Классификация элементов автоматики

Элементами автоматики называются устройства, выполняющие определенные функции преобразования энергии, информации.

Электрическая схема подразделяется на:

· структурную, служащую для определения функциональных частей устройства, их назначения и взаимосвязей;

· функциональную, предназначенную дляразъяснения процессов, протекающих в отдельных частях и устройстве в целом;

· принципиальную, показывающую полный состав элементов и связи между ними, и дающую представление о принципе работы устройства;

· монтажную, иллюстрирующую соединение основных частей устройства с помощью проводов, кабелей и т. д.

В системах автоматики элементы рассматриваются как звенья однонаправленного действия, передающие преобразованный сигнал в одном направлении – с входа на выход.

В основу классификации элементов автоматики могут быть положены функциональные признаки. В этом случае различаются следующие классы элементов автоматики:

· информации,

· сравнения,

· распределения,

· усиления,

· вычисления,

· памяти,

· исполнения,

· логики и вспомогательные.

Набор элементов автоматики позволяет собрать любую автоматическую систему измерения, контроля, регулирования и управления. При этом каждый класс элементов в зависимости от различных признаков может в свою очередь подразделяться на подклассы, группы, подгруппы и т. д. Устройства непосредственно реализующие указанные функции, будут в дальнейшем рассмотрены более подробно.

Множество элементов автоматики имеют некоторые общие характеристики.Главной общей характеристикой элементов автоматики является коэффициент преобразования или коэффициент передачи, представляющий собой отношение выходной величины у к входной х или отношение приращения выходной величины ∆у (или dy) к приращению входной величины ∆х (или dx). В первом случае К = у/х называется статическим коэффициентом преобразования, а во втором случае К' = ∆у/∆х ≈ dy/dx при ∆х→ 0 – динамическим коэффициентом преобразования. В зависимости от конкретного класса элемента автоматики, эти характеристики имеют определенный физический смысл. Например, применительно к датчикам коэффициент преобразования называется чувствительностью, а для усилителей – коэффициент усиления.

Некоторые параметры служат для характеристики динамического режима при функционировании элементов автоматики. Причемдинамическим режимом называется процесс перехода элементов и систем автоматики из одного установившегося состояния в другое, т. е. такое условие их работы, когда входная величина х, а следовательно, и выходная величина у изменяются во времени. Этот процесс называется переходным процессом. При отсутствии инерционности звена скачкообразное изменение входного сигнала x₀ вызывает скачкообразное изменение выходного сигнала на величину y₀ (Рис. 9.1, а). Так как в действительности элементы автоматики обладают определенной инерционностью, то при скачкообразном изменении входной величины от 0 до х₀ выходная у достигает установившегося значения у_уст. (рис.9.1, б) не сразу, а по истечении промежутка времени, в течение которого происходит переходный процесс. При этом переходный процесс может быть апериодическим (не колебательным) затухающим (рис. 9.2, б) или колебательным затухающим (рис. 9.2, c). На рис. 9.2 показан пример реакции датчика на изменение входного сигнала. Здесь t₀ – время прохождения зоны нечувствительности, когда датчик не реагирует на изменение входного сигнала; t_D – время запаздывания, когда показания датчика первый раз показывает 50 % у; t_P – время достижения первого максимума y _max; t_уст – время установления. Время переходного процесса или время установления это время в течение которого выходной сигнал достигает установленного значения и отклонение становится меньше заданного (например, Dу= )является одной из динамических характеристик элементов автоматики.

Рис.9.1. Переходные процессы в элементе