Задаючі пристрої і елементи порівняння. Задаючі пристрої розімкнутих систем керування. Задаючі пристрої замкнутих систем керування. Мікропроцесори, контролери та логічні елементи.

ЛЕКЦІЯ №4

ТЕМА: "ЗАДАЮЧІ ПРИСТРОЇ І ЕЛЕМЕНТИ ПОРІВНЯННЯ"

Задаючі пристрої

Носії інформації які містять в собі мету керування називаються задаючими пристроями. Інформація, зафіксована в них, визначає протікання технологічного процесу в об'єкті керування і є програмою роботи. Програма містить відомості про характер руху виконавчих пристроїв, режими роботи об'єкта, різні команди керування та ін..

За способом перетворення інформації задаючі пристрої поділяються на два види:

- задаючі пристрої розімкнутих систем керування;

- задаючі пристрої замкнутих систем керування.

Задаючі пристрої розімкнутих систем керування

У розімкнутих системах керування використовується один потік інформації — від задаючого пристрою до об'єкта.

Тому інформація, що зберігається в задаючому пристрої безпосередньо перетворюється в зручну форму для керування виконавчими механізмами.

Оскільки в розімкнутих системах відсутній контроль за станом об'єкта керування, то збереження задаючої інформації повинне бути досить надійним, а її перетворення - дуже чітким.

У зв'язку з цим як задаючі пристрої широко використовують перемикачі, різні комутуючі пристрої з механічним набором програм і швидкозмінні носії: мікроконтролери.

Переваги: Простота запису, надійність збереження інформації, швидкість зміни програми обумовили широке застосування цих носіїв задаючої інформації у цифрових системах програмного керування

Задаючі пристрої замкнутих систем керування

До цих пристроїв висувають додаткові вимоги: Вихідний сигнал задаючого пристрою і вимірювального перетворювача, що контролює стан об'єкта керування, повинні мати однакову фізичну природу й обидва сигнали повинні бути зручні для порівняння.

Промисловість випускає стандартні задаючі пристрої і суматори, що входять у державну систему промислових приладів і засобів автоматизації.

У системах автоматичного регулювання рівня або витрати води як вимірювальні пристрої використовують поплавкові прилади, що перетворюють регулюючу величину в кут повороту вала. Тому задавачем також має бути вал з регульованим кутом повороту.

В деяких гідравлічних регуляторах задавачем є камера, переміщення поплавка в якій перетворюється в сигнал керування виконавчим органом. Існує багато інших конструкцій задаючих пристроїв у виді клапанів з змінною витратою, імпульсних трубок тощо.

У замкнутих системах з числовим програмним керуванням задаюча інформація виражається програмним кодом, запрограмованого мікроконтролера.

Логічні елементи

Логічний елемент — це електронний пристрій, що реалізує одну з логічних операцій, наприклад, суматор, тригер.

Логічні елементи являють собою електронні пристрої, у яких оброблювана інформація закодована у вигляді двійкових чисел, відображуваних напругою (сигналом) високого і низького рівня.

Термін «логічні» прийшов в електроніку з алгебри логіки, що оперує зі змінними величинами і їхніми функціями, що можуть приймати тільки два значення: «істинно» чи «хибно». Для позначення істинності чи хибності висловлювань використовують відповідно символи 1 чи 0. Кожна логічна змінна може приймати тільки одне значення: 1 чи 0. Ці двійкові змінні і функції від них називаються логічними змінними і логічними функціями. Пристрої, що реалізують логічні функції, називаються логічними або цифровими пристроями.

У системах керування складними технологічними процесами пристрої зберігання і перетворення інформації часто являють собою логічну схему, що реалізує задану логічну функціональну залежність. З алгебри логіки відомо, що будь-яку логічну функцію можна представити сукупністю простих логічних операцій: додаванням (диз'юнкцією), множенням (кон’юнкцією) і запереченням (інверсією). Пристрої, що реалізують ці прості операції з сигналами, називаються логічними елементами.

Логічні елементи характеризуються тим, що вхідні і вихідні сигнали приймають лише два значення. Ці значення умовно позначають математичними символами «0» і «1». За нуль найчастіше приймають низький рівень сигналу, а за одиницю - високий.

Конструктивно логічні елементи поділяються на контактні і безконтактні. Як контактні елементи використовують різні реле. При цьому розімкнутий стан контактів відповідає логічному 0, а замкнутий - логічній 1. Безконтактні елементи будуються на основі напівпровідникових приладів. Існує багато різних схем логічних елементів, з яких найбільш простими є діодні схеми.

На рис. 4.1,а представлено схему діодного логічного елемента, що виконує операцію додавання сигналів х₁ і х₂.

Рис. 4.1. Принципова схема напівпровідникових логічних елементів: а - АБО; б - І; в - НІ.

Дійсно, при подачі на один із входів напруги - U_вх відповідний діод відкривається, і через опір R_н протікає струм. Тому що опір діода в провідному напрямку незначний, то U_вих » U_вх = 1, тобто у=0V1 = 1 або у=1V0=1. Якщо сигнали 1 подати на обидва входи, то вихідна напруга U_вих також буде близькою до - U_вх і у=1V1=1. При відсутності сигналів на обох входах сигналу на виході не буде. Отже, у=1, якщо х₁=1 або х₂=1; або х₁=1 і х₂=1. Тому схему, що реалізує операцію логічного додавання, називають елементом АБО.

Логічна схема, що реалізує операцію множення двох сигналів х₁і х₂ (рис.4.1,б), працює у такий спосіб. При подачі на один із входів сигналу 0 (U_вх = 0) відповідний діод відкритий і струм протікає через відкритий діод і резистор R_к. Напруга на виході U_вих близька до нуля (у=0). Якщо на двох входах 0, то обидва діоди відкриті і U_вих =0. При подачі на обидва входи сигналів, рівних 1 (U_BX>E_K), обидва діоди закриваються. Струм протікає через резистори R_к, R_н і . Ця напруга приймається за 1. Таким чином, розглянута схема виконує операцію множення і її називають логічним елементом І.

Хоча діодні логічні елементи досить прості, їх використовують не часто через те, що сигнали на виході завжди менші сигналів на входах. Цього недоліку позбавлені транзисторні логічні елементи, що одночасно з виконанням логічних операцій підсилюють вхідні сигнали. На рис. 4.1,в показана схема транзисторного елемента, що виконує операцію заперечення . При відсутності вхідного сигналу (U_вх = 0) транзистор VT закритий позитивною напругою U_зм. Струм колектора і спад напруги на резисторі R_к будуть дуже малі і майже вся напруга джерела живлення Е_к прикладається до переходу колектор-емітер і U_вх »E_к. Отже, при х=0 у=1. Якщо на вхід подати від’ємний потенціал, який приймають за 1, то транзистор відкривається, опір його зменшується і U_вих знижується до мінімального рівня (частини вольта), прийнятого за логічний 0. Цим забезпечується виконання інверсії і одночасно підсилюється вихідний сигнал, тому що U_вх < U_вих. Схема, що реалізує операцію заперечення, називається елементом НІ.

Рис. 4.2. Позначення логічних елементів: а – АБО; б – І; в – НІ.

Графічні позначення логічних елементів показані на рис. 4.2. При цьому з лівої сторони прямокутника показується стільки лінії, скільки є входів.

З метою уніфікації здійснюють об'єднання діодних і транзисторних логічних елементів. Найбільше поширення одержали елементи АБО-НІ і І-НІ. За допомогою кожного з цих елементів можна реалізувати будь-яку логічну функцію.

Схема діодно-транзисторного елемента АБО-НІ на три входи (рис. 4.3,а) являє собою послідовне з'єднання елементів АБО і НІ. За допомогою діодів VД1-VДЗ виконується операція АБО, а транзистор VT, підсилюючи й інвертуючи вхідні сигнали, реалізує операцію НІ.

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Об'єкти керування, їх математичні моделі. Характеристики об'єктів керування. Одноємнісні об'єкти. Багатоємнісні об'єкти. Об'єкти з розподіленими параметрами.	\|	У залежності від конструктивного виконання логічні елементи поділяються на мікромодульні й інтегральні. Останні в даний час використовують найбільше часто.

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.004 сек.