Основные характеристики элементов систем автоматического управления. Термоэлектрические преобразователи. Тензорезисторные преобразователи, страница 6

Возьмем усилитель постоянного тока с выходным сигналом с отрицательной обратной связью. Выходной сигнал усилителя будет совпадать по фазе с входным

Снимая падение напряжения с резистора (дифференцированный сигнал) и подавая его на вход усилителя рассмотрим U_вых (см. диаграмму).

В момент Т₀ входной сигнал алгебраически складывается с максимальной отрицательной величиной сигнала обратной связи, при этом U_вых=0. По мере заряда конденсатора U_ос будет уменьшаться. В моменты Т₁, Т₂, Т₃ разность между U_вх и U_ос возрастет, соответственно U_вых возрастет по экспоненте.

Вывод:

Включив в отрицательную обратную связь усилителя дифференцирующие звено, получим интегратор.

Дифференциатор

Возьмем тот же самый усилитель с той же обратной связью, но включим в нее интегрирующее звено.

Здесь в отрицательную обратную связь включено U_с, которое изменяется по экспоненте.

В этом случае в моменты времени Т₀, U_ос=0 а  U_вых = U_вх, так как U_ос будут изменяться по экспоненте в противофазе к U_вх, U_вых будут уменьшаться по экспоненте и за время, 5Т это будет равно нулю.

Общий вывод: включая в отрицательную обратную связь усилители различные звенья или их комбинации, можно получить различные законы изменения выходного сигнала.

РЕЛЕ АВТОМАТИКИ

Реле – это устройство, преобразующее воздействие определенной величины любого вида энергии в скачкообразное изменение состояние электрической цепи.

Механические

Пьезоэлектрические реле

 преобразуют уравнение нагрузки в скачкообразное появление электрического сигнала в цепи.

Акустические (микрофонные)

В них замыкание цепи происходит под воздействием механических колебаний звуковой или ультразвуковой волны.

Когда мы подаем механические (звуковые) воздействия, диафрагма прогибается, с ней жестко закреплена катушка, так как катушка входит в магнитное поле, в ней наводится ЭДС, такой же формы и амплитуды, что и механического воздействия.

Преобразование акустической волны в электрический сигнал может быть основано на принципе электромагнитной индукции (см. рис.   ) или пьезоэффект.

Пневматическое реле

Принцип действия основан на перемещении подвижного контакта, связанного с деформационным чувствительным элементом, на который воздействует пневматический сигнал.

Чувствительный элемент может быть в виде поршня, мембраны, трубки Бурдо.

Оптические реле

По сути это оптические преобразователи (чаще параметрические) в которых под действием света резко изменяется либо проводимость цепи (фоторезистор, фото диод и т.д.), либо появляется электрический сигнал (вакуумный фотоэлемент)

Требования к фотоэлементам – релейность их характеристик, т.е. чтобы при попадание на них света, их сопротивление скачком уменьшается до минимальной величины, это приведет к загоранию лампочки (см. схему).

Тепловые реле

Тепловые реле предназначены для скачкообразного изменения в электрической цепи при достижении тепловой энергии порога их срабатывания.

Рассмотрим три типа:

1.  Плавные реле (предохранители). Примеры его - плавки предохранитель в электроустройствах. При достижении тока срабатывания определенной    величины происходит расплавление нити.

2.  Расширительные реле. При повышении температуры происходит расширение (удлинение металла, увеличение объема сильфона, с жидкостью или газом и т.д.), которое приводит к замыканию или размыканию подвижного контакта связанным с чувствительным элементом.

3.  Биметаллическое реле. Принцип действия основан на разницах коэффициента теплового расширения двух скрепленных металлов.

Электрические реле.

Наиболее широко распространяются в технике. Бывают контактные и бесконтактные. Если скачкообразные изменения тока в управляемой цепи происходит за счет механического ее размыкания (контакта) - это контактное реле. В бесконтактных (электрических) реле применяются чаще всего тиристоры или симисторы.

Основные параметры всех реле:

1.  Величина срабатывания. Различают минимальную (порог срабатывания) и номинальную величину. Для уверенной работы реле используют номинальные величины.

2.  Допускаемая величина коммутируемого тока.

3.  Допускаемая величина коммутируемого напряжения.