Раздел 1 Элементы систем автоматического управления

Тема 1.1 Датчики

Содержание программы

Классификация датчиков. Параметрические датчики (датчики активного сопротивления, индуктивные, емкостные). Генераторные (фотоэлектрические, термоэлектрические, пьезоэлектрические). Назначение, принцип действия, тех­нические характеристики, схемы включения, область применения.

Лабораторная работа №1

Исследование датчиков различного типа

Методические указания

Датчиком называют устройство, воспринимающее изменение параметра контролируемой величины и преобразующее это изменение в выходной сигнал, удобный для дальнейшей обработки и дистанционной передачи.

Для подготовки к выполнению лабораторной работы необходимо обра­тить особое внимание на основные характеристики датчиков:

- статическая характеристика y=f(x) – зависимость выходной величины (у) от входной величины (х) в установившемся режиме;

- чувствительность S=AY/AX отношение приращенной выходной ДУ к входной ДХ величине;

- порог чувствительности - минимальное изменение входной величины, вызывающее изменение выходной;

- статический коэффициент передачи Кст = у/х- отношение выходной к входной.

Следует отметить, что датчики, используемые в современных автоматиче­ских системах, разнообразны и могут быть классифицированы по различным признакам:

- по виду входной величины (датчики скорости, перемещений, темпера­туры, давления и т.д.);

- по характеру изменения во времени выходного сигнала (непрерывного и дискретного действия);

- по роду выходного сигнала (электрические и неэлектрические).

Широкое распространение получили электрические датчики, кото­рые в за­висимости от принципа производимого им преобразования делятся на два типа: параметрические (модуляторы);генераторные.

При изучении конкретных датчиков параметрического и генераторного типа (в соответствии с программой) следует особое внимание уделить физике происходящих процессов, техническим характеристикам и области применения; следует рассмотреть наиболее широко используемые измерительные схемы (мостовые, дифференциальные и компенсационные).

Контрольные вопросы

1 Дайте определение датчика.

2 По каким принципам классифицируются датчики?

3 Как классифицируются электрические датчики? Приведите примеры дат­чиков разного типа с объяснением их принципа действия.

4 Перечислите основные характеристики датчиков и дайте необходимые пояснения.

5 Перечислите наиболее широко используемые измерительные схемы (изобразите эти схемы).

Тема 1.2 Усилительные устройства

Содержание программы

Усилительное устройство. Назначение. Классификация усилительных уст­ройств, их параметры и характеристики. Транзисторные усилители, усилители на интегральных микросхемах. Схемы включения операционных усилителей, ос­новные технические характеристики.

Методические указания

Прежде чем начинать изучение темы, следует повторить вопросы из дис­циплины «Основы промышленной электроники», касающиеся биполярных транзисторов (физические процессы, усиление, основные схемы включения); обратных связей в усилителях; принципов построения усилительных каскадов на транзисторах; интегральных микросхем.

Энергия, получаемая с датчиков, в большинстве случаев недостаточна для воздействия на регулирующий орган, поэтому сигнал с датчика предварительно усиливается усилителем.

Усилителем называется устройство, предназначенное для количествен­ного преобразо­вания (усиления) входного сигнала.

Эффект усиления осуществляется в усилителях за счет энергии вспомога­тельного ис­точника. И в зависимости от вида вспомогательного источника энер­гии усилители можно разбить на следующие группы: электрические, гидравли­ческие, пневматические и комбинированные.

Усилители делятся на однокаскадные и многокаскадные, а также усили­тели с обритыми связями и без обратных связей. Чаще всего применяются элек­трические уси­лители.

Особое внимание следует уделить схемам усилительных каскадов на бипо­лярных транзисторах: каскаду с общим эмиттером, с общей базой (повторитель тока), с общим коллектором (повторитель напряжения); выходным каскадам (усилителям мощности) и мно­гокаскадным усилителям.

Широкие функциональные возможности дифференциальных усилителей позволили создать на их основе интегральные схемы высококачественных уси­лителей. Та­кие интегральные усилители получили название операционных, так как с их помощью пу­тем введения линейных и нелинейных элементов отрица­тельной обратной связи можно производить математические операции: -сумми­рование, вычитание, интегрирование и т.д. Операционные усилители (ОУ) можно использовать и для усиления, генериро­вания, формирования, преобразо­вания и детектирования сигналов.

ОУ можно включать как инвертирующий, неинвертирующий, дифференци­альный (разностный).

Контрольные вопросы

1 Дайте определение усилителя.

2 Как классифицируются усилители?

3 Дайте краткие характеристики и простейшие принципиальные схемы усилительных каскадов с общим коллектором.

4 Дайте определение ОУ. Какие функции может выполнять ОУ?

Приведите схемы включения ОУ.