Автоматика жүйесінің элементтері. Автоматика элементтерінің классификациясы
1.Автоматика жүйесінің элементтері. Автоматика элементтерінің классификациясы.
Қазіргі заманғы автоматика жүйелерінің ең маңызды және жауапты элементтері микро-ЭЕМ басқарушылар болып табылады. Олар басқарудың жоғары сенімділігін, дәлдігі мен сапасын, иерархиялық және бөлінген басқару құрылымдарын құру мүмкіндігін, сырттан келіп түсетін ақпаратты тез және сапалы өңдеуді, жұмыс режимдерінің алуан түрлілігін, өзін-өзі бақылау және өзіндік диагностикалау, резервтеу мүмкіндіктерін, пайдаланушылармен Достық интерфейсін қамтамасыз етеді. Микро-ЭЕМ-нің маңызды артықшылығы оның әмбебаптығы болып табылады. Бір микро-ЭЕМ әртүрлі сыртқы құрылғылармен, датчиктермен және басқару объектілерімен ұштасуы мүмкін. Бұл ретте орындалатын микро-ЭЕМ функцияларын өзгерту басқару бағдарламасын қарапайым ауыстыру немесе түзету арқылы жүргізіледі. Микро-ЭЕМ негізінде автоматика жүйелерін әзірлеу және баптау осындай жүйелердің дұрыс және нәтижелі жұмыс істеуі өзара іс-қимыл жасайтын аппараттық және бағдарламалық құралдар кешенімен қамтамасыз етілетініне байланысты айтарлықтай ерекшелікке ие. Аппараттық құралдар (hard) микроЭВМ құру үшін де, оның басқа құрылғылармен байланысы үшін де қызмет етеді. Жиі аппараттық құралдар ретінде микропроцессорлық микросхемалар жиынтығын құрайтын БИС қолданылады. Бағдарламалық құралдар (soft), сайып келгенде, барлық автоматика жүйесінің қажетті жұмыс режимін қамтамасыз етеді. Бағдарламалық құралдар саласына мыналар жатады: нақты микро-ЭЕМ командаларының жүйесі, жүйелік және қолданбалы бағдарламалар, бағдарламаларды құру әдістері мен принциптері, бағдарламалауды аспаптық қолдау.
Басқарудың нақты міндеттерін шешуде бағдарламалық және аппараттық құралдардың өзара байланысы мен өзара шарттылығын атап өткен жөн. Бұл ретте аппараттық құралдардың күрделенуі жиі бағдарламалық құралдарды жеңілдетуге мүмкіндік береді және керісінше, аппараттық құралдарды оңайлату бағдарламалық құралдарды күрделендіруге әкелуі мүмкін. Бағдарламалық және аппараттық құралдар арасындағы функцияларды ұтымды бөлу-автоматика жүйелерін құру кезінде шешілетін ең маңызды міндеттердің бірі. Автоматика элементтері орындалатын функциялар, құрылымдар, әрекет принципі, сипаттамалары, түрлендірілетін сигналдардың физикалық табиғаты және т. б. бойынша өте әртүрлі.
1) элементтердің кіріс сигналдарын түрлендіру үшін қажетті энергияны қалай алуына байланысты олар пассивті және активті болып бөлінеді. Автоматиканың пассивті элементтері-кіріс әсері (хвх сигналы) кіріс сигналының энергиясы (мысалы, редуктор) есебінен Шығыс әсеріне (қылқан жапырақты сигнал) түрлендірілетін элементтер. Кіріс сигналын түрлендіру үшін Автоматиканың белсенді элементтері қосалқы көзден (мысалы, қозғалтқыш, күшейткіш) энергияны пайдаланады.
2) кіру және шығу энергиясына байланысты автоматика элементтері:
- электр; гидравликалық; пневматикалық; механикалық; аралас.
3) реттеу және басқару жүйелеріндегі орындалатын функциялар бойынша автоматика элементтері:
- датчиктер; күшейткіштер; атқарушы құрылғылар; реле; есептеу элементтері; Келісуші элементтер; қосалқы элементтер және т.б.
2. Автоматты жүйелердегі сигналдар. Жіктелуі және
сипаттамасы.
Сигнал-хабарды көрсететін физикалық процесс. Техникалық жүйелерде электр сигналдары жиі қолданылады. Сигналдар әдетте уақыт функциялары болып табылады.
Сигналдардың жіктелуі. Сигналдарды әртүрлі белгілері бойынша жіктеуге болады:
1.Үздіксіз(аналогтық)-үздіксіз уақыт функцияларымен сипатталатын сигналдар, яғни анықтау интервалында үздіксіз мәндерді қабылдайды. Дискретті-уақыттың дискретті функцияларымен сипатталады.
2.Детерминацияланған-уақыттың детерминирленген функцияларымен сипатталатын сигналдар, яғни мәндері кез келген уақытта анықталған. Кездейсоқ-уақыттың кездейсоқ функцияларымен сипатталады, яғни кез келген уақытта мәндері кездейсоқ шама болып табылады. Кездейсоқ процестерді(СП)стационарлық, стационарлы емес, эргодикалық және бэргодикалық емес, сондай-ақ гауссовтар, Марков және т.б. жіктеуге болады.
3.Периодтық-мәндері периодқа тең интервал арқылы қайталанатын сигналдар (t) = х (t+nT), мұндағы n = 1,2,...,Yen; T-период.
4. Каузалды-уақыт басы бар сигналдар.
5. Финиттік-соңғы ұзақтық сигналдары және анықтау аралығынан тыс нөлге тең.
6. Когерентті-анықтаудың барлық нүктелерінде сәйкес келетін сигналдар.
7. Ортогональды-қарама-қарсы когерентті сигналдар.
Сигнал сипаттамалары
1.Ко сигналының ұзақтығы(беру уақыты)-сигнал бар уақыт аралығы.
2.Fc спектрінің ені - сигналдың негізгі қуаты шоғырланған жиілік диапазоны.
3.Сигнал базасы-сигнал спектрінің енін оның ұзақтығына көбейтеді.
4.Динамикалық диапазон Dc-логарифм сигналдың ең жоғары қуатының қатынасы-Рмахк ең төменгі-Pmin ( ең төменгі-айырмашылық-мамыр кедергілер деңгейінде):
Dc = log (Pmax Pmin ).
Кез келген негіздегі логарифмдер пайдаланылуы мүмкін өрнектерде логарифм негізі көрсетілмейді.
Логарифм негізі өлшем бірлігін анықтайды (мысалы: ондық-[Бел], табиғи-[Непер]).
5.Сигнал көлемі Vc = Tc Fc Dc арақатынасымен анықталады.
6.Энергетикалық сипаттамалар: жылдам қуат - P (t); орташа қуат-Рср және энергия-E.:
P ( t) = x2 ( t);
;
(1)
3. Аналогты құрылғылар. Операциялық күшейткіш. шартты графикалық белгілеу. Қосудың негізгі сұлбалары және параметрлері.
Аналогтық электрондық құрылғылар (АЭУ)-бұл Электрондық аспаптар негізінде орындалған аналогтық электр сигналдарын күшейту және өңдеу құрылғылары.
Аналогты электрондық құрылғылар топтары:
күшейткіштер-бұл қуат көзінің энергиясы есебінен берілген пішін бойынша неғұрлым дәл көшірме болып табылатын жаңа сигнал қалыптастыратын, бірақ Ток бойынша одан асып түсетін, қуат бойынша кернеулі құрылғылар.
күшейткіштер негізіндегі құрылғылар-негізінен электрлік сигналдар мен кедергілердің түрлендіргіштері.
Операциялық күшейткіш-дифференциалды кірісі бар тұрақты токтың күшейткіші және, әдетте, күшейткіштің жоғары коэффициенті бар жалғыз шығу. ОУ әрдайым терең теріс кері байланысы бар схемаларда қолданылады, ол ОУ күшейтудің жоғары коэффициенті арқасында алынған схеманы күшейтуберу коэффициентін толық анықтайды.
Қазіргі уақытта ОУ жеке чиптер түрінде де, функционалдық блоктар түрінде де кеңінен қолданылады. Негізгі қосу сұлбалары:
Инвертирлеуші күшейткіш Инвертирлеуші күшейткіш
ОУ параметрлері:
ОУ күшейту коэффициенті (кДж) ОС болмаған кезде кіріс сигналына (токқа) осы өсуді тудырған Шығыс кернеуінің (токтың) өсуінің қатынасына тең.
Шығыс кедергісі (RВЫХ) - бұл бос жүріс кернеуінің қысқа тұйықталу тогына (UХХІКЗ) қатынасы ретінде анықтауға болатын ОУ ішкі Шығыс кедергісі, және әр түрлі ОУ үшін шамамен ондық-жүздік Ом шамасын құрайды.
Кіріс ығысу тогы (ІВХ) кіріс биполярлық транзисторлардың қалыпты жұмысы үшін қажетті ОУ кіріс тізбегіне өтетін ток.
Ығысу кернеуі (UСМ) кірістердегі кернеудің айырымы ретінде анықталады, ол кезде кірістерге қосылатын резисторлардың келісілген кедергілері кезінде UВЫХ=0 болады.
Максималды Шығыс тогы (ІВЫХ.MAX). Шығу бойынша қысқа тұйықталудан ішкі қорғанысы бар ОУ үшін бұл шектеу режимінде қысқа тұйықталудың шығу тогы.
4. Операциялық күшейткіштерде өткізу жиіліктік-тәуелді тізбектердегі функциялар. Инверторленетін кіріс бойынша қосу схемасы.
Операциялық күшейткіш - бұл екі кірісі бар-инвертор және инвертор емес тұрақты ток күшейткіші. Ол күшейту коэффициентінің және кіріс кедергісінің үлкен мәндерімен сипатталады. Әдетте, операциялардың көпшілігі оның инвертирленетін кірісінде ұйымдастырылады, бұл ретте инвертирленбейтін кіру жалпы қоректену шинасына қосылады. Инверттік күшейткіш сипатталады неинвертирующий вход операциялық күшейткіштің жерге тұйықталады (яғни, қосылған жалпы шығару тамақтану). Ең жақсы ОУ-да күшейткіштің кіріс арасындағы кернеулердің айырмасы нөлге тең. Сондықтан кері байланыс тізбегі инвертирленетін кіруде нөлге тең кернеуді қамтамасыз етуі тиіс. Инвертивті күшейткіш схемасы
Схеманың жұмысы келесідей түсіндіріледі. Сондықтан R1 және R2 резисторлары арқылы өтетін токтар өзара тең және бағыт бойынша қарама-қарсы болады, онда негізгі ара қатынас түрі болады
Сонда бұл схеманың күшейту коэффициенті тең болады
Осы формуладағы минус белгісі схеманың шығысындағы сигнал кіріс сигналына қатысты инвертацияланғанын көрсетеді.Интегратордың сапасына ЖБ жиіліктік сипаттамасы елеулі мәнге ие. Тар өткізу жолағы оның жұмысын нашарлатады.
5. Операциялық күшейткіштерде өткізу жиіліктік-тәуелді тізбектердегі функциялар. Кірістегі функционалдық потенциометрмен инвертірленетін кіру бойынша қосу схемасы.
"Операциялық күшейткіш" (ОУ) термині алғаш рет Аналогты операцияларды орындайтын құрылғыларда қолданылатын күшейткіштердің мамандандырылған класын белгілеу үшін автоматты реттеу теориясында қолданылған: масштабтау, интегралдау, дифференциалдау, жиынтықтау және т.б. интегралдық орындауда, әдетте, ОУ тұрақты токтың күшейткіші болып табылады. Кері байланыспен қамтылған интегралдық ОУ әртүрлі функционалдық құрылғыларды: масштабты күшейткіштерді, жиынтықтаушы және шегеруші құрылғыларды, интеграторларды, дифференциаторларды, жиілікті іріктеуші құрылғыларды, логарифмдік күшейткіштерді, амплитудалық реттеуіштерді, демодуляторларды, генераторларды және т.б. іске асыру кезінде қолданылады. Мұндай ОУ кернеу күшейткіштері деп аталады. Олардың оңайлатылған шартты белгіленуі суретте келтірілген. 6.1. Бұл суретте көрсетілген: UДС - инвертациялайтын (жоғарғы) және инвертациялайтын (төменгі) кіріс арасында берілетін дифференциалды сигнал кернеуі; UС - синфазалық сигналдың кернеуі. Дифференциалды сигнал әдетте жалпы шинаға қатысты ОУ инвертирленетін және инвертирленбейтін кірістеріне сәйкес тіркелген екі сигнал түрінде ұсынылады. Бұл ретте олардың амплитудасы бірдей және UДС 2 тең, ал фазалары белгі бойынша қарама-қарсы.
Кернеудің идеалды ОУ түсінігін енгіземіз. Ол келесі сипаттамаларға ие болуы тиіс: - тұрақты токтағы дифференциалды сигналдың күшейту коэффициенті A0 = АДС =UВЫХ UДС --; - rвх дифференциалды сигналға кіріс кедергісі.ДС -- infinity ; − шығу кедергісі RВЫХ = 0; − төменгі граничная жиілігі fН = 0; − жоғарғы граничная жиілігі fВ -- infinity ; − коэффициенті басу синфазных сигналдарды NCC = АДС АҚҚ -- infinity;
6. Операциялық жүйелер базасында типтік Аналогты реттеуіштер, күшейткіштер.
Түзеткіш құрылғыларды (реттегіштерді) пассивті төртұштыларда да, белсенді сүзгіштер түрінде де іске асыруға болады. Соңғы функционалды ыңғайлы, өйткені аналогтық сигналдарды азайту және қосу операцияларын ұйымдастыруға мүмкіндік беретін операциялық күшейткіштер базасында құрылған. Сонымен қатар белсенді сүзгілер пассивті тізбектерден айырмашылығы күшейткіш қасиеттерге ие. Олардың негізінде басқарудың Типтік өнеркәсіптік заңдарын (ПИ, ПИД және т.б.) іске асыру оңай. Сонымен қатар, бір - бірімен тікелей арнайы Келісуші құрылғыларсыз байланысуға болады және әдетте реттеуіштердің платасы деп аталатын бір платаға орналастыруға болады. Аналогтық реттеуіштер үздіксіз уақыт функциялары болып табылатын аналогтық сигналдарды ғана түрлендіреді. АР арқылы өту кезінде үздіксіз сигналдың әрбір сәттік мәні түрлендіріледі.
АР-ты іске асыру үшін Операциялық күшейткіш (ОУ) теріс кері байланысы бар жиынтықтаушы күшейткіштің схемасы бойынша қосылады. Реттеуіш түрі және оның беру функциясы оу кірісіндегі және кері байланыстағы тізбектердегі резисторлар мен конденсаторларды қосу схемасымен анықталады.
7. Операциялық күшейткіш-сызықты емес элемент.
Қосу схемаларының мысалдары.
Аналогтық электрондық құрылғылар (АЭУ)-бұл Электрондық аспаптар негізінде орындалған аналогтық электр сигналдарын күшейту және өңдеу құрылғылары.
Аналогты электрондық құрылғылар топтары:
күшейткіштер-бұл қуат көзінің энергиясы есебінен берілген пішін бойынша неғұрлым дәл көшірме болып табылатын жаңа сигнал қалыптастыратын, бірақ Ток бойынша одан асып түсетін, қуат бойынша кернеулі құрылғылар.
күшейткіштер негізіндегі құрылғылар-негізінен электрлік сигналдар мен кедергілердің түрлендіргіштері.
Операциялық күшейткіш-дифференциалды кірісі бар тұрақты токтың күшейткіші және, әдетте, күшейткіштің жоғары коэффициенті бар жалғыз шығу. ОУ әрдайым терең теріс кері байланысы бар схемаларда қолданылады, ол ОУ күшейтудің жоғары коэффициенті арқасында алынған схеманы күшейтуберу коэффициентін толық анықтайды.
Қазіргі уақытта ОУ жеке чиптер түрінде де, функционалдық блоктар түрінде де кеңінен қолданылады. Негізгі қосу сұлбалары:
Инвертирлеуші күшейткіш Инвертирлеуші күшейткіш
ОУ параметрлері:
ОУ күшейту коэффициенті (кДж) ОС болмаған кезде кіріс сигналына (токқа) осы өсуді тудырған Шығыс кернеуінің (токтың) өсуінің қатынасына тең.
Шығыс кедергісі (RВЫХ) - бұл бос жүріс кернеуінің қысқа тұйықталу тогына (UХХІКЗ) қатынасы ретінде анықтауға болатын ОУ ішкі Шығыс кедергісі, және әр түрлі ОУ үшін шамамен ондық-жүздік Ом шамасын құрайды.
Кіріс ығысу тогы (ІВХ) кіріс биполярлық транзисторлардың қалыпты жұмысы үшін қажетті ОУ кіріс тізбегіне өтетін ток.
Ығысу кернеуі (UСМ) кірістердегі кернеудің айырымы ретінде анықталады, ол кезде кірістерге қосылатын резисторлардың келісілген кедергілері кезінде UВЫХ=0 болады.
Максималды Шығыс тогы (ІВЫХ.MAX). Шығу бойынша қысқа тұйықталудан ішкі қорғанысы бар ОУ үшін бұл шектеу режимінде қысқа тұйықталудың шығу тогы.
8. Операциялық күшейткіш - белсенді сүзгі элементі.
Белсенді сүзгі-бір немесе бірнеше белсенді компоненттер, мысалы, транзистор немесе Операциялық күшейткіш бар Аналогты электрондық фильтрлер түрлерінің бірі.
Белсенді сүзгілерде сүзгі элементтерін схеманың қалған электрондық компоненттерінен бөлу принципі қолданылады. Жиі сүзгі жұмысына әсер етпеуі қажет. Белсенді сүзгілерде күшейткіштерді қолдану бәсең RC-тізбектерді каскадты жалғау кезінде қол жеткізбеуге мүмкіндік береді. Белсенді сүзгілердің пассивті сүзгілермен салыстырғанда артықшылықтары арасында:
* индуктивтілік катушкаларының болмауы;
* үздік таңдау;
* пайдалы сигналдардың өшуін өтеу немесе тіпті олардың күшеюі;
* ИМС түрінде сатуға жарамдылығы
Белсенді сүзгілердің кемшіліктері бар:
қуат көзінен энергияны тұтыну;
шектеулі динамикалық диапазон;
сигналдың қосымша сызықсыз бұрмалануы.
Бірнеше түрлі белсенді сүзгілер бар, олардың кейбірі бар және пассивті нысаны:
:: Жоғары жиіліктер сүзгісі -- сигналдың гармоникалық құраушы амплитудасын кесу жиілігінен жоғары әлсіретеді (әдетте айтарлықтай).
:: Төмен жиіліктер сүзгісі -- сигналдың гармоникалық құрамдастарының амплитудасын кесу жиілігінен төмен әлсіретеді (әдетте айтарлықтай).
* Жолақ сүзгі-сигналдың гармоникалық құрамдастарының амплитудасын кейбір жолақтан жоғары және төмен әлсіретеді (әдетте айтарлықтай) ::
* Режекторлы сүзгі-белгілі бір шектеулі жиілік жолағында гармоникалық құраушы сигнал амплитудасын әлсіретеді
9. Баттерворт белсенді сүзгілерінің параметрлерін есептеу әдістемесі-жоғарғы және төменгі жиіліктердің.
Белсенді фильтрлер-сигнал спектрін өзгерту және спектрден кейбір жиілік жолағын (өткізу жолағын) бөліп алу қабілетіне ие схемалар. Сүзгіштер: жоғары жиіліктегі сүзгілерге, төмен жиіліктегі сүзгілерге, жолақтық сүзгілерге, бөгейтін (режекторлық) сүзгілерге (reject-ауытқу)
Сүзгілерді қолдану:
ФВЧ-сигналдан тұрақты құрауышты жою.
ФНЧ-гармоникалық құрауыштарды жою.
Ең танымал сүзгілер: Баттерворт, Чебышев, Бессель, эллиптикалық.
Баттерворттың сүзгілерін қарастырайық.
Өткізу жолағында жазық АЧХ және одан тыс жоғары тік АЧХ сипатталады.
Баттерворт сүзгілерінің параметрлерін есептеу коэффициенттер кестесінің көмегімен жүзеге асырылады:
10. Релелік реттеуіштер. Типтік реттеуішті іске асыру
пайдалана отырып ШИМ реттегіштерін курастыру.
Позициялық реттеуіштер реттеудің позициялық Заңын іске асырады.
Астында заңына регулированияподразумевается функционалдық арасындағы байланыс демалыс сигналы (координатой) Хвых реттеуші және оның кіріс координатой Хвх ретінде белгіленген, сондай-ақ ауыспалы режимде.
Позиционным деп атайды реттеу заңы қашан басқарушылық әсер ету объектісі қабылдайды бірқатар тұрақты дискретті мәндері (өзгереді сатылы) байланысты қателер.
Позициялық реттеуіштер реттеуші органның тіркелген ережелердің (позициялардың) біріне ауысуын қамтамасыз ететін басқарушы сигнал қалыптастырады. Мұндай ережелер екі, үш және одан да көп болуы мүмкін. Олардың саны бойынша екі -, үш-және көп позициялы реттеуіштер ажыратылады. Екі позициялы электр реттегіштер кеңінен таралған, үш позициялы сирек қолданылады.
Екі позициялы реттеуіштің маңызды элементі -- Шмитт триггері-тұрақты тепе-теңдіктің өзінің екі күйлерінің бірін ұзақ уақыт сақтайтын ауыстырып қосу құрылғысы және бір күйден екіншісіне сырттан белгі бойынша ауысып отыратын құрылғы болып табылады. Электронды релелік реттеуіштерде мұндай ауыстырып қосу сигналы-келісу сигналы.
Үш позициялы реттеуіштерде екі триггер Шмитт және тиісінше екі кілт бар (сурет. 5.19). Үшпозициялық реттеуіштер екі тұрақты жағдайды -- "көп" және "аз" көрсететін екі позициялыққа қарағанда, үшінші жағдайды -- "норма"қамтамасыз етеді. Үш позициялы реттеуішті орнату-қылқан жапырақты орнатуға мүмкіндік береді.және сезімталдық А.
ШИМ принципі-ендік-импульстік модуляция импульстің жүру жиілігінің тұрақтылығы кезінде импульс енін өзгертуден тұрады. Импульстің амплитудасы өзгеріссіз.
Широтно-импульсное регулирование қолданыс табады, онда талап етіледі реттеуге подаваемую - жүктеме қуаты. Мысалы, тұрақты ток электр қозғалтқыштарын басқару схемаларында, импульстік түрлендіргіштерде, жарықдиодты шамдардың жарықтығын реттеу үшін, ЖК-мониторлар экрандары, смартфондар мен планшеттердегі және т. б. дисплейлер.
Электрондық құрылғылардың қайталама қоректену көздерінің көпшілігі қазіргі уақытта импульстік түрлендіргіштер негізінде құрылады, ендік-импульстік модуляция және D класты төмен (дыбыстық) жиілікті күшейткіштерде, дәнекерлеу аппараттарында, автомобиль аккумуляторларын зарядтау құрылғыларында, инверторларда және т.б. қолданылады.
Ендік-импульстік модулятор
11. Инерциялық жүйедегі реттеуіштер.
Реттеуіш-басқару объектісінің жұмысын бақылайтын және ол үшін басқарушы(реттеуші) сигналдарды шығаратын құрылғы. Реттеуіштер жеке құрылғы түрінде немесе басқарушы құрылғының негізгі бағдарламасында қолданбалы пакет түрінде орындалуы мүмкін. Аппараттық реттегіштерді бөлуге болады:
1.сыртқы энергияның жұмысы үшін пайдалану бойынша; 2.пайдаланылатын сыртқы энергия түрі бойынша:электрлік;пневматикалық;гид равликалық;
аралас. 3.реттелетін параметр түрі бойынша: Температураны, қысымды, деңгейді, шығысты және т. б. реттегіштер. 4.реттеу Заңы бойынша, яғни реттелетін параметр өзгерген кезде уақыт бойынша реттеушілік әсерді өзгерту бойынша (реттеушінің өтпелі сипаттамасы бойынша). Бұл реттеуіштер бағдарламалық пакет түрінде аппараттық типті(аналогтық) және дигиталды болуы мүмкін.
Реттеуіштердің қасиеттері мен типтері
1. P-реттеуші, пропорционалды реттеуші.
P-реттеуіштің беріліс функциясы: Gp (s) = Kp. Реттеуіш объектіге қатенің шамасына пропорционал басқарушы әсер етеді(уб қатесі көп болған сайын y= Кр*е басқару әсері көп).
2. I-реттеуіш, интегралдайтын реттеуіш.
I-реттеуіштің беріліс функциясы: Gi(s) = 1Ti*s. Е қатесінен интегралға пропорционалды басқару әсері:
P-реттегіште оны статикалық деп те атайды, РО жағдайының өзгеруін оның берілген x0 мәнінен "е" реттелетін параметрінің ауытқуына тепе-тең.
Р-реттегіштің артықшылығы-оның тез әрекет етуі (tp реттеудің аз ғана уақыты) және реттеу процесінің жоғары тұрақтылығы.
PID реттеуіште Р және D құрамдастарының есебінен клапан алдымен тез жылу беруді қамтамасыз ете отырып, қатты ашылады, содан кейін қызып кетпес үшін, объектіге қажетті жылу беруді қамтамасыз ете отырып, жабыла бастайды. Сонымен, d құрамдасы реттеуіштің жылдам әрекет етуін ұлғайтады, ал I құрамдасы δ х статикалық қателігін алып тастайды.
12. Берілген құрылғылар. Жылдамдық және интенсивтік.
Берілген құрылғының мақсаты-берілген әсерді автоматты басқару жүйесіне енгізу болып табылады,ол белгілі бір түрде басқарылатын процестің қажетті ағымы туралы ақпаратты қамтиды. Логикалық бағдарламалармен автоматты басқарудың барлық жүйелерінде жұмыс бағдарламасы берілген құрылғыны енгізеді. Берілген әсердің сипаты мен ондағы ақпараттың көлемі берілген құрылғының құрылымын анықтайды. Қарапайым бергіш құрылғылар-кіру шамасы болып табылатын потенциометрлер
орын ауыстыру, ал шығыс электр сигналы (ток, кернеу).
Өнеркәсіпте пайдаланылатын бағдарламалық басқаруы бар автоматты жүйелер әртүрлі және әртүрлі күрделілік дәрежесі бар құрылғылар бар. Кері байланыссыз тұрақты бағдарламасы бар қарапайым АБЖ-да беру құрылғылары ретінде механикалық, электрлік, гидравликалық, сондай-ақ құрамдастырылған болуы мүмкін командоаппараттар қолданылады. Қарқындылық артқышы белгілі бір қарқынмен жылдамдыққа берілген уақыт кезінде сызықтық өзгеретін сигналды қалыптастыруға арналған. Тапсырушының құрылымдық сұлбасы суретте көрсетілген. Сигналдың шығыс сигналының өзгеру қарқыны Q сызықсыз элементтің (НЭ) шектеу деңгейімен және интегратордың (И) тұрақты уақытымен анықталады.
Қарқындылық бергішінің құрылымдық сұлбасы
Салыстырмалы бірліктердегі қарқындылық бергіштің математикалық моделінің параметрлерін анықтаймыз.
Жүктеу қарқыны:
Сызықсыз элементтің шектеу деңгейі): Q=0.9
Зи интегралдаушы звеносының уақыт тұрақтысы:
13. Келісуші элементтер. ЦАП.. Бойынша қағидаттар-
құрылысы және негізгі параметрлері.
Басқару жүйелерінің құрамындағы функционалдық элементтер-датчиктер, реттеуіштер, блоктарды беретін-сигнал түрі, ток түрі, кедергі және қуат және т. б. бойынша әртүрлі болуы мүмкін. Элементтердің осы тобына ток түрін келісетін фазалық детекторлар, сигнал түрін келісетін цифрлық-аналогтық және аналогтық-сандық түрлендіргіштер, кіріс және шығыс кедергілерін келісетін эмиттерлік қайталағыштар, қуат күшейткіштері, гальваникалық бөлгіштер және басқа да элементтер жатады. Келісу функциясын басқа мақсаттарға арналған қалыпты элементтер де орындай алады. Сандық-аналогтық түрлендіргіш-сандық деректерді аналогтық сигналға аударуға арналған құрылғы. Бұл схеманың аналогтық және сандық бөліктері арасындағы көпір. Сат қолдану аясы өте кең. Бұл -- дыбыс күшейткіштері, аудиокодектер, бейне өңдеу, Бейнелеу құрылғысы, деректерді тану жүйесі, датчиктер мен басқа да өлшеу құрылғыларын калибрлеу, қозғалтқыштарды басқару схемасы, деректерді тарату жүйесі, сандық потенциометрлер, бағдарламаланатын радио (SDR) және т.б. Сат жұмыс істеу принципі аналогтық сигналдарды(ток немесе кернеу) қосу болып табылады. Қосу кодтың тиісті разрядының мәніне байланысты нөлге немесе бірлікке тең коэффициенттермен жүргізіледі. ЦАП шығыс сигналы ток, кернеу немесе заряд түрінде болуы мүмкін. Ток шығысы бар түрлендіргіштер негізінен прецизионды және жоғары жиілікті сұлбаларда қолданылады. Сат схемалары резисторлы матрицаның негізінде құрылады, оның көмегімен шығыс кернеуі кіріс санына пропорционал болатын ток немесе кернеуді қосу жүргізіледі. Сат құрамында үш негізгі бөлікті бөліп көрсетуге болады: резисторлы матрица, кіріс санымен басқарылатын электрондық кілттер және шығыс кернеуін қалыптастыратын қосқыш. Сандық-аналогтық түрлендіргіштер кіріс деректерінің типі бойынша тізбекті және параллельге бөлінеді. Биттілігі бойынша жоғары дәлдікпен (үлкен биттілік, N=14) немесе жоғары жылдамдығымен (6-8 разряд) сат бөлінеді. Шығыс сигналы кернеу, ток немесе заряд түрінде болуы мүмкін.
ЦАП және АСТ негізгі параметрлері:
1.Рұқсат ету қабілеті-кванттау сатыларының санын анықтайды:
Салыстырмалы 2 1 1 1 n сұйықтық; сұйықтық; Абсолюттік U N 2 1 оп; ол ЦАП және АСТ -- разрядтық N анықтаушы параметріне байланысты.
2. Қате және сызықсыз:
Ығысу қателігі-координаттардың басталу нүктесінде түрлендіру сипаттамасының ығысуы; Күшейту қателігі (соңғы нүктедегі түрлендіру қателігі) өзгерісті жойғаннан кейін түрлендіргіш сипаттамасының идеалдан ауытқуы; Интегралдық сызықтық емес квантталған сигналдың ығысуды жойғаннан кейін идеалдық сипаттамадан максималды ауытқуы; Дифференциалды сызықтығы-кванттау қадамына ерекшеленетін сигналдардың екі мәнінің реттілігін кіріске бергенде АСТ кіріс кодтарының максималды айырмасы.
3. Жылдамдық (АСТ) -- түрлендірудің максималды жылдамдығы немесе түрлендіру уақыты:
T уст орнату уақыты [мкс] - кіші разрядтың жартысынан аспайтын Шығыс аналогтық шама орнатылғанға дейінгі кіріске цифрлық сигнал беру уақыты; Fд [кГц, МГц] дискреттеу жиілігі немесе Тк кванттау кезеңі [мкс] - үздіксіз сигналдың есептеуін алу жиілігі.
4. Қорек кернеуі Uпит, тірек кернеуі Uоп.
14. Келісуші элементтер. ЦАП. Кодтарды есептеу үлгісі
сандық-аналогтық жүйесінде әсер ету-енгізіледі.
Басқару жүйесінің құрамына сигнал түрі, ток түрі, кедергі, қуат және т. б. бойынша әр текті функционалдық элементтер кіреді, сондықтан элементтерді қосу кезінде олардың сипаттамаларын келісу қажет. Бұл функцияны және Келісуші элементтерді орындайды. Оларға мыналар жатады: ток түрін келісетін фазалық детекторлар, гальваникалық бөлгіштер, ЦАП және АСТ, сигнал түрін келісетін, эмиттерлік қайталағыштар, кіріс және шығыс кедергілерін келісетін, қуат бөлгіштері.
ЦАП. Сат қолдану аясы өте кең. Бұл дыбыс күшейткіштері, аудио кодектер, бейне өңдеу, Бейнелеу құрылғысы, деректерді тану жүйесі, датчиктер мен басқа да өлшеу құрылғыларын калибрлеу, қозғалтқыштарды басқару схемасы, деректерді тарату жүйесі, сандық потенциометрлер, бағдарламаланатын радио (SDR) және т.б.
Жалпы жағдайда сат микросхемасын бірнеше цифрлық кірісі және бір аналогтық кірісі, сондай-ақ аналогтық шығысы бар блок түрінде ұсынуға болады.
Сат жұмыс істеу принципі аналогтық сигналдарды (ток немесе кернеу) қосу болып табылады. Қосу кодтың тиісті разрядының мәніне байланысты нөлге немесе бірлікке тең коэффициенттермен жүргізіледі. ЦАП шығыс сигналы ток, кернеу немесе заряд түрінде болуы мүмкін. Ток шығысы бар түрлендіргіштер негізінен прецизионды және жоғары жиілікті сұлбаларда қолданылады.
15. Келісуші элементтер. АСТ. шартты белгілеу. Жіктелуі, негізгі параметрлері.
Басқару жүйесінің құрамына сигнал түрі, ток түрі, кедергі, қуат және т. б. бойынша әр текті функционалдық элементтер кіреді, сондықтан элементтерді қосу кезінде олардың сипаттамаларын келісу қажет. Бұл функцияны және Келісуші элементтерді орындайды. Оларға мыналар жатады: ток түрін келісетін фазалық детекторлар, гальваникалық бөлгіштер, ЦАП және АСТ, сигнал түрін келісетін, эмиттерлік қайталағыштар, кіріс және шығыс кедергілерін келісетін, қуат бөлгіштері.
Аналогты-сандық түрлендіргіш (АСТ) - кернеуді екілік сандық кодқа түрлендіретін электрондық құрылғы. АСТ жұмысында негізгі операцияларды атап көрсетуге болады: кіріс және эталондық кернеулерді салыстыру, деңгей нөмірін анықтау, берілген кодта Шығыс санын қалыптастыру. АСТ екі негізгі түрге бөлінеді: параллель және дәйекті әрекет.
УГО
АСТ параметрлері: статикалық, динамикалық, шуыл.
Статикалық параметрлер
Рұқсат ету қабілеті-АСТ шығысындағы кодтық комбинациялардың ең көп санына кері шама. Рұқсат ету қабілеті пайызбен, разрядтарда немесе децибелдерде көрсетіледі және қол жетімді дәлдік тұрғысынан АСТ-ның әлеуетті мүмкіндіктерін сипаттайды. Мысалы, 12 биттік АСТ 14096 немесе толық шкаладан 0,0245%, немесе -72,2 дБ рұқсат ету қабілеті бар.
Динамикалық параметрлер
Дискретизацияның (түрлендірудің) ең жоғарғы жиілігі - таңдалған АСТ параметрі берілген шектерден шықпайтын сигналдың таңдау мәндерінің пайда болуы болатын ең үлкен жиілік. Секундта таңдау санымен өлшенеді. (Tпр) түрлендіру уақыты - дискретизация импульсінің басынан немесе түрлендірудің басталуынан шығуда осы іріктемеге сәйкес келетін тұрақты код пайда болғанға дейін есептелетін уақыт. Іріктеу (байқау) уақыты - бір таңдау мәні пайда болатын уақыт.
16. Келісуші элементтер. Тізбекті АСТ шот.
Басқару жүйесінің құрамына сигнал түрі, ток түрі, кедергі, қуат