Этапы развития устройств автоматики и телемеханики. Датчики (измерительные преобразователи). Электромагнитное реле постоянного тока (с угловым перемещением тока), страница 4

            Примером САУ служит система автоведения  поезда, используемая в метрополитене. Управляемым  объектом является поезд, который перевозит пассажиров и грузы. Алгоритм функционирования определяет движение  поезда с данной скоростью, остановку его в определенных точках пути (на станциях) и обеспечение безопасности движения. Управление поездом для правильного выполнения им перевозочного процесса осуществляет устройство – «Автомашинист».

            Каждая система АиТ состоит из отдельных элементов. Свойства системы, ее надежность и работоспособность, принципы построения и методы обслуживания зависят как от ее структуры, так и от изучения элементов, из которых состоят системы АтиС.

            Элементом автоматики называется простейшее автоматическое устройство, которое преобразует входной сигнал в выходной сигнал.

            Преобразование сигналов может быть количественным, качественным либо информационным.

            При количественном преобразовании сигналы x и  y имеют одинаковую размерность, но различаются по параметрам амплитуды, частоты, фазы и т.д. (усилители, трансформаторы, стабилизаторы и т.д.).

            При качественном преобразовании меняется род энергии и сигналы x и y имеют отличную размерность (датчики, двигатели, генератор и т.д.). Информационное преобразование происходит тогда, когда на выходе элемента отражается некоторая информация о состоянии его выходов (логические элементы).

            В зависимости от выполняемых функций элементы АиТ делят на измерительные, управляющие и исполнительные.

            Независимо от принципа действия конструкции и природы физических процессов все элементы АиТ имеют общие характеристики, позволяющие сравнивать их друг с другом. К таким характеристикам относятся  абсолютная и относительная погрешность.

            Под абсолютной погрешностью понимается разность между фактической входной  величиной  и ее расчетным значением , т.е. . Абсолютная погрешность имеет размерность выходной величины.

            Под относительной погрешностью понимают отношение абсолютной погрешности к рассчитанному значению выходной величины

            Относительная погрешность – величина безразмерная и удобна для сравнения точности работы различных элементов.

            Общей характеристикой элементов является их чувствительность (передаточный коэффициент).

            В статическом режиме она определяется как отношение выходной величины к входной:

 

В динамическом режиме (дифференциальная чувствительность) ее определяют как отношение приращений входной и выходной величины:

  

            Применительно к конкретным элементам, чувствительность часто имеет специальное название, например, коэффициент усиления, коэффициент трансформации.

            Элементы, имеющие обратные связи, характеризуются также коэффициентом обратной связи , который показывает, какая часть выходной величины y подается на вход элемента.

  Обратная связь может быть положительной или комплексной. Положительно обратная связь обеспечивает увеличение общего коэффициента передачи.

            Отрицательно обратная связь позволяет стабилизировать общий коэффициент передачи, т.е. ослабить его зависимость от колебаний коэффициента  основного элемента.

Датчики (измерительные преобразователи).

Датчики являются приемными элементами систем АиТ и служат для преобразования управляющей физической величины, подаваемой на вход системы, в другую физическую величину иного или того же вида энергии, удобную для воздействия на последующие элементы системы.

            В общем случае датчик состоит из трех основных частей: воспринимающей, промежуточной и исполнительной.         

            Воспринимающая часть реагирует на изменение определенной физической величины, поступающей на вход датчика, и передает ее в преобразованном виде на промежуточную часть. В промежуточной части преобразованная физическая величина сравнивается с аналогичным по роду физическим параметром, значение которого является эталоном для измерения воздействия на исполнительную часть датчика.