6. Схемы формирования сигналов

Схемы формирования электрических сигналов при наличии элементов–генераторов

Простейший случай включения элементов-генераторов (Е =var) показан на рис.4. Величина тока в цепи нагрузки

,

Рис.4

где R₀ – внутреннее сопротивление элемента;

- суммарное сопротивление соединительных проводов;

R_Н- сопротивление нагрузки (приемника);

.

Величина напряжения на нагрузке при этом будет равна:

,

а выходное напряжение элемента-генератора U_x=E_x – IR₀ . Зависимость U_x=f(E_x, I) называется выходной (или нагрузочной) характеристикой элемента генератора.

При «приемнике напряжения» и . При «приемнике тока» обычно берется и

и .

Рис.5

Величина мощности, выделяемой в нагрузке, равна:

.

Наибольшее значение Р_Н отвечает условию R_Н=R_0∑ .

В компенсационной схеме (рис.5) значение тока в нагрузке (приемнике) равно:

,

где U₀ – величина компенсационного напряжения;

r_ab - сопротивление между точками а и b схемы.

Напряжение на нагрузке R_Н равно

.

Иногда включают элемент-генератор в плечо мостовой схемы (рис.6). Величины сопротивлений , и выбирают так, чтобы

.

При этом ток в диагонали равен:

Рис.6

.

Схемы формирования электрических сигналов при наличии элементов-модуляторов

В общем случае зависимость между током I и падением напряжения Ú на элементе-модуляторе

, где .

Здесь Х – величина внешнего воздействия. Обычно можно считать, что ,

где .

В случае, если , получим, что не зависит от І и U будет существовать линейная зависимость: .

Для цепи, состоящей из последовательно включенных элементов модулятора и нагрузки, имеем

или ,

следовательно,

или при

.

Для построения схем формирования сигнала существенно знать, как будет изменяться напряжение и ток в цепи или угол сдвига фаз , если сопротивление (или индуктивность , или емкость ) изменяет свое значение в функции х.

Имеем для тока в последовательной цепи (рис.7), что

,

Рис.7 где - эквивалентная э. д. с.1

В случае наиболее распространенной мостовой схемы включения (рис.8) справедливы следующие основные управления:

, где ;

;

;

;

,

где Z₅ – сопротивление измерительной диагонали;

I₅ – ток в измерительной диагонали.

Рис.8

7. Понятия надежности элементов автоматики

Одним из основных параметров элементов и устройств является надежность. Надежностью (Р) называется вероятность исправного выполнения элементом (устройством) его функции при заданных режимах и условиях работы в течении заданного времени.

Отказами в работе элемента (устройства) называют как выход из строя (внезапные отказы), так и изменение его параметров приводящие к резкому возрастанию погрешностей и неудовлетворительному выполнению элементом (устройством) его функций (постепенные отказы )

Рассмотрим зависимость, определяющие значение надежности элемента в функции времени его работ. Положим , что в момент времени t иметься Nработающих элементов. За время dt выйдет из строя dNэлементов. Можно ожидать, что величина - d Nтем больше, чем больше число элементов N и время dt, т.е. - d N=λ N dt или d N/ N= - λ dt, где λ – коэффициент являющийся функцией времени (λ=f(t) (называют интенсивностью отказов.))

На рисунке 9 представлена зависимость интенсивности отказов λ от времени, где tпр – время приработки, tр основное рабочее время.

Интегрируя уравнение при t=0, получим .

Вероятность отказа элемента равно: q=1-p.

На рисунке10 представлена зависимость вероятности безотказной работы элемента от времени.

Рис 9

рис.10