическое уравнение равным нулю), мы можем найти полюса системы и, следовательно, получить массу информации о том, как система ведет себя.

Общий вид передаточной функции системы второго порядка дается формулой

, где ζ — коэффициент демпфирования, а ω n — собственная частота (или незатухающая частота) колебаний схемы в радианах в секунду.

Следовательно, общее характеристическое уравнение для системы второго порядка имеет вид:

Сравнивая уравнение 3 с уравнением 1, мы видим, что схема на рисунке 1 имеет собственную частоту, представленную как:

Мы также можем видеть, что сопротивление в цепи играет роль в коэффициенте демпфирования сети:

т.

т.

Это интуитивно понятно — если в цепи нет сопротивления, в сети нет потерь (нет демпфирования), поэтому, если цепь стимулируется, она будет постоянно колебаться.По мере увеличения сопротивления колебания затухают быстрее.

На рисунке 2 показана цепь RLC, возбуждаемая ступенчатым входом 1 В со значениями L = 1 мкГн и C = 1 мкФ, и сопротивлениями 0 Ом, 100 мОм и 500 мОм. Как и ожидалось, схема колеблется с частотой 159 кГц. Влияние повышенного сопротивления на гниение очевидно.

Рисунок 2. Влияние сопротивления на гашение колебаний сети.

Результаты моделирования, показанные на рисунке 2, могут быть представлены математически путем перевода из области Лапласа во временную область.Входной единичный шаг в области Лапласа представлен как

, поэтому, когда система второго порядка стимулируется входом единичного шага, отклик становится

Используя частичное дробное расширение, уравнение 9 можно представить как

Уравнение 10 представлено в области Лапласа.

Во временной области это переводится как

где

Математический вывод уравнения 11 с обратным преобразованием Лапласа показан в Приложении A.

Уравнение 11 говорит нам, как схема на рисунке 1 реагирует на ступенчатый вход.Мы можем видеть, что форма волны имеет синусоидальную природу, а ее амплитуда модулируется членом e –ζω n t , который затухает или растет экспоненциально в зависимости от того, является ли коэффициент демпфирования положительным или отрицательным. В качестве приближения мы можем видеть, что ответ состоит из синусоидальной части и косинусоидальной части, но для низких коэффициентов демпфирования синусоидальная часть мала.

Кроме того, мы можем видеть, что, хотя собственная частота контура составляет ω n , контур не колеблется на этой частоте, а скорее на частоте ω d , которая несколько ниже и определяется коэффициентом демпфирования, ζ.Эта частота известна как затухающая собственная частота . Тем не менее, экспоненциальное затухание зависит от незатухающей собственной частоты цепи , ω n .

полюс передаточной функции определяется путем определения, когда знаменатель передаточной функции равен нулю, а именно:

Это можно решить для s, используя формулу корней квадратного уравнения:

где

а = 1

б = 2ζω н

c = ω n 2

Полюса системы возникают при

Если коэффициент демпфирования меньше 1, получается отрицательный квадратный корень, поэтому уравнение 15 лучше записать как

Поскольку мы ранее заявляли, что ω d = ω n √ (1 — ζ 2 ), уравнение 16 можно переписать как:

Здесь мы видим, что полюса системы имеют действительную часть (–ζω n ) и мнимую часть (± jω d ).

Уравнение 17 сообщает нам о корнях характеристического уравнения (полюсах системы). Как мы можем соотнести эти полюса со стабильностью системы? Теперь нам нужно связать полюса в области Лапласа со стабильностью во временной области.

Из уравнений 11 и 17 мы можем сделать следующие наблюдения.

Незатухающая собственная частота ω n определяет:

  • Действительная часть полюсов (–ζω n ) в области Лапласа (из уравнения 17)
  • Экспоненциальный спад во временной области (e –ζω n t ) (из уравнения 11)

Исходя из этого, разумно предположить, что действительная часть полюсов определяет экспоненциальный распад системы.

Затухающая собственная частота ω d определяет:

  • Мнимая часть полюсов (± jω d ) в области Лапласа (из уравнения 17)
  • Фактическая частота колебаний (из уравнения 11)

Исходя из этого, разумно предположить, что мнимая часть полюсов определяет реальную частоту колебаний системы.

