1 Определение и обща характеристика на системата
7) Уреди за измерване на параметри на технологични процеси
Всяка система за автоматично управление, независимо от нейното предназначение, има устройство за сравнение (дискриминатор), без което е невъзможно да се реализира отрицателна обратна връзка.
Устройство за сравнение (изваждане) е елемент, който дава сигнал за грешка въз основа на сравнение на входния и
Сигналът за настройкаg(t) и сигналът за обратна връзка се подават към входовете на дискриминатора, а сигналът се формира на изхода
,
къдетоkе постоянен коефициент на преобразуване.
В съответствие с функциите, които сравняващите устройства изпълняват, те често се наричат измервателни устройства.
Към веригите на сравнителните устройства (различители) се предявяват следните изисквания: 1) висока чувствителност, която не трябва да зависи от стойността и закона за промяна на контролираната величина; 2) висока точност на измерване; 3) ниска консумация на енергия (електроенергия), във връзка с която веригата на устройството за сравнение на електрическата система обикновено има висок входен импеданс. Мощността на изходния сигнал трябва да е голяма, т.е. устройството трябва да има висока ефективност; 4) скоростта на веригата трябва да осигурява добро проследяване на промяната на измерената стойност; 5) мъртвата зона на веригата трябва да бъде минимална.
В системите за автоматизация се използват механични, електромеханични и електрически устройства за сравнение. Последните, според принципа на конструкцията, са разделени на три групи:
1) устройства, направени на линейни елементи (например резистори); 2) устройства, направени нанелинейни елементи (L- и С-елементи, полупроводници); 3) регенеративни вериги, които са комбинация от измервателно устройство с преобразувател на електрически сигнал от един тип в друг.
Мостовете с четири рамена често се използват като устройство за сравнение (фиг. 9.6). Известните съпротивления , и са включени в три рамена на този мост, а съпротивлението на сензора е включено в четвъртото рамо. Съпротивленията на рамото на моста могат да бъдат активни или реактивни. Измервателните мостове работят както на постоянен, така и на променлив ток. Когато съпротивлението на сензора е такова, че условието
(9,8)
тогава потенциалите на точки a и b са равни и изходното напрежение е нула (Uout= 0). Условието (9.8) е условието за равновесие на моста. Ако контролираната стойност не е равна на зададената, тогава условие (9.8) не е изпълнено и на изхода
Токова чувствителност на моста
(9,9)
къде е токът в товара.
Чувствителност към напрежение
(9.10)
Трансферната функция на моста се определя от характера на съпротивлението на раменете. В случай на активни съпротивления елементът за сравнение се счита за безинерционен, т.е. неговата предавателна функцияW( s ) =k.В случай, че информацията се предава в системата за автоматизация чрез промяна на някой от параметрите на електрическия сигнал (ниво на напрежение или ток, амплитуда, фаза или честота на хармонични трептения), се използва подходящият тип различител (различител на ниво, фаза или честота).
РазличителНивое проектиран да измерва разликата между две входни напрежения. Това измерване може да се извърши с помощта наелектромагнитно устройство (като трансформатор или магнитен усилвател). На фиг. 9.7,aпоказва разграничителя, направен съгласно схемата на трансформатора. Изходното напрежение е пропорционално на разликата между входните напрежения:
, (9.11)
където е коефициентът на трансформация.
Сравняващите устройства, изградени на две лампи или транзистори, също се използват широко. На фиг. 9.7,bпоказва паралелно-балансирана каскада, използвана като разграничител. Веригата е направена на два транзистора и. Делителите на напрежениетоR1,R2задават началните отклонения към базите на триодите и , а техните емитери са свързани чрез съпротивлениетоRe.RK каскадно чрез променливо съпротивлениеRP.В тези каскади des, практически няма отклонение и усилването е много по-високо, отколкото при усилвателите с единичен край. Изходно напрежение
(9.12)
е усилването на напрежението.