1. Сравнивающие устройства
Сравнивающие устройства в наиболее распространенном случае измеряют разность x(t) = g(t) – y(t), пропорциональную отклонению управляемой величины y(t) от ее заданного значения g(t). На рис. 1.55 приведены некоторые наиболее распространенные в сельскохозяйственной автоматике сравнивающие устройства.
Например, сравнивающее рычажное устройство (рис.1.55, е) выполняет функцию сложения (вычитания) двух сигналов. Оно состоит из стержней 1, 2, 3 и рычага 4. При перемещении стержня 1 на величину Sвх1, а стержня 2 на величину Sвx2 стержень 3 переместится на величину Sвыx.
Рис. 1.55. Сравнивающие устройства
Из плана перемещений можно определить:
.
В механических суммирующих устройствах выполняется алгебраическое суммирование усилий или перемещений, при этом выходной величиной суммирующих устройств является перемещение.
В ряде случаев задача суммирования выполняется настолько просто, что специальное суммирующее устройство отсутствует. Примером может служить простейшее суммирующее (вычитающее) устройство, показанное на рис. 1.55, ж.
Эти схемы часто используются для сравнения двух сопротивлений в реверсивных схемах усилителей.
2. Задающие устройства
Задающее устройство формирует задающее воздействие g1(t), определяющее требуемое значение управляемой величины и преобразует его в однозначно соответствующую величину g(f), удобную для сравнения с y(t).
В качестве задающего устройства могут быть различные носители программы: кулачковые механизмы, функциональные потенциометры, перфокарты, магнитные пленки и т. п.
Программные задающие устройства бывают в виде механических копиров с механической передачей программы (кулачки) и с электромеханической передачей программы (рис. 1.56, а). Двигатель 1 поворачивает токопроводящий кулачок 6, при этом создается контакт с рычагом 4 и замыкается цепь реверсивного двигателя 2, который переместит рычаг в сторону от кулачка до разрыва цепи. Рычаг связан с контактной системой 3 регулирующего устройства. Пишущее перо 5 осуществляет запись параметра.
Рис.1.56. Задающие устройства
Потенциометрические задатчики бывают в виде профильных (рис. 1.56, б), ступенчатых с переменным шагом намотки и шунтированных сопротивлениями потенциометров.
Программоносители в виде токопроводящей линии с контактным слежением (рис. 1.56, б) представляют собой диаграммную бумагу 3 с программой в виде кривой 1 из токопроводящей массы (девять частей – тушь, одна часть – графит). Слежение за линией осуществляет головка, снабженная двумя ламелями (щупами) 2. При выходе контактов на полосу сопротивление между контактами резко падает и равновесие мостовой схемы, куда включено сопротивление, нарушается. Сигнал разбаланса поступает на усилитель 8, на выходе которого включено поляризованное реле, управляющее реверсивным двигателем, при этом головка устанавливается в необходимое положение. Другой разновидностью программоносителя является диаграммная лента 3, на которую обычным карандашом типа 2М наносится программная линия 1 шириной 2 мм. Когда оба щупа находятся на программной линии, происходит замыкание электрической цепи заряда конденсатора 6 от источника 5 через сопротивление 4. При этом на усилитель самописца 8 поступает сигнал, и каретка со щупами смещается к левому краю программной линии; при сходе одного щупа с линии зарядная цепь обрывается, и конденсатор 6 разряжается через сопротивление 7; напряжение, поступающее на самописец, уменьшается, и каретка перемещается вправо на линию, и весь цикл повторяется.
Часто задающее устройство конструктивно объединяется в одно целое с измерительным или сравнивающим устройствами. В современных пневматических регуляторах, построенных по принципу компенсации сил, задание вводится в виде давления, создаваемого задатчиком (рис. 1.56, г).
Давление питания подводится через камеру А к шариковому клапану 3 усилительного реле и одновременно через камеру в дополнительное клапанное устройство, в котором зазор между шариком 6 и седлом обеспечивает прохождение воздуха к дросселю 5. При вращении ручки задатчика 11 движение передается на винт пружины 10, которая, сжимаясь, воздействует на мембрану 9, в центре которой находится заслонка сопла 8. При приближении заслонки 9 к соплу 8 давление в полостях Ж и Г повышается, и мембраны 4 усилительного реле, прогибаясь, открывают шариковый клапан 3 усилительного реле. При этом воздух поступает на выход задатчика и в систему обратной связи под давлением, которое будет повышаться до тех пор, пока усилие, вызванное этим давлением на мембраны 9, не уравновесит усилие сжатия пружины 10. Таким образом, создается постоянное соответствие между сжатием и давлением на выходе задатчика.