Основные характеристики элементов систем автоматического управления. Термоэлектрические преобразователи. Тензорезисторные преобразователи, страница 5

Фотоэлемент – электровакуумный прибор, внутри на стеклянную колбу нанесен слой фоточувствительного материала.

При попадание света, из этого материала «выбиваются» электроны которые «подхватываются » чувствительным электрическим полем приложенного напряжения. Т.о. по величине тока в цепи можно судить об интенсивности излучения.

В качестве промежуточных элементов развязки электрических цепей применяются оптроны. Это элементы, в одном корпусе, в которых объединены светодиод и фотодиод. Оптроны работают в цепях постоянного тока, для гальванической развязки по переменному току можно применить трансформаторы или конденсаторы.

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ

Магнитные преобразователи предназначены для преобразования различных физических величин, связанных с изменением положения предмета, а так же для преобразования силовых характеристик  усилия, давления и т.д. Магнитные преобразователи могут быть как параметрические так и генераторные. В генераторных преобразователях используется закон электромагнитной индукции для получения выходного сигнала.

Эти преобразователи делятся на 3 основные группы: индуктивные, трансформаторные и магнитоупругие.

Индуктивные преобразователи бывают дроссельного и соленоидного типа.

Простейший преобразователь представляет собой дроссель на сердечнике 2 которого расположена обмотка, последовательно с ней включен резистор R_н. Питание осуществляется обычно переменным напряжением от10 Гц до 10 кГц.

Принцип действия.

Введем понятие магнитного напряжения – это напряжение между двумя точками однородного магнитного поля расположенными на одной магнитной линии.

Очевидно, что магнитный поток по всей длине этой магнитной силовой линии будет одинаков.

Анализ принципа действия дроссельного преобразователя.

Есть следующие недостатки:

1.  фаза выходного сигнала не зависит от направления перемещения  якоря;

2.  для измерения перемещения в обоих направлениях не обходим начальный зазор, что приводит к наличию начального потока;

3.  на якорь постоянно действует электромагнитная сила, стремящаяся притянуть его к сердечнику.

RC ЦЕПИ

Цепь состоящую из резистора и конденсатора будем называть RC цепью. Основной характеристикой RC цепи является постоянная времени Т, которая характеризует скорость протекания процесса RC цепи.

Физический смысл постоянной времени заключается в том, за какое время зарядится конденсатор до определенной величены при определенных значениях R и C.

Реально входное напряжение не может измениться скачком, но момент перехода от нуля до максимума (при включение)  бесконечно малое в этот момент времени.

Т – период времени включения и так как он стремиться к 0 то и Х_с стремиться к 0.

Т.о. в момент времени t₀ емкостное сопротивление равно нулю, и на величину тока будет оказывать влияние только R.

Очевидно, что со временем конденсатор будет заряжаться до 1,2,3…10 В максимум, тогда по второму закону Киргофа напряжение на R будет уменьшаться до 9,8,7…0 В. соответственно. Кривая заряда конденсатора называется экспонентами.

Физический смысл

t – время на оси

T – постоянная времени

В начальный момент времени t стремиться к 0. Т.о __ стремиться к 1, т.о. U_{вых с}=0, при t стремящаяся к бесконечности, ___________ стремиться к 0, U_{вых с}= входному напряжению, при этом падение напряжения на R будет равно нулю, т.к. конденсатор полностью зарядился.

Теоретически время заряда конденсатора равно бесконечности, практически время заряда конденсатора равно 5Т=5RC.

Теоретически доказано что Т=RC и характеризует заряд конденсатора до величины 63% U_вх (0,63U_вх)

Все рассмотренное выше происходит в положение I переключателя. Если резко перевести переключатель в положение II будем наблюдать зеркальную картину: конденсатор заряженный до U_вх начнет разряжаться через R; при этом ток через R будет течь в обратную сторону, поэтому дифференцированный сигнал на R будет обратной полярности.

Примечание: разряд конденсатора также по экспоненте.

Интегратор

Возьмем усилитель постоянного тока с выходным сигналом противоположным по фазе входному, включим в обратную связь (она – отрицательна) дифференцирующие звено. Допустим к усиления обратной связи равно 1.