Классификация элементов

Элементом автоматики называется простейшее автоматическое устройство, которое преобразует входной сигнал х в выходной сиг­нал у. Число входов и выходов может быть больше.

Преобразование сигналов может быть количественным, качест­венным или информационным. При количественном преобразова­нии сигналы х и у имеют одинаковую размерность, но отличаются по параметрам (амплитуда, частота, фаза и т. п.). К элементам, осуще­ствляющим количественное преобразование, относятся усилители, трансформаторы, стабилизаторы и др. При качественном преобра­зовании преобразуется род энергии и сигналы х и у имеют различ­ную размерность. Такое преобразование выполняют датчики, дви­гатели, генераторы и др.

Информационно преобразование происходит тогда, когда на выходе элемента отражается некоторая информация о состоянии его входов. Такое преобразование могут осуществлять логические элементы. Элемент (рис. 1.6), построенный на двух диодах и резисто­ре, реализует логическую функцию ИЛИ. На выходе у отрица­тельный потенциал появляется только тогда, когда имеется отри­цательный потенциал на входе х₁ или на входе х₂, т. е. нажата кнопка x1 или х2.

Рис. 1.6. Схема логического элемента ИЛИ

В зависимости от характера функциональной связи yf(x) разли­чают элементы непрерывного и дискретного действия. В элементах непрерывного действия при непрерывном изменении входного сиг­нала х непрерывно изменяется выходной сигнал у (рис. 1.7, а). Неко­торые элементы обладают свойством гистерезиса, когда значения у при увеличении и уменьшении х не совпадают (рис. 1.7, б). В эле­ментах дискретного действия при непрерывном изменении сигнала л: наблюдается скачкообразное изменение выходного сигнала (рис. 1.7, в). При этом непрерывному изменению х в определенных пределах соответствует неизменное (или почти неизменное) значе­ние у.

Рис. 1.7. Функциональные связи

Таким образом, множество состояний таких элементов является дискретным и их называют также многоустойчивыми. Наибольшее распространение имеют элементы с двумя устойчивыми состояния­ми (рис. 1.7, г). Зависимость yf(x) (рис. 1.7, г)обладает свойством гистерезиса и называется релейной. Частным случаем этой зави­симости является релейная зависимость с памятью (рис. 1.7, д). В этом случае при снятии входного сигнала (х = 0) элемент запомина­ет свое предшествующее состояние.

В зависимости от выполняемых функций в структуре САУ (см. рис. 1.2) элементы подразделяют на начальные (измерительные), промежуточные (управляющие) и конечные (исполнительные).

Измерительные элементы, расположенные на входах автомати­ческой системы, составляют основную массу элементов, из которых строится устройство предварительной обработки информации и из­мерительное устройство (блоки 1 и 7). Это всевозможные датчики, реагирующие на изменения внешних и внутренних параметров. На­пример, в системах железнодорожной автоматики применяют дат­чики свободности участков пути от подвижного состава, датчики контроля исправности ламп светофоров, положения стрелок и др.

Управляющие элементы, обычно составляющие основную массу элементов САУ, получают сигналы от измерительных элементов и реализуют алгоритм функционирования данной системы. Управля­ющие элементы усиливают и преобразовывают сигналы, реализуют память, осуществляют логические зависимости и вычисления, воз­действуют на исполнительные элементы. Из них строят программ­ное устройство, устройство формирования команд управления и усилительно-преобразовательное устройство (блоки 2, 3 и 4).

Исполнительные элементы, образующие блок 5 в структуре САУ, воздействуют на управляемые объекты. К ним относятся элек­трические, пневматические и гидравлические приводы, различные клапаны, электромагнитные механизмы и др.

Элементы автоматики, выполняющие одинаковые функции, мо­гут быть реализованы с использованием различных видов энер­гии. Наибольшее распространение получили электрические элемен­ты - электромагнитные, электродинамические, электронные, полу­проводниковые, магнитные и др. Применяют также гидравлические, пневматические, акустические, оптические и тепловые элементы.

Дата добавления: 2015-09-02