4 Елементи автоматики (перетворювачі інформації)

4.1 Класифікація перетворювачів інформації

В основі роботи любої локальної системи керування закладено принцип використання перетворювачів інформації.

У перетворювачах інформації фізичний сигнал одного виду — вхідний параметр х (рис. 4.1, а) — перетворюється на фізичний сигнал іншого виду — вихідний параметр у, причому вихідний сигнал функціонально пов’язаний із вхідним.

Прикладом перетворювача інформації може бути термоелектро-перетворювач (термопара, рис. 4.2) який перетворює температуру (вхідний сигнал ) на термоелектрорушійну силу (вихідний параметр ) як відомо, залежить від .

За характером роботи перетворювачі бувають розривної дії, або дискретні (наприклад, контакт 4 на рис. 2.5, б), та плавної дії (наприклад, реостат 2 на рис. 2.5, в).

За структурою перетворювачі поділяються на прості та диференціальні.

У простому перетворювачі (рис. 4.1, а) один вхідний х і один вихідний у параметр;

В диференціальному перетворювачі: одному вхідному параметру х відповідають два однорідних вихідних параметри та ( рис. 4.1, б). Прикладом диференціального перетворювача може бути реостат (див. рис. 4.2, б): вхідним параметром є лінійне переміщення l рухомого контакту, вихідними — дві напруги та ;

Рисунок 4.1 Схеми перетворювачів: а-простого; б-диференціального

За видом вихідної величини перетворювачі інформації поділяються на:

1) перетворювачі з механічним переміщенням на виході;

2) на виході яких — тиск газу або рідини;

3) з термічною величиною на виході;

4) з електричною величиною.

В перетворювачах вхідною величиною бувають:

1) зусилля;

2) механічне переміщення;

3) рівень рідини;

4) швидкість обертання;

5) тиск рідини або газу;

6) витрати рідини або газу;

7) температури;

8) вологість тощо.

Робота перетворювача описується двома основними характеристиками: статичною та динамічною.

Статичною характеристикою перетворювача називається залежність вихідної величини від вхідної ( ), якщо вхідна величина змінюється настільки повільно, що в кожний момент часу її можна вважати незмінною, хоча статична характеристика у них часто має певний гістерезис: зміни вихідної величини у при збільшенні вхідного параметра х не збігаються зі змінами у при зменшенні х, рис. 4.3. Незначним гістерезисом можна знехтувати, вважаючи статичною характеристикою певну усереднену криву (рис. 4.4). Крутість статичної характеристики називається чутливістю S перетворювача. Для ділянки АВ статичної характеристики чутливість

. (4.1)

Статична характеристика перетворювача розривної дії має інший вигляд, рис. 4.5: при певному значенні вхідної величини стрибкоподібно збільшується вихідна величина (спрацьовування), а при відбувається зворотний процес (відпускання).

До статичних характеристик перетворювачів інформації ставляться певні вимоги: однозначність (мінімальний гістерезис); стабільність у часі; ідентичність для однотипних перетворювачів; для перетворювачів плавної дії — по можливості лінійність при високій чутливості.

Рисунок 4.2 Приклади перетворювачів, а-термоелектричний; б-реостатний

Зміна величини у на виході перетворювача залежно від змін вхідної величини х відбувається, як правило, не миттєво, а з деяким запізненням, яке зумовлюється часом перебігу фізичних процесів у самому перетворювачі.

Рисунок 4.3вище гістерезису в роботі перетворювача	Рисунок 4.4 До визначення чутливості перетворювача	Рисунок 4.5 Характеристика перетворювача розривної дії

Ця залежність становить динамічну характеристику перетворювача.

Динамічні характеристики перетворювачів, як ланок систем автоматичного керування розглядалися в «основах теорії автоматичного керування».