Эти два предположения могут быть представлены графически на графике в плоскости s, который обсуждается в следующем разделе.

Стабильные системы

Теория управления утверждает, что система устойчива, если полюса лежат в левой половине плоскости s. На рисунке 3 показан пример плоскости s, где действительная часть отложена по оси x, а мнимая часть отложена по оси y.

Рис. 3. Плоскость s, показывающая стабильную левую полуплоскость и неустойчивую правую полуплоскость.

Из уравнения 17 видно, что полюса лежат в левой полуплоскости, если коэффициент демпфирования положительный (действительная часть уравнения 17 отрицательна).По мере увеличения коэффициента демпфирования полюса уравнения 17 перемещаются дальше влево (дальше внутри левой половины s-плоскости).

Если уравнение 17 относится к области Лапласа, как это преобразовать во временную область?

Уравнение 11 повторяется для удобства:

Положительный коэффициент демпфирования ζ вызывает экспоненциально затухающий амплитудный отклик (определяемый членом e –ζω n t ) — чем больше затухание, тем быстрее затухание. Увеличение коэффициента демпфирования перемещает полюс дальше в левой половине s-плоскости (в области Лапласа), что увеличивает экспоненциальное затухание во временной области.Это можно увидеть на Рисунке 2 с графиками 100 мОм и 500 мОм, иллюстрирующими влияние сопротивления на демпфирование. Кривая 500 мОм имеет самый большой коэффициент затухания в этих данных, поэтому ее экспоненциальное затухание явно выражено. При 0 Ом коэффициент демпфирования равен нулю, где полюса лежат точно вдоль оси y и цепь колеблется бесконечно, как показано на зеленой кривой на рисунке 2.

Следует отметить, что, хотя система стабильна, она не обязательно должна быть без каких-либо колебаний.Схема может быть колебательной с полюсами в левой полуплоскости, но амплитуда этих колебаний со временем уменьшается, как показано на рисунке 2.

Что это означает для схемы на Рисунке 1?

Мы знаем, что демпфирование на Рисунке 1 равно

А его собственная частота равна

.

Следовательно, при L = 1 мкГн и C = 1 мкФ собственная частота составляет 1 Мрад –1 (= 159,1 кГц), а коэффициент демпфирования равен 0,25 для R = 500 мОм.

Следовательно, частота затухающих колебаний ω d равна

Итак, частота затухающих колебаний составляет 968 крадс –1 , что составляет 154 кГц.Это можно проиллюстрировать, посмотрев на частоту красного сигнала на рисунке 4.

Рисунок 4. Влияние демпфирования на амплитуду и частоту цепи RLC.

Амплитуда синусоиды затухает на e –ζω n t . При коэффициенте демпфирования 0,25, собственной частоте ω n , равной 1 Мрад –1 , и собственной частоте затухания 968246 рад –1 , уравнение 11 принимает вид

.

По этой формуле V OUT вычисляется до 1.44 В при 3,26 мкс и 1,09 В при 9,75 мкс, идентичны показаниям, которые можно увидеть на рисунке 4.

Рисунок 4 ясно показывает эффект увеличения коэффициента демпфирования. И амплитуда, и собственная частота затухания уменьшаются.

Что произойдет, если мы продолжим увеличивать коэффициент демпфирования?

Мы знаем, что собственная частота затухания равна

.

Мы видим, что если коэффициент демпфирования увеличивается до единицы, собственная частота затухания уменьшается до нуля.Это известно как точка критического демпфирования, когда прекращаются все колебания в контуре. Это также можно увидеть в уравнении 11. Поскольку затухающая собственная частота ω d уменьшилась до нуля, синусоидальный член равен нулю, косинусный член равен единице, а выражение упрощается до системы первого порядка: аналогично зарядке конденсатора через резистор.

Это можно увидеть на кривой критического затухания на Рисунке 4.

Нестабильные системы

Поскольку все цепи обладают сопротивлением, многие электронные схемы управления по своей природе устойчивы с полюсами, лежащими в левой полуплоскости.Однако из уравнения 11 отрицательный коэффициент демпфирования вызывает экспоненциально растущий амплитудный отклик, поэтому полюса, лежащие в правой полуплоскости, вызывают нестабильность. С помощью моделирования схемы легко увидеть эффект полюса в правой полуплоскости, вставив отрицательное сопротивление. На рисунке 5 показана цепь RLC, но с отрицательным сопротивлением.

Рисунок 5. Схема RLC с отрицательным сопротивлением.

В этой схеме коэффициент демпфирования равен –0,1. На рисунке 6 показан его ответ на ступенчатый вход.

Рисунок 6. Переходная характеристика системы второго порядка с отрицательным демпфированием.

Затухающая собственная частота по-прежнему определяется

А для коэффициента демпфирования –0,1 фактическая частота колебаний составляет 994987 рад –1 (158,3 кГц).

Опять же, из уравнения 11, реакция нашей схемы продиктована

Мы можем рассчитать амплитудную характеристику по мере роста выходного сигнала: V OUT вычисляет до 61,62 В при 41,05 мкс и до 114.99 В при 47,36 мкс, что соответствует показаниям, показанным на рисунке 6.

Доминирующие поляки

Иногда система состоит из множества полюсов, что усложняет анализ. Однако, если полюса достаточно разнесены друг от друга, влияние одного полюса часто преобладает над другими, и систему можно упростить, игнорируя недоминантные полюса.

В верхней половине рисунка 7 показаны две схемы RLC, каждая с идентичными компонентами L и C; изменилось только сопротивление. Схема с меньшим сопротивлением имеет полюс ближе к мнимой оси в плоскости s.

Рисунок 7. Влияние доминирующего расположения полюсов на последовательные и параллельные цепи.

В нижней половине рисунка 7 эти две цепи показаны последовательно. V (OUT3) был воспроизведен с использованием источника поведенческого напряжения B1, чтобы избежать нагрузки R4, L4 и C4, чтобы мы могли увидеть истинный ответ V (OUT3) × V (OUT4).

Рис. 8. Влияние доминирующего полюса на отклик системы при добавлении или умножении двух сигналов.

Мы можем видеть их отклики на рисунке 8. Неудивительно, что цепь с наибольшим сопротивлением имеет наибольший коэффициент демпфирования, следовательно, ее колебания затухают быстрее всего, как видно на графике V (OUT2).Однако мы замечаем, что когда оба выхода либо складываются (соединяя цепи параллельно), либо умножаются (соединяя цепи последовательно), V (OUT1) доминирует в ответе. Следовательно, один из способов упростить сложную систему — сосредоточить внимание на цепи, полюсы которой расположены ближе к оси jω, что имеет тенденцию доминировать в отклике системы.

Системы с полюсами в левой и правой полуплоскостях

Мы рассмотрели системы с полюсами в левой или правой полуплоскости. Что произойдет, если система имеет полюса как в левой, так и в правой полуплоскостях? Кто побеждает в битве за стабильность и почему?

Возвращаясь снова к уравнению 11, показатель степени определяет, является ли система стабильной.Мы можем игнорировать синусоидальную часть уравнения 11 и просто смотреть на экспоненты, чтобы увидеть, что произойдет, если мы объединим левую половину полюса с правой половиной полюса. На рисунке 9 показана простая схема, демонстрирующая это.

Рисунок 9. Схема с полюсами в левой и правой полуплоскостях.

RC-цепь наверху явно имеет левый полуполюс, поскольку ее сопротивление положительное. Схема внизу имеет правую половину полюса. Математический вывод этого приведен в Приложении B.

Отклик схемы на рисунке 9 показан на рисунке 10.

Рисунок 10. Отклик на ступенчатый вход RC-цепи с положительным и отрицательным сопротивлением.

Верхний сигнал устанавливается на нулевой градиент примерно через 5 мс, что соответствует общепринятому правилу, согласно которому RC-цепь установится примерно за пять постоянных времени. Напротив, V (OUT2) показывает постоянно увеличивающийся градиент. Теперь должно быть очевидно, что если цепь с полюсом левой полуплоскости соединена последовательно с цепью с полюсом правой полуплоскости, то полная схема будет нестабильной, поскольку отклик правой полуплоскости продолжает экспоненциально увеличиваться в течение длительного времени. после установления цепи в левой полуплоскости.Итак, чтобы цепь была стабильной, все полюса должны лежать в левой полуплоскости.

Заключение

Эта статья связывает теоретические модели, используемые в теории электронного управления, с практическим миром электронщика. Системы управления стабильны, если все полюса лежат в левой полуплоскости из-за сопротивления (или демпфирования), присутствующего в системе. Практическая демонстрация отклика системы с полюсом в правой полуплоскости может оказаться проблематичной, поскольку требует моделирования отрицательного сопротивления.Однако компьютерное моделирование приходит на помощь, позволяя нам демонстрировать стабильные и нестабильные схемы, просто изменяя полярность сопротивления.

Точно так же преобразованиям Лапласа редко удается вырваться из аудитории, но здесь они оказались неоценимыми в доказательстве того, как работают электронные системы второго порядка.

Приложение A

Показывает, что

Преобразование Лапласа входного единичного шага равно

.

Общая передаточная функция фильтра нижних частот второго порядка равна

Таким образом, реакция системы второго порядка, стимулированная единичным шагом, равна

Стандартное частичное расширение фракции существует и дается

Замена x на s дает

В А4 нет члена s или s 2 в числителе.Кроме того, в знаменателе нет члена.

Итак, уравнение A6 можно переписать как

Так

Чтобы обе части уравнения A8 имели одинаковый знаменатель, его можно переписать как

Для проверки правую часть уравнения A9 можно сравнить с правой частью уравнения A8:

Теперь мы можем приравнять числители уравнения A9, чтобы найти A, B и C:

Коэффициенты приравнивания s 2 :

0 = А + В

Коэффициенты приравнивания s 1 :

0 = А (2ζω п ) + С

Коэффициенты приравнивания s 0 :

ω n 2 = Aω n 2

Итак, A = 1, B = –1, C = –2ζω n

Следовательно, из уравнения A8

(обратите внимание на изменение знака, потому что B и C отрицательны)

Есть три преобразования из временной области (слева) в область Лапласа (справа):

Заполнив квадрат, мы можем записать Уравнение A12 как

Что равно

Теперь нам нужно сделать числитель равным (s + ζω n ), чтобы он соответствовал первому члену в знаменателе, что позволяет нам использовать тождество Лапласа:

Итак, разделив ζω n на отдельную дробь, уравнение A14 равно

.

(Таким образом, a = –ζω n и b = ω n √ (1 — ζ 2 ))

Теперь нам нужно сделать числитель третьего члена уравнения A17 равным ω n √ (1 — ζ 2 ), чтобы он соответствовал знаменателю и позволял нам использовать тождество Лапласа:

Разделив третий член уравнения A18 на ω n √ (1 — ζ 2 ), мы можем положить ω n √ (1 — ζ 2 ) в числитель.

Таким образом, все выражение можно переписать как

Итак, a = –ζω n и b = ω n √ (1 — ζ 2 )

Уравнение A19 теперь можно перевести из области Лапласа как

Две w n отменяются в третьем сроке. Поскольку собственная частота затухания ω d , может быть записана как

Уравнение A20 можно упростить до

Многие учебники утверждают, что многочлен уравнения A22 также может быть записан как

Итак, у нас есть экспонента затухания, которая зависит от коэффициента демпфирования и собственной частоты без демпфирования , а колебания зависят от собственной частоты с демпфированием .

Уравнение A23 можно ввести в электронную таблицу и построить график выходных данных в ответ на пошаговый вход.

Приложение B

Показывает, что

Преобразование Лапласа входного единичного шага равно

.

Общая передаточная функция RC-цепи задается

Знаменатель равен нулю для отрицательных значений s, следовательно, для этой схемы полюса лежат в левой полуплоскости, поэтому система устойчива. Если бы сопротивление было отрицательным, полюса лежали бы в правой полуплоскости, и система была бы нестабильной.

Из уравнения B3 мы можем видеть, что передаточная функция RC-цепи в ответ на ступенчатый вход определяется как

Стандартное частичное расширение фракции существует и дается

В данном случае a = 0

т.

Приравнивание членов s 1 в числителе дает

0 = ACR + B

Приравнивание членов s 0 в числителе дает

1 =

А

Итак, A = 1, B = –CR

Так

Есть два преобразования из временной области (слева) в область Лапласа (справа):

Таким образом, перевод уравнения B7 во временные области означает, что RC отвечает согласно

. Разное

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *