Устройство сравнения

Сравнивающие устройства или элементы сравнения являются неотъемлемой частью любой системы автоматического управления. К одному из входов сравнивающего устройства, как правило, подключается датчик, к другому - задающее устройство (задатчик).

В качестве задающих устройств в электрических схемах сравнения обычно используют переменные резисторы, а в отдельных случаях - многоцепные переключатели с набором резисторов, а потенциометры с профильными каркасами, кулачковые механизмы и другие устройства. С развитием вычислительной техники в качестве задающего устройства стали использоваться специальные программы.

В сравнивающих устройствах управляемая величина у, контролируемая датчиком, сравнивается с сигналом задания g, формируемым задатчиком. На выходе сравнивающего устройства устанавливается исполнительный механизм (ИМ), который в зависимости от сигнала рассогласования, определяемого выражением

ε = g- y,

может находиться в состоянии равновесия (при ε = 0) или рабочем состоянии (при ε ≠ 0). Пусковое устройство включает ИМ в целях устранения рассогласования.

В кинематических схемах сравнение механических величин может осуществляться с помощью рычага, равновесие которого определяется соотношением

xlx=Fзадlзад,

Где Fx, Fзад - соответственно контролируемое и заданное усилия;x, lзад - плечи рычага, соответствующие контролируемому и заданному усилиям.

В соответствии с этим выражением сигнал рассогласования

ε = Fзад - Fxlx/ lзад,зад = g; Fxlx/ lзад=y.

Следовательно, рычаг может быть использован для сравнения усилий.равнение заданного рзад и контролируемого рх давлений в гидравлических и пневматических устройствах можно рассмотреть на примере схемы. При рх= рзад выходные сигналы одинаковые: р1 = р2, а ИМ находится в состоянии равновесия. При рх >pзад и р1 > р2 поршень перемещается вверх. При рх <Рзад поршень перемещается вниз. К электрическим сравнивающим устройствам относятся мостовые, потенциометрические, трансформаторные, дифференциально-трансформаторные схемы, электромеханические устройства, нуль-органы и др.

Мостовая схема сравнения постоянного тока (рис. 22, в) состоит из задающего резистора Rзад, датчика Rx, сопротивление которого зависит от изменения управляемой величины, и двух образцовых резисторов с сопротивлениями R1, и R2. На одну из диагоналей схемы подают напряжение питания Uпит, с другой ее диагонали снимают выходное напряжение Uвых, которое питает ИМ (например, поляризованное реле).

Рисунок 22 - Схемы сравнивающих устройств:

а - на базе рычага; б - на пневматических элементах;

в - электрическая мостовая; г - на базе операционного усилителя

Условие равновесия мостовой схемы определяется равенством произведений сопротивлений ее противолежащих плеч:

зад R1= Rx R2

в соответствии с которым сигнал рассогласования

ε= Rзад- RXR2/R1

Считая Rзад = g и RXR2/R1 = у, получим исходное выражение для сигнала рассогласования:

ε = g - y

Электрическое устройство сравнения может быть выполнено на базе операционного усилителя (рис. 22, г). При этом на датчик RX подается напряжение + Ux, а на задатчик Rзад - напряжение обратной полярности - Uзад.

Выходное напряжение усилителя

вых= - Rос(Ux/RX - Uзад/ Rзад),

где Rос - сопротивление обратной связи усилителя.

При использовании операционного усилителя для сравнения напряжений Ux и Uзад, считая RX= Rзад= Rос, получают выражение Uвых=Uзад-Ux, тождественное исходному выражению для сигнала рассогласования, если принять g=Uзад и y=Ux.

Операционный усилитель может быть также использован для сравнения сопротивлений RX и Rзад. Тогда при Ux=| Uзад | получают значение выходного напряжения усилителя, зависимое от изменения RX. В этой схеме результат сравнения имеет непрерывную форму.

Наряду с рассмотренными устройствами в автоматике широко распространены устройства сравнения дискретного типа, которые могут выражать отклонение в виде числа (это различные счетчики, шаговые искатели и др.) или в виде логических категорий, например: U1 > U2, I1 < I2. Примерами устройств последнего типа могут служить различные релейные элементы.

Перейти на страницу: 1 2

Другое по теме:

Разработка принципиальной электрической схемы AM передатчика и расчет ВЧ генератора на транзисторе
Радиоприёмными устройствами называются радиотехнические аппараты, служащие для генерирования, усиления по мощности и модуляции высокочастотных колебаний, подводимых к антенне и излучаемых в пространство. Тр ...

Цифровая система передачи информации с импульсно-кодовой модуляцией
На сегодняшний день в России наиболее интенсивно развиваются сети связи. В условиях современного общества для успешного ведения бизнеса своевременный быстрый и качественный обмен различного рода информацией занимает доминирую ...

©  www.techvarious.ru - 2020