Густав Олссон, Джангуидо Пиани - Цифровые системы автоматизации и управления (1087169), страница 29
Текст из файла (страница 29)
4.2.4. Влияние нелинейности Многие датчики обладают свойством нелинейности. Например, если датчик лк тигает верхнего предела рабочего диапазона, проявляется эффект насыщения, тл выходной сигнал ограничен, даже если входная величина возрастает. Примеры ны~. нейностей: — нелинейная деформация пружин; — куя оновское трение; — магнитное насыщение в сердечниках трансформаторов; — характеристики расходомеров (например, измерения в открытом канале хаРН теризуются нелинейным соотношением между измеренным уровнем Ь н рвов дом г, так как Г- К Ьо, где К вЂ” постоянная); в(цт-Ц — зависимость сопротивления термистора от температуры (Я = тго е где Т вЂ” это температура в градусах Кельвина, а Яо, То и 6 — это постоянные) Особые проблемы связаны с люфтом в зубчатых передачах и других меха ханизвв й сигнал хп имеющих свободный ход, а также с магнитным насыщением. Выходнои снг чиков, для которых характерны такие явления, — это многозначная фун ф нклнявхог ной величины, зависящая от направления ее изменения.
4.2.5. Характеристики импедансов в Объединение одного нли нескольких элементов может существенн о повлиять й поведение каждого из них по сравнению с автономным использовани ем. Напрнмь менит нзморг тяжелый акселерометр может увеличить нагрузку настолько, что это из емое ускорение и да е е и даст неверный результат. Аналогично, полключение вольтмет з "' темцоРл меняет токи и напряжения р жения в цепи, а термопара может исказить измеряемую тем е е ямой туру.
Все это называется э е ь ается эффектом нагрузки ((оайцл6 еОесс). Такие ошибки м п но' превосходить все другие тип ь у ие типы ошибок измерения; их следует предусматривать пр б нв единении различных датчико датчиков и устройств передачи/преобразования информацн п, змео аис" (цлрейансе), т. е. полное сопРотивление, имеет фунлзм Понятие "импедаис" (~тр тальное значение в эле р е в электрических системах. Устройство с высоким входным нМОг двнсом (ьчриг1трейапсе) потребляет меныций ток при заданном напряжении н, соо о меньшую мощность. Устройство с низким входным импедансом потреб- , тстВЕННО, оо „н ток при данном напряжении.
Поскольку оно отбирает большую мощояет боль шествующего в цепи устроиства, это может вызвать ошибки нагрузки. „ость у про „ие, генеРиРУемое Устройством с высоким выходным импедансом (оиГРНГ Напряжен ), чрезвычайно чувствительно к эффекту нагрузки. Напротив, низкий выаврейалго, „- нмпеданс позволяет уменьшить зависимость выходного напряжения от тока одной и. к н д л я в ы х од н ы х с и г н ад о в в в и д е с и л ы т о к а к а р т и н а п р я м о п р от и в о и о л еж нагрузки.
наю выс нй выходной импеданс делает выходной сигнал менее подверженным влиянию т ю оков нагрузки. Поэтому во многих случаях требуется применение специальных с х согласующих электронных устройств для усиления сигналов и приведения в ветствне импедансов. В случае сигналов в виде напряжений применяются усилнтелн с высоким входным импедансом и низким выходным импедансом. Процедура называется согласованием импедансов (илрейалсе тагсЬ(щ) и должна тщательно выполняться на каждом этапе, рассмотрим стандартный электрический четырехполюсник.
Выходной импеданс 7о определяется как отношение напряжения холостого хода к току короткого замыкания ца выходных зажимах. Входной импеданс 2, определяется как отношение номнцзльного входного напряжения к току, протекающему через входные зажимы при разомкнутых выходных (рис. 4.6). 4.6. Сх Схематическое представление входного н выходного нмпедансов четыРехполюсника вка (С вЂ” коэффициент усиления, оо — напряжение холостого хода) Если к выхо ыходным зажимам присоединена нагрузка, то напряжение на ней будет отличаться от о изпол о, из-за тока, протекающего по выходному импедансу.
Если четырех- юсник является лил ется изолированным, то можно связать входное и выходное напряже"" холостого о хода через коэффициент усиления С э -С о. о ло о~ одное напряжение. 4 2.6 одбор входных и выходных импедансов Р зссмот „ Рим два четырехполюсннка, соединенных последовательно (рнс. 4.7). Закозф,ь„, фнцненты усиления С1 и Сз, связывающие входные и выхолные напряжемож 'кпо легко получить следующие выражения 1ЗЗ врные и цифровые датчики „З Бинвр Глава 4. Вход и выход физических процвел 132 оо1 ('1 о! 22 ~2 т Лт ' о1 о1 12 оо2 ()2 ' о12 Нормально замкнутый размыкающий выключатель Нормально разомкнутый замыкающий выключатель Переключатель Нормальное положение Положение присрабатывании Отсюда можно получить общий коэффициент усиления Еа ео2 б!' б2' Уо1 Л 412 Рис.
4.7. Согласование импедансов последовательно соединенных четырехполюсников Результат стремится к произведению б1 62, если выходной импеданс первлэ четырехполюсника будет намного меньше, чем входной импеданс второ . Дру о ого. Д гик~~ словами, частотная характеристика устройства с двумя последовательно с д ьно соединен. ными усилителями не будет иметь значительных искажений, если импед , пе аисысогл1.
саваны, т. е. выходной импеданс первого устроиства гораздо меньш, е, чем входвй импеданс второго. ый п еобраи. Для согласования импедансов в системе "датчик — измерительный преобр ' ватель" и с последующими цепями может потребоваться включение д ие о ного илл л' скольких усилителей между датчиком и входом системы сбора дан анных. Такое г ' ванин операционию гласоваиие импедансов обычно основано на использовании усилителей (раздел 4.5). 4.3. Бинарные и цифровые датчики гл В системах управления последовательностью событ " ( ытий (глава 7) в основном ьр меняются сигналы типа "включено/выключено", р ", вы абатываемые бинарными Длг ь тысЯ"' чиками. В люболгпроизводственном р в ином процессе приходится контролировать тыс условий типа "включено/выключено".
кй оп еделеиня положения при механичес Бинарные датчики использу1отся для опр д абу х, ля подсчета элелгентов в д в в дискретных потоках (например, числа перемещениях, д. д достижения предельн значен" ии озлива), для контроля ых тылок иа выходе линии роз. ), ижиых частей. вня или давления или крайних полож внии поде уровня их д б )вают как прес™ми, состоящими лько й Бина ные и цифровые датчики бывают Б р фр , Некоторые цифровые датчики в действителх выюночателя, так и очень сложными. еко едставляют собой полнофункциональный микрокомпьютер, встроенный „ости пред нос устройство и вырабатывающий либо сигналы типа "включено/выклюл элтоном ибо кодированные цифровые данные.
Ниже описаны некоторые типы датчичеэо л" кинарным выходом — положения, пороговые и датчики уровня. -ов с бина 4 З 1 датчики положения Б качестве датчиков положения (ропт(оп зепхог) в течение многих десятилетий кснользу ьзуются выключатели. Они состоят из электрических контактов, ко~орые механичес вски размыкаются или замыкаются, когда какая-либо переменная (положение, уровень олень) достигает определенного значения. Концевые выключатели (Ьпиг лв!гсЬ) Разлн азлнчных типов являются важной частью многих систем управления, надежность торых существенно зависит именно от них.
Они располагаются там, где "происходит действие", и часто подвергаются большим механическим нагрузкам и токам. На рис.4.8 показаны нормально разомкнутый замыкающий выключатель (пепла((у преп, таЬе-сонтаг! лге1тсЬ), нормально замкнугый размыкающий выключатль (люппа(!у с(олег!, ЬгеаЬ-сопгасг хтггсЬ) и переключатель (сЬапйе -ооег эти(гсЬ) в нормальном положении и при срабатывании. На схемах контакты выключателя обычно изображают в нормальном положении. Рис. ие.
4.8. Различные обозначения выключателей П о )ростейшим выключателем является механический нормально разомкнутый д"ополюеный выключатель (31пй(е-Ро(е япй(е-ТЬгоге — БРИТ), показанный вэ рис Рис 4 9 а Простое согласование сигналов можно обеспечить с помощью нагрузочэого г о (Р"((-ир) резистора. Когда выключатель разомкнут, с резистора снимается пал рл'кен е" ив е э В, воспринимаемое ТТЛ-вентилем на входе компьютера как одно из логических ких состояний.
Если контакт замкнут, выходной сигнал равен потенциалу земли", Замы ", что воспринимается как другое логическое состояние. ыкание механического выключателя обычно вызывает проблемы, поскольку контакт (Рис, 4 9 кты вибрируют (" дребезжат" ) несколько миллисекунд, прежле чем замкнуться 4 й б). Когда важно зафиксировать только первое касание, как в случае концевого вы ыключателя, принимать во внимание последующие замыкания и рэзмыкаиия конта актов из-за дребезжания нет необходимости.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
