3. Типовые элементы систем ао.

В состав сложных систем АО входят отдельные элементы, являющиеся общими для многих приборов и агрегатов. Этими типовыми элементами приборов и систем АО являются :

• датчики сигналов ;

• исполнительные устройства ;

• усилители.

Датчики сигналов - устройства, преобразующие измеряемый параметр в эл.сигнал. Часто измеряемым параметром является механическое перемещение.

В параметрических датчиках (потенциометрические, емкостные) механическое перемещение вызывает изменение некоторых их параметров и это определяет изменение сигнала на выходе.

Потенциометрический датчик - это изоляционный каркас с намотанным на него высокоомным проводом, сигнал с него снимается скользящим контактом (щеткой).

Рис. функциональных потенциометров :

а). с профилированием каркаса ;

б). с шунтированием участка потенциометра резисторами.

а) б).

Схемы включения потенциометров :

однополярная двухполярная

Индуктивный датчик - работает на принципе изменения индуктивности или взаимоиндуктивности.

Выходная характеристика индуктивного однотактного датчика в области больших и малых зазоров нелинейна. Это обусловлено тем, что при малых зазорах магнитное сопротивление магнитопровода ограничивается свойствами материала сердечника, а при больших зазорах индуктивное сопротивление обмотки уменьшается и становится соизмеримым с ее активным сопротивлением. Так как недостатком этого датчика является сравнительно большая сила притяжения якоря к магнитопроводу, а также изменение угла сдвига фазы между ___ и ___ при изменении ___, то используют двухтактные датчики, работающие на принципе взаимоиндукции (трансформаторные датчики).

Емкостные датчики - работают на принципе изменения электрической емкости конденсатора, которая выражается формулой :

C= (e*e₀*S)/d ; где :

e - диэлектрическая проницаемость ; e₀ - электрическая постоянная ;

S - площадь пластин конденсатора ; d - расстояние между пластинами.

Тахогенератор переменного тока - датчик генераторного типа. Конструктивно это электрическая машина с полым магнитным ротором.

К обмотке возбуждения (ОВ) подводится питание переменным током частотой 400 Гц. При неподвижном роторе пульсирующий магнитный поток возбуждения (Фв) наводит в роторе (как и во вторичной обмотке трансформатора) ЭДС, под действием которой течет ток. В генераторной обмотке (ОГ), расположенной под углом 90 градусов к ОВ, ЭДС не наводится.

При вращении ротора с частотой Wр в его обмотке наводится ЭДС вращения, которая обуславливает протекание Iвр. Этот ток создает свой Фвр, который совпадает с осью ОГ. Поток Фв пульсирует с f= 400 Гц и с этой частотой меняются величины тока и потока вращения, т.е. ЭДС, наводимое в ОГ будет иметь f= 400 Гц и амплитуду, пропорциональную частоте вращения ротора тахогенератора.

Усилители.

Магнитный усилитель - электромагнитное устройство, в котором для усиления сигнала, используется управляемое индуктивное сопротивление. Управление МУ осуществляется с помощью маломощных сигналов постоянного тока, которые преобразуются в более мощные сигналы переменного тока, получаемые на выходе усилителя.

Wр - рабочая обмотка

Wу - обмотка управления

Управление МУ можно вести с помощью переменного тока малой частоты. Однако, чем меньше Fу по сравнению с F рабочей цепи, тем больше, при прочих равных условиях, коэффициент усиления МУ по мощности. Поэтому управление МУ обычно осуществляется постоянным током.

В основе работы МУ лежит принудительное изменение магнитной проницаемости сердечника, за счет подмагничивания его магнитным полем Wу. При этом изменяется индуктивное сопротивление рабочей обмотки Wр, а следовательно, и ток Iр в рабочей цепи, что приводит к изменению напряжения Uн на нагрузке Rн, т.е. выходного сигнала усилителя.

Свойства МУ, его параметры и характеристики существенно зависят от свойств ферромагнитного материала, из которого изготовлен магнитопровод усилителя.

Полупроводниковый простейший усилитель, например триод с p-n-p переходом, обладает свойством изменять сопротивление цепи эмиттер (Э) - коллектор (К) при изменении потенциала базы (Fб) относительно потенциала эмиттера (Fэ).

Если включить такой триод в цепь обмотки управления (ОУ) генератора, то можно изменять сопротивление и ток в цепи ОУ. При Fэ - Fб = 0 триод полностью закрыт, поэтому сопротивление цепи Э-К и всей цепи управления имеет максимальное значение, а ток управления - минимальное. При Fэ - Fб >0 триод открывается, при чем тем больше, чем больше эта разность. Чем больше открывается триод, тем меньше становится сопротивление цепи управления, а это приводит к увеличению тока в ОУ.

Такой режим работы триода в тепловом отношении является очень тяжелым. Триод, работая как регулируемое сопротивление должен рассеивать большие потери, что является недостатком. Поэтому триод включают по схеме для работы в режиме ключа (открыт-закрыт),при этом потери на нем невелики, так как при открытом триоде его сопротивление незначительно, а при закрытом - ничтожно мал ток.