При линейной статистической характеристике преобразующего элемента
ΚПЭ |
XвыхПЭ |
. |
(3.2.3) |
|
|||
|
ХвхПЭ |
|
|
Кодирующий элемент (КЭ) преобразует выходной сигнал ПЭ |
|||
СибАДИ |
|||
в информационный сигнал, удобный для восприятия последующими устройствами.
В больш нстве случаев на выходе ПЭ бывает непрерывный аналоговый с гнал, в то время как усилительно-преобразующее устройство (УПУ) спользует элемент с прерывистым (дискретным) сигналом (промежуточное реле, электромагнит). Поэтому КЭ преобразует аналоговый с гнал в дискретный (рис. 3.2.1).
Хвых КЭ
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Х0; |
||
|
|
|
|
|
|
0при ХвхКЭ |
||||||
1 |
|
|
|
|
ХвыхКЭ |
Х |
|
|
Х |
|
. |
|
|
|
|
|
1при |
выхКЭ |
0 |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
Хвх КЭ |
|
|
|
|
|
|
|
0 |
Х |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
Хвых КЭ |
|
1при ХвыхКЭ Х0; |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ХвыхКЭ 0при Х0 ХвхКЭ Х0; |
|
|
|||||
|
|
1 |
|
|
|
|
Х0. |
|
|
|
|
|
Х”0 |
|
|
|
|
1при ХвыхКЭ |
|
|
|
|
|||
|
|
|
Хвх КЭ |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
Х’0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
-1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 3.2.1. Временные диаграммы кодирующего элемента
Классификация датчиков. Классификация датчиков может осуществляться по различным признакам.
По виду контакта: ٧ контактные;
81
٧ бесконтактные. По принципу действия:
•параметрические;
•генераторные;
•комбинированные.
Параметрические датчики преобразуют изменение неэлектрической величины в изменение какого-либо параметра электрической цепи (напр мер, разрыв или короткое замыкание электрической цепи, изменен е акт вного сопротивления, индуктивности, взаимной ин-
СибАДИ
дуктивности, емкости).
Генераторные датчики под действием измеряемой величины сами генер руют электрическую энергию, поэтому для своей работы не требуют п тающего напряжения (например, термоэлектрические
датчики, фотогенераторы, тахогенераторы, вибродатчики).
Комб н рованные датчики – это датчики с промежуточным преобразован ем. Измеряемая величина первоначально преобразуется
в световой, звуковой |
ли какой-либо иной сигнал, который в даль- |
|
нейшем трансформ руется в электрический сигнал (фотоэлектриче- |
||
ские, радиоактивные). |
|
|
Статические |
динамические характеристики |
датчиков. |
Статической характеристикой датчика называется зависимость уста- |
||
новившегося значения выходной величины Хвых от соответствующего |
||
установившегося значения входной величины Хвх. |
|
|
Уравнение статической характеристики датчика имеет вид |
||
|
Хвых=ƒ(Хвх). |
(3.2.4) |
Динамической характеристикой датчика называют зависимость
выходной величины Хвых от времени.
В общем случае динамическая характеристика описывается диф-
ференциальным уравнением связи
f [X |
|
|
(t),..,X |
|
|
2 |
. (3.2.5) |
|
(t), X |
(t), X |
(t), X |
(t), X |
(t),..,t,t ...] 0 |
||||
вых вых вых вх вх вх
Чувствительность, порог чувствительности, основная погрешность преобразования, динамический режим работы датчи-
ка. Для оценки работы датчиков в установившемся режиме используются понятия: чувствительность, порог чувствительности, вид статической характеристики, погрешность преобразования.
82
Чувствительность S – это отношение приращения выходной величины к приращению входной, когда последнее стремится к нулю:
|
|
|
|
|
|
|
S = |
|
Хвых |
. |
(3.2.6) |
||
|
|
|
|
|||
Х |
|
|||||
|
|
вх |
Хвх 0 |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
СибАДИ |
||||||||||||||||||||||||
Чувствительность характеризуется крутизной статической харак- |
||||||||||||||||||||||||
терист ки датч ка (р |
с. 3.2.2) постоянна только в случае линейной |
|||||||||||||||||||||||
статической характер |
стики. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Хвых |
|
|
|
|
|
|
Хвых |
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
Хвых2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
Хвых |
Хвх |
Хвых1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Хвх |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
Хвх |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Хвх1 |
|
|
Хвх2 |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Линейная статическая |
|
|
|
|
|
Нелинейная статическая |
||||||||||||||||||
|
характеристика |
|
|
|
|
|
|
|
|
характеристика |
||||||||||||||
|
Рис. 3.2.2. Статические характеристики датчиков |
|
|
|
||||||||||||||||||||
Порог чувствительности Хп – это наименьшее значение входной |
||||||||||||||||||||||||
величины, способное вызвать |
|
изменение выходного сигнала |
||||||||||||||||||||||
(рис. 3.2.3).
Хвых
Хвх
Хп
Рис. 3.2.3. Статическая характеристика: Хп – порог чувствительности
83
Желательно, чтобы Хп было как можно меньше.
Основная погрешность преобразования – это максимальная разность между фактическим значением выходного сигнала Хвых ф и его номинальным значением Хвых н, выраженная в процентах от разности предельных значений выходного сигнала Хвых max и Хвых min:
СибАДХвыхф Хвыхн 100%. И(3.2.7) Хвыхmax Xвыхmin
нам ческ й режим работы датчика характеризуется кривой динам ческого процесса, которая отражает характер изменения выходного с гнала в функции времени при скачкообразном изменении сигнала на входе (р с. 3.2.4).
Хвх
t
Хвых
t
t0
Рис. 3.2.4. Временные диаграммы динамического режима датчика
Сельсин – это миниатюрная электрическая машина, сходная с трехфазным синхронным генератором или двигателем.
Конструктивное исполнение сельсинов может быть различным. Обычно ротор имеет однофазную обмотку, а статор – трехфазную (три обмотки, расположенные в пространстве друг относительно друга под углом 120°).
84
Схема включения сельсинной пары в индикаторном режиме при- |
|||
ведена на рис. 3.3.1. |
|
||
|
ельсины всегда работают в паре. Один из сельсинов называется |
||
сельсином-датчиком СД, а другой – сельсином-приемником СП. Угол |
|||
поворота ротора СД преобразуется в электрический сигнал, который |
|||
передается по проводам (на любое расстояние) и воспринимается СП. |
|||
Поступивший сигнал преобразуется в такое же угловое перемещение |
|||
ротора |
П. В с стемах автоматики сельсинные пары применяются в |
||
двух основных реж мах: индикаторном и трансформаторном. |
|||
|
|
~110 В |
|
|
|
СД |
СП |
|
|
Рис. 3.3.1. Индикаторный режим работы сельсинной пары |
|
|
Роторы обоих сельсинов подключены к источнику переменного |
||
тока, трехфазные статорные обмотки, включенные по схеме «звез- |
|||
да», соединены между собой. |
|
||
|
Однофазный переменный ток ротора создает в магнитной цепи |
||
каждого сельсина переменный магнитный поток, который индуциру- |
|||
ет в обмотках статора ЭДС. При одинаковых положениях роторов |
|||
СД |
СП ЭДС в каждой фазе СД уравновешивается соответствующей |
||
ЭДС СП. Поэтому ток в обмотках статора отсутствует. При повороте |
|||
ротора СД ЭДС в обмотках статора СД изменяются, в результате че- |
|||
го нарушается равновесие с ЭДС обмоток статора СП. Под действи- |
|||
СибАДИ |
|||
ем разности ЭДС в цепи статоров протекают уравнительные токи. |
|||
|
Взаимодействие этих токов с магнитным потоком создает на ва- |
||
лах СД и СП синхронизирующий момент, стремящийся свести угол |
|||
рассогласования θ=αСД–αСП к нулю. Однако этот момент мал и прак- |
|||
тически достаточен лишь для перемещения стрелок или других ука- |
|||
зательных устройств, поэтому индикаторный режим применяется |
|||
обычно в системах контроля. |
|
||
85