6 Электронные электрические аппараты

6.1 Полупроводниковые элементы (диоды, транзисторы, тиристоры и др.) их основные характеристики в ключевых режимах работы

6.1.1 Релейный режим работы полупроводникового усилителя

В цепях постоянного и выпрямленного тока транзистор можно рассматривать как управляемое активное сопротивление. Пределы изменения этого сопротивления очень широки, что позволяет использовать транзисторы для создания разнообразных бесконтактных электрических аппаратов управления и защиты.

Рассмотрим схему усилителя с общим эмиттером.

В зависимости от тока базы изменяется сопротивление между эмиттером и коллектором, в результате, изменяется и ток через нагрузку R_н. При отрицательном токе управления –I_у0 через нагрузку протекает минимальный ток I_К0, причем по модулю эти два тока равны. Этот режим называется режимом отсечки.

Если ток управления уменьшить до нуля, а затем увеличивать в положительной области, то ток в нагрузке растет. При токе в базе I_БН наступает режим насыщения транзистора. В этом режиме сопротивление между эмиттером и коллектором мало и ток в нагрузке определяется ее сопротивлением R_н. Ток управления, необходимый для перевода из режима отсечки в режим насыщения называется током переключения I_у.п.

Зависимость тока в нагрузке от управляющего напряжения имеет нелинейный характер, вследствие нелинейности сопротивления перехода эмиттер-база.

Чем выше коэффициент усиления по току β = ∆I_К / ∆I_Б, тем круче зависимость I_К (I_Б).

На активно-индуктивной нагрузке при переходе из режима насыщения в режим отсечки наводится большая ЭДС самоиндукции. Эта ЭДС может быть настолько большой, что произойдет пробой транзистора. Для снятия таких перенапряжений нагрузка шунтируется диодом.

Для получения релейного режима число усилительных каскадов должно быть не менее двух.

6.2 Основные элементы и функциональные узлы систем управления электронных аппаратов

6.3 Микропроцессоры в системах управления (функции и структурные схемы) Логические элементы

Автоматическое управление электроприемниками осуществляется элементами, которые взаимодействуют друг с другом и с управляемым объектом в определенной последовательности.

Логическая часть предназначена для преобразования сигнала командных органов и датчиков в выходные сигналы в соответствии с заданной программой. Выходные сигналы логической части подаются в усилительные, а затем в исполнительные органы.

В большинстве случаев используются дискретные сигналы, т.е. либо на выход аппарата подается сигнал, значение которого достаточно для его срабатывания, либо сигнал на вход не подается или он слишком мал и недостаточен для срабатывания. При математическом отображении этого процесса в первом случае говорят, что в аппарат подана логическая единица, во втором – логический нуль.

Логическая часть системы управления состоит из логических элементов дискретного действия, которые или выдают на выходе сигнал (появляется 1), или снимают сигнал с выхода (появляется 0) в зависимости от того, какие сигналы подаются на вход.

Например, элемент должен выдать сигнал при условии, что на вход будут одновременно подан три входных сигнала. Эту функцию выполняет элемент И.

Для срабатывания электромагнитного реле необходимо подать сигналы на обмотки трех реле a₁ – a₃, которые замкнут свои контакты, при этом поступит напряжение на обмотку реле x.

Логические функции, выполняемые элементами, могу быть обозначены алгебраически.

Если отсутствует хотя бы один входной сигнал, то выходной сигнал также равен 0.

Наименование функции	Содержание функции	Релейный эквивалент	Функциональная формула
И	Сигнал на выходе появляется при наличии сигналов на всех входах
ИЛИ	Сигнал на выходе появляется при наличии сигналов хотя бы на одном из входов
НЕ	При наличии сигнала на входе сигнал на выходе отсутствует, сигнал на выходе появляется при исчезновении сигнала на входе
Запрет	При отсутствии сигнала на входе «запрет b» сигнал на выходе появляется одновременно с сигналом на входе a, при наличии сигнала на входе «запрет b» сигнал на выходе отсутствует
Задержка	Сигнал на выходе появляется через заданное время после подачи сигнала на вход и исчезает одновременно с входным сигналом		-
И-НЕ	Сигнал а выходе отсутствует при наличии сигналов на всех входах
Импликация	Сигнал выхода отсутствует, когда имеется сигнала на входе a и отсутствует на входе b
Эквивалентность	Сигнал на выходе имеется тогда, когда на всех входах одновременно имеются или одновременно отсутствуют входные сигналы (состояние входов одинаково)
Неравнозначность	Сигнал на выходе имеется тогда, когда состояния входов a и b разные
Память	После подачи сигнала на вход a записанная информация сохраняется вплоть до подачи сигнала на вход b независимо от последующего состояния входа a