6. Логические элементы

Логические элементы (ЛЭ) - это устройства, реализующие простые логические операции с сигналами, например, см. рис. 6.1.

Рис. 6.1. Структурные схемы простых логических элементов

В зависимости от принципа действия ЛЭ разделяются на несколько видов: электромеханические, магнитные и электронные.

1) Электромеханические.

Для реализации нескольких видов простейших логических опера­ций вида: «Нет - Нет», «Нет - Да», «Да - Нет», «Да - Да» могут ис­пользоваться промежуточные реле (рис. 6.2).

Рис. 6.2. Схема промежуточного реле

2) Полупроводниковые.

Одним из простейших логических элементов, реализующих функ­цию «И», может служить диодно-резисторная схема (рис. 6.3).

Рис. 6.3. Логический элемент типа «И»:

Ubx1, Uвх2, Ubхз - входные сигналы; R1, R2, R3 - входные резисторы; Е - ЭДС источника; R4, Rнагр. - выходной делитель напряжения; VD1, VD2, FD3 - диоды;Uвых - выходной сигнал

Количество входов может быть увеличено или уменьшено. Оно оп­ределяется количеством диодно-резисторных пар на входе схемы. Схема работает в двух режимах:

а) режим 1. На входы /, 2, 3 подано напряжение Uвх1,2,3 > E, все три диода при этом заперты и на выходе наблюдается сигнал

(6.1)

б) режим 2. На часть входов, в общем случае т штук, подается сиг­нал равный «О». Диоды этих входов открываются и соответствующие им входные резисторы включаются параллельно нагрузочному рези­стору Rнагр. Если величины сопротивлений резисторов выбраны по ус­ловию: R4 >Bxl = Rвх2 = … = Rвxm и Rнагр>R4, то выходной сигнал будет равен

Где - суммарное входное сопротивление.

3) Магнитные. Магнитные ЛЭ выполняются на основе ферромаг­нитных материалов с петлей гистерезиса, близкой к прямоугольной.

Более сложные логические операции реализуются с помощью раз­личных других видов логических элементов, микросхем, специализированных или универсальных микроконтроллеров, компьютеров.

7. Исполнительные устройства

Исполнительные устройства (ИУ) предназначены для непосредст­венного воздействия на управляемый объект или органы его управления. По принципу действия ИУ разделяют на пять видов: электрические (электромеханические и электронные), гидравлические, "пневматические и комбинированные. В зависимости от конструкции, ИУ бывают 6 видов: электромашинные, электронные (преобразовате­ли), электромагнитные, поршневые, мембранные, комбинированные. Работая в составе устройства автоматики, ИУ должны соответствовать используемым принципам управления или регулирования. В зависи­мости от этих принципов ИУ могут быть: двухпозиционными, ступен­чатыми или пропорциональными (плавными). Двухпозиционные ИУ имеют два устойчивых состояния: «включено» и «отключено». Сту­пенчатые ИУ имеют несколько устойчивых состояний (ступеней) «включено» и «отключено». Пропорциональные ИУ позволяют плавно изменять состояние объекта управления.

К ИУ любых видов предъявляются общие требования:

1) мощность ИУ должна быть большей, чем мощность, необходи­мая для изменения состояния объекта, связанного с его управлением или регулированием;

2) характеристика управления должна быть линейной или близкой к линейной с минимальной зоной нечувствительности;

3) РТУ должны обладать достаточным (с учетом инерционности объекта) быстродействием;

4) ИУ должно обеспечивать простое и надежное изменение своей выходной величины при получении сигнала от устройства автоматики;

5) ИУ должны иметь относительно малую мощность управления. Наиболее часто в устройствах промышленной автоматики в качестве

ИУ используют: контакторы, магнитные пускатели, электрические ма­шины специального или общепромышленного назначения (с редукто­ром или без редуктора), преобразователи напряжения или частоты и т.д.