книги из ГПНТБ / Шилов, В. Ф. Элементы электронной автоматики учебное пособие

- п о -

напряжение зажигания тиратрона. После зажигания тиратрона положительные ионы газа притягиваются к отрицательно заря­ женной сетке, образуя вокруг нее положительную ионную обо­ лочку, нейтрализующую действие отрицательного заряда сетки. Вследствие этого с момента появления дугового разряда сетка теряет управляющее действие и изменения ее потенциала не влияет на величину анодного тока. Таким образом, при помощи сетки можно управлять только зажиганием, но не величиной анодного тока тиратрона. Для прекращения анодного тока, т.е. для гашения тиратрона, необходимо уменьшить величину анод­ ного напряжения или разорвать анодную цепь. После прекраще­ ния разряда происходит деионизация газа. В результате чего восстанавливаются нейтральные атомы и сетка снова приобрета­ ет свое управляющее действие.

Одной из основных характеристик тиратрона является пус­ ковая характеристика, представляющая собой зависимость мини­ мальных значений Сеточного и анодного напряжений, при кото­ рых происходит зажигание тиратрона (рис. 101). Пусковая ха­ рактеристика наглядно показывает, что с увеличением отрица­ тельного напряжения на сетке повышается анодное напряжение, необходимое для нажигания тиратрона. Наименьшее анодное нап­ ряжение зажигания будет при некотором положительном напряже­ нии на сетке. Эта характеристика называется левой или отри­ цательной, поскольку она расположена в области отрицатель­ ных сеточных напряжений.

Важным свойством тиратрона является возможность кошу-

- I ll -

тацин в его анодной цепи токов большой величины при исполь­ зовании маломощного источника поджигающего напряжения в цепи сетки. Значит, тиратрон может быть использован в каче­ стве' беоконтактного реле, работающего на замыкание цепи.

Сеточный ток тиратрона в основном является ионным то­ ком, поскольку он обусловлен притяжением положительных ионов к отрицательно заряженной сетке. Для уменьшения сеточного тока в цепь сетки тиратрона обычно включают ограничительное сопротивление Rc до сотен килоом.

Тиратроны получили широкое применение в автоматике и телемеханике для построения усилителей, бесконтактных реле и т.п.

§ 34. Усилитель на тиратроне

На рисунке 102 показано включение тиратрона с холодным катодом по схеме усилителя. Анодная цепь тиратрона, в кото­ рую включен резиотор Rj. , пи­

тается переменным током от оетн. Напряжение в цепь управляющего электрода подается через резио­ тор R< и ключ К. Делитель нап­ ряжения на резисторах R3 -Ич позволяет подобрать на электро­ дах дампы такое напряжение, при котором тиратрон не зажигается. При замыкании ключа К между управляющим электродом и катодом возникает разряд,, который вызыва­ ет разряд в анодной цепи - между

катодом и анодом. При этом тиратрон зажигается и падение напряжения на резисторе R& резко возрастает. Теперь раз­ ряд будет продолжаться и в том случае, если разомкнуть ключ К. Для прекращения разряда нужно понизить напряжение на аноде до величины, i-зньшей потенциала погасания, или разомк­ нуть цепь, в которую включен тиратрон.

- 112 -

Для определения коэффициента усиления такого усилите­ ля необходимо сравнить величина анодного и пускового токов.

Как правило, усилители такого рода применяются в им­ пульсных схемах, работающих на небольших частотах. Посколь­ ку время ионизации газа в колбе, т.е. время с момента пода­ чи управляющего напряжения до момента установившегося разря* да в анодной цепи тиратрона составляет 10~* - 10"® сек. Ис­ чезновение разряда (деионизация) происходит несколько мед­ леннее.

- и з -

ЭЛЕКТРОННЫЕ РЕЛЕ

Соединение датчика с усилителем и исполнительным устрой­ ством (они рассматривается в одной из работ практикум^ поз­ воляет получить различные автоматические устройства, наибо­ лее простые из которых рассматриваются в нестоящей главе.

§ 35. Термоэлектрический регулятор

Автоматические регуляторы различается по ряду призна­ ков, Например, по целевом? назначению они разделяютоя на

.регуляторы температуры, давления, расхода материалов, ско­ рости, напряжения, тока и т.д. Сюда же можно отнести группу регуляторов, автоматически управляющих положением движущих­ ся объектов в пространстве. Эти регуляторы называет автопило­ тами (в авиации) и автоматическими рулевыми (в морском деле). По характер? изменения заданного значения регулируемой вели­ чиям автоматические регуляторы разделяется на собственно регуляторы и программные регуляторы. В первых заданное зна­ чение регулируемой величины не меняется, а во вторых - из­ меняется по программе. По характеристике основных звеньев регулятора принято различать автоматические регуляторы плав­ ного и релейного действия. В регуляторах плавного действия связь между входными и выходными величинами для каждого из звеньев должна быть линейной. В регуляторах релейного дей­

ствия по меньшей мере одно из основных звеньев имеет релей­ ную характеристику, т.е. плавному изменению входной величины

- 114 -

этого эвена соответствует скачкообразное измененже выходной величины. Примером такого регулятора мокет быть электронное термореле (ряс. 103), олужащее для поддержания определенной наперед заданной температуры (в заданных пределах)..

ведет к изменению напряжения на сетке лампы, а, следователь­ но, к изменению тока в анодной цепи. После подачи напряжения питания на термореле, переменным резиотором Йч устанавли­ вают такое сопротивление автоматического смеценжя (примерно 1,2 ком), при котором анодный ток лампа вызывает срабатыва­ ние реле* При этом контакты электромагнитного реле замыкают цепь питания электронагревателя.

Предположим, что электронагреватель нагревает сооуд о водой, в которую онунен термистор до неполного погружения. При нагревания воды! а вместе о ней и термистора, сопротив­ ление датчика уменьшается. Это вызывает уменьшение положи­ тельного напряжения на управлюцей сетке лампы и анодного тока. При определенной температуре реле отпускает и разрыва­ ет цепь питания нагревателя. Вода и термистор остывают до кэкоторой температуры, сопротивление термистора увеличивает­ ся и реле снова замыкает цепь электронагревателя. Процеоо повторяется до тех пор, пока замкнуты цепи питания.

Таким образом, термореле поддерживает температуру води постоянной (в определенном интервале). Устанавливают интер­ вал температур с помоцью переменных резисторов R< и Pi .

-1 1 6 -

контактов, которые бэз усилителя подгорают. Сигнал браков­ ки детали при этом отсутствует. Если размеры деталей будут меньшеили больше допустимы?-, то подвижный контакт С замкнет­ ся с контактом А или контактом В. Замыкание контактов снима­ ет с сетки триодов отрицательный потенциал, последний стано­ вится положительным и равным потенциалу катода.А это приво­ дит к срабатыванию реле Pj или Р2 , контакты реле замыкают цепи сигнализации, последние и свидетельствуют о неудовлет­ ворительных размерах деталей. Контактное реле дает возмож­ ность производить контроль размеров деталей с высокой точ­ ностью.

А к у с т и ч е с к о е реле (рис. 105) одужит для включения сигнала предупреждения при громком звуке.

С помощью угольного микро­ фона (датчика) звуковые сигна­ лы преобразуются в электричес­ кие, так как микрофон соединен последовательно о источником постоянного тода-.и ннэковольт.ч ной обмоткой трансформатора.

При воспроизведении звука перед микрофоном колеблющийся воздух воздействует на мембрану и заставляет ее колебаться о амплитудой пропорциональной звуковому давлению. Колебания

мембраны передаются угольному порошку, отчего изменяется контакт между его зернами. Это вызывает изменение электри­ ческого сопротивления микрофона и, в конечном счете, измене­ ние (пульсацию) тока в обмотке I трансформатора Тр. В обмот­ ке Q индуктируется переменный ток более высокого напряжения, поскольку трансформатор повышающий.

Так как вторичная обштка трансформатора включена в цепь сетки триода, то звук, воспроизведенный перед микрофо­ ном U, создает во вторичной обмотке трансформатора напряже­ ние, положительные значения которого повышают потенциал сетки. Лампа отпирается и реле Pj срабатывает. Своши коч-

- 117 -

тактами реле замыкает цепь питания предупреждающего устрой­ ства.

Ф о т о р е л е . Сочетание фотоэлемента с электронным или ионным усилителем называют фотоэлектронным усилителем. Включение на выходе фотоэлектронного усилителя электромеха­ нического реле приведет к созданию фотореле. Схема примене­

иметь место два случая примене­ ния фотореле. В одном из них пропускная способность среды постоянна, а световой поток излуча­

теля меняется. В другом, напротив, световой шток излучате­ ля постоянен, а изменяется пропускная способность среды.

В первом случае световой поток является собственно из­ меряемой величиной. Такое применение фетоэлектронных схем имеет место в автоматических фотометрах, оптических пиромет­ рах, анализаторах спектра.

Второй случай применения фотоэлектронных схем нашел широкое распространение в автоматике и телемеханике. Измене­ ние светового потока, падающего на фотоэлемент, производит­ ся путем закрытия или открытия доступа света на фотоэлемент, плавного изменения сечения падающего луча (контроль переме­ щений и диаметра отверстий), изменения прозрачности пли от­ ражательной способности чреды (контроль мутности и цветнос­ ти жидкооти,-‘густоты дыма, влажности воздуха по точке росы).

При построении фотоэлектронных устройств для получения максимального фототока фотоэлементы выбирают таким образом, чтобы спектральная чувствительность фотоэлемента по возмож­ ности совпала со спектром излучения источника света и спект­ ром пропускной способности среды.

Для получения ьаксимальной точности контроля в измери­ тельных устройствах обычно применяют вакуумные фотоэлег:нтн

-118 -

свнешним фотоэффектом. Газонаполненные же фотоэлементы применяют в фотореле.

усилитель фототока, собранный на лампе-триоде. В анодную цепь лампы включено электромагнитное реле. При затемненном фотоэлементе, когда сопротивление его велико, потенциал сетки лампы отрицателен и лампа заперта. При освещении фото­ элемента потенциал сетки повышается, так как сопротивление фотоэлемента уменьшается, и лампа отпирается. Ток в анодной цепи лампы резко увеличивается и реле срабатывает, замыкая при этом свои контакты.

Чувствительность реле можно регулировать переменным ре­ зистором Rt . При изменении величины сопротивления автома­ тического смещения, будет изменяться и величина отрицательно­ го потенциала на сетке лампы.

Так работает реле прямого действия. 7 фотореле обратного действия, напротив, якорь реле притянут при затемненном фо­ тоэлементе и отпадает при его освещении.'

Величина светового потока, при котором срабатываетфото»4 реле, может изменяться вследствие колебания напряжения пита­ ния, "утомляемости” фотоэлемента, изменения яркости источни­ ка света (при контроле пропускной или отражательной способ­ ности среды). Все это создает помехи в работе фотореле.

- 119 -

Значительно устойчивее работает фотореле при применении дифференциальных схем о двумя фотоэлементами. На рисунке 108 приведена такая схема для измерения времени движения.

В момент старта тело пересекает луч света и затемняет один фотоэлемент, реле срабатывает и включает электрический се­ кундомер.

На финише тело снова пересекает луч света и срабатыва­ ет другое фотореле (реле, собранное на правом триоде лампы 6НЗП). При этом через обмотку реле РП-5 проходит импульс тока противоположного направления, якорь реле возвращается в начальное положение я отключает секундомер.

На риоунке 109 приведена дифференциальная схема фото­ электронного усилителя. При одинаковой освещенности двух фотоэлементов миллиамперметр, включенный йежду анодами двой­ ного триода будет показывать нуль, а при различной освещен­ ности - давать показания, по величине пропорциональные раз­ ности освещенности фотоэлементов, а по знаку - зависящие от того, какой из фотоэлементов сильнее оовещев.

(рис. Н О ) датчиком является фоторезистор. При отсутствии Освещенности фоторезнотор имеет сопротивлен э от десятков

тысяч ом до, примерно, 10 Мом. Поэтому на управляющей сетке лампы будет отрицательный потенциал по отношению к катоду.