11. Дифференциальный усилитель.

Дифференциальный усилитель предназначен для усиления разности двух входных напряжений (рис. 15).

Рис.15

Стабилизация коэффициента усиления дифференциального усилителя так же, как и в инвертируемом и неинвертируемом усилителе, осуществляется с помощью отрицательно обратной связи. Выходное напряжение как сумма двух независимых составляющих: одна обусловлена напряжением U_вх1, другая – U_вх2.

Тогда . Если принять , то выходное напряжение будет заменяться пропорционально разности входных напряжений . Недостатками этого простейшего ОУ дифференциального типа является низкое входное сопротивление и трудность регулировки коэффициента усиления. Устранение этих недостатков достигается усложнением схемы дифференциального ОУ.

12.Компаратор

Кроме линейного усилительного режима ОУ может быть введен в релейный режим. Это свойство ОУ используется для построения различных типов компараторов. Например, для создания нуль – орган (рис. 8,а). Он обеспечивает (резкое) скачкообразное изменение полярности выходного напряжения при переходе входного напряжения через нуль (рис. 8,б).

Рис. 8

С хема традиционного компаратора, который «отслеживает» процесс изменения входного напряжения по отношению к опорному (рис. 9,а). Введение напряжения смещения (опорного) в цепь неинвертирующего входа смещает входную характеристику в зависимости от знака U_см (рис. 9,б). Благодаря этому при изменении напряжения управления е_упр на входе компаратора в моменты равенства е_упр и Е_см происходит скачкообразное изменение полярности выходного напряжения U_вых (рис. 9,в).

Рис. 9

Примером использования такого типа компаратора можно назвать применение его в устройствах регулирования температуры или в устройствах включения, например, уличного освещения. И в том, и в другом случаях входная контролируемая величина U_вх (температура, освещенность) имеет плавно меняющуюся зависимость во времени (е_упр, рис. 10). При достижении определенного установленного значения этой величины (Е_см) в моменты времени t₁ или t₂ происходит релейное изменение выходного напряжения U_вых с логического значения нуля до логического значения единицы или наоборот, что используется для управления упомянутых величин в релейном режиме.

16.Автоматика, определения, классификация, функции систем автоматики.

Автоматика – отрасль науки и техники, охватывающая теорию и принципы построения средств и систем автоматического управления производственными процессами. Автоматика как научная дисциплина исследует условия функционирования и алгоритмы управления различных технологических процессов, изучает общие закономерности в них, разрабатывает в них методы синтеза и анализа автоматических систем и принципов построения автоматических управляющих устройств. В устройствах автоматики широко применяют электромеханическую, пневматическую, гидравлическую, электронную аппаратуру. Направление развития элементов автоматики характеризуется увеличением их быстродействия и надежности, значит, уменьшением массы габаритов и потребления энергии.

Автоматизация производства – процесс в развитии машинного производства, при котором функции управления и контроля, ранее выполняемые человеком, передаются приборам и автоматическим устройствам. Главная цель – повышение производительности труда, улучшение качества выпускаемой продукции, создание условий для оптимального использования всех ресурсов производства. Имеется частичная, комплексная и полная.

Автоматизацию производственного процесса обеспечивают автоматические системы. Они разделаются на системы:

- автоматического контроля,

- автоматического регулирования,

- автоматического управления,

- следящие,

- адаптивные,

- защиты,

-системы программ управления.

Совокупность нескольких систем образуют комбинированную систему. Система автоматического контроля предназначена для автоматического контроля различных физических величин (координат), сведения в которых необходимы при управлении объектом. Система автоматического контроля не вмешивается в ход протекания технологического процесса. Система автоматического регулирования обеспечивает поддержание регулируемой величины (координаты) в заданных пределах или по заданному закону. Задающий элемент воспроизводит задающее воздействие, определяющее закон изменения регулируемой величины. Эта величина задается в косвенном виде. Например, температура задается значением напряжения, давление – натяжением пружины и т.п. Система автоматического управления имеет организацию целенаправленных действий, осуществляющую управляющим элементом, на который подается управляющий сигнал. Управляющий сигнал подается вручную или автоматически. Эти системы могут быть разомкнутыми и замкнутыми. В этих системах исключается участие человека в управлении операциями технологического процесса.

Следящая система – автоматическая система, в которой выходная величина воспроизводит с определенной точностью входную величину, характер изменения которой заранее не известен. В качестве выходной величины можно рассматривать разные физические величины. Наиболее распространенными являются системы управления положением объекта.

Адаптивная (самоприспосабливающаяся) система – система автоматического управления, у которой автоматически изменяется способ функционирования управляющей части для осуществления в каком-либо смысле н6аилучшего управления.

Во всех этих системах управление может выполняться в функции времени или в функции координат:

- электропривода – ток, момент, напряжение угловое положение вала электродвигателя;

- механизма – линейного и углового положения исполнительного органа, усилия, вибрации;

- технологического процесса – температуры, уровня, давления, влажности, наличия вещества (предмета), освещенности и т.п.

Для получения информации о состоянии электропривода, механизма и технологического процесса необходимы датчики. Как сами системы автоматического управления, так и сами датчики имеют определенные функциональные узлы, которые строятся на основе аналоговой и (или) цифровой элементной базы, что, в конечном счете, образуют электронные устройства автоматики.