1.4. Основные элементы автоматики

Принято выделять основные элементы автоматики.

1. Датчики – устройства, которые различные неэлектри- ческие величины преобразуют в электрические сигналы.

2. Реле – это устройства, которые с помощью слабых сигналов управляют мощными электрическими цепями.

3. Усилители – устройства, которые усиливают входные сигналы, но не изменяют их физической природы.

4. Стабилизаторы – устройства, которые поддерживают постоянство выходных сигналов.

5. Исполнительные элементы – это устройства, которые

путем преобразования подводимой к ним энергии приводят в действие какой-либо механизм или объект регулирования под воздействием управляющих сигналов.

6. Распределители – это устройства, которые обеспечива-

ют поочередное подключение различных элементов или цепей к какому-либо одному элементу или к одной точке электричес- кой цепи.

7. Вычислительные элементы выполняют математические и логические операции над электрическими или физическими величинами.

Все элементы автоматики различаются по физическим основам их действия электрические, электромеханические, тепловые, ферромагнитные, пневматические, гидравлические, ионные, электронные, радиоактивные.

Реле, усилители, стабилизаторы, распределители и вычислительные элементы обычно входят в состав устройств управления, датчики – в состав измерительных устройств. Далее будем рассматривать элементы, у которых хотя бы одна из величин ( входная или выходная ) является электрической.

5. Статические характеристики элементов сау

Входной величиной элемента могут быть мгновенные значения физических величин, а также амплитудные и частотные значения синусоидальных или импульсных электрических величин.

Основные элементы систем могут работать как в статическом, так и в динамическом режиме.

При установившемся (статическом) режиме работы элементов входные и выходные сигналы постоянны по времени. Свойства элементов определяются с помощью параметров и характеристик.

Параметр – это величина, характеризующая существенное свойство элемента. Характеристика отражает зависимость одной величины от другой. Для элементов, находящихся в установившемся режиме, используют статические переменные и характеристики.

Уравнение статики элементов имеет вид:

y=f(x) , (1.2)

где yy(t), xx(t).

Статические характеристики могут быть линейными и нелинейными. Чаще применяют элементы с линейной статической характеристикой, так как при работе в широком

диапазоне изменения входных и выходных величин линейные элементы позволяют создать САУ с одинаковыми динамическими и точностными характеристиками на всем диапазоне изменения сигналов.

Линейная статическая характеристика имеет вид:

y=kx+b, k=tg(a)=yx=dydx, (1.3)

где k – коэффициент передачи элемента.

Рис. 1.3

В линейном элементе коэффициент передачи постоянный (k=const), а в нелинейном элементе k=k(x).

Если входные и выходные величины элемента имеют одинаковую физическую природу, то коэффициент k размерности не имеет и называется коэффициентом усиления.

Для датчика коэффициент передачи называется чувствительностью. Минимальное значение входной величины, которая может вызвать изменения выходного сигнала, или выходной величины, называется порогом чувствительности.

При изготовлении любого элемента САУ появляется статическая погрешность элемента. Статическая погрешность бывает трёх видов: абсолютная , относительная и приведенная.

Абсолютная статическая погрешность – это разность между номинальным и фактическим значением выходной величины

=|yном - y| . (1.4)

Относительная статическая погрешность обозначается

₀=у (1.5)

и может быть определена в процентном отношении как

₀ 100 .

Приведенная статическая погрешность обозначается как



 = (100) (1.6)

уmax – ymin

где [ уmin , ymax]- границы поля допуска.

Если неизвестно действительное значение выходной величины у, то его можно найти как среднее арифметическое

нескольких замеров выходной величины.

(1.7)

В этом случае погрешность элемента определяется как максимальная относительная погрешность

(1.8)

где _{х ,} _у – приведенные погрешности приборов, на которых проводились измерения входных и выходных параметров соответственно, y_min – минимальное из измеренных значений y_i, а приращение max находится по формуле

max =max y_i - y_min . (1.9)

^i-1,…,N