У20 У21 Способы представления параметров, команд и сигналов в системах автоматического управления.

Анализ работы систем автоматического управления показывает, что система в процессе своей работы должна производить логические и арифметические операции: сравнение величин, сложение и вычитание, запоминание команд, выдачу команды при определенных условиях и т.п.

Технологические процессы представляют собой изменение неэлектрических величин: температуры, давления, скорости перемещения объектов, угла поворота, времени действия параметра и т.п.

Для того, чтобы производить математические операции с различными неэлектрическими величинами их представляют в виде чисел. Но число - это символ несущий определенную информацию, но не имеющий физической сущности. В системах автоматического управления все параметры и команды преобразуются в последовательность электрических импульсов. Допустим скорость самолета равна 900 км/ч тогда датчик -преобразователь выдает электрическое напряжение равное 9 В. Если задана скорость 1000 км/ч,на канал "НОРМА" схемы сравнения будет подано напряжение 10 В, а напряжение рассогласования системы будет равно 10-9=1 В. Такой способ представления параметров процесса называется аналоговым. Аналогичный значит одинаковый, Т.Е. каждому значению параметра соответствует свое значение тока или напряжения в цепи.    Аналоговый способ не нашел широкого применения т.к. даже незначительное изменение напряжения в цепи приводило к большой погрешности в управлении. Если представлять величину параметра технологического процесса как определенное количество электрических импульсов, точность работы системы значительно повышается, потому, что для такой системы важна не величина импульса напряжения, а сам факт его наличия. Такой способ представления информации о параметре называется цифровым.

Мы привыкли выражать числа сочетанием десяти цифр от нуля до девяти. Это значит, что для запоминания однозначного числа система должна иметь элемент с десятью устойчивыми электрическими состояниями.

(десятичная система счисления). Основание такой системы счисления равно 10

                   Но наиболее простыми с точки зрения технической реализации являются так называемые двухпозиционные элементы,способные находится в одном из двух устойчивых состояний. Например: электромагнитное реле - эамкнуто-разомкнуто; лампочка включена-выключена; полупроводниковый диод-проводит-не проводит; транзисторный ключ открыт-закрыт; Такие элементы являются надежными и простыми. В основе их работы лежит исключительно простой принцип действия - " ДА " или " НЕТ ". Одно из этих

устойчивых состояний может представлять цифру " 0 ", а другое цифру " 1 ".

По этой причине наибольшее распространение в ЭВМ и автоматических системах получила двоичная система счисления. Основание этой системы равно 2, в ней используются только две цифры 0 и 1.

                   Но при любой системе счисления параметр необходимо преобразовать в последователь-

ность импульсов. Прямоугольный импульс напряжения представляет собой скачок напряжения,который действует строго определенное время затем исчезает на строго определенное время. Графическая форма

прямоугольного импульса приведена на рис.

Рис.7. Параметры импульса.

Импульс характеризуется амплитудой А, длительностью Т_имп. и паузой между импульсами Тп.

Рассмотрим работу устройства преобразующее сигнал в последовательность импульсов, число которых пропорционально амплитуде входного сигнала. Структурная схема устройства приведена на рис. 8.

Рис.8. Аналогово-цифровой преобразователь

На рисунке:

Д - датчик, преобразующий входной параметр в электрическое напряжение определенной величины.

ГПН - генератор пилообразного напряжения

ГИ - генератор прямоугольных импульсов

Сх.СП - схема совпадения.

Сч. им. - счетчик импульсов

Работу устройства можно иллюстрировать графиками приведенными на рис. 9.

Рис.9.График работы аналогово-цифрового преобразователя

Работа схемы заключается в следующем: схема совпадения имеет три входа и один выход.На первый вход подается сигнал с датчика представляющий в данный момент постоянное напряжение определенной амплитуды. На второй вход подается пилообразное напряжение, представляющее собой линейно нарастающее напряжение. На третий вход подается непрерывная последовательность прямоугольных импульсов с генератора прямоугольных импульсов.

                   В схеме сравнения происходит следующий процесс: как только с датчика поступает сигнал схема совпадения пропускает прямоугольные импульсы с ГИ на счетчик импульсов. Это прохождение импульсов происходит до тех пор,пока линейно нарастающее напряжение с ГПН не сравняется с амплитудой напряжения с датчика (точка совпадения на графике) В момент совпадения двух напряжений по амплитуде схема совпадения закрывает свой выход. Таким образом, количество импульсов, записанное в счетчике пропорционально величине сигнала с датчика и, соответственно, величине параметра технологического процесса. Теперь эту информацию можно обрабатывать математически т.к. она представляет собой число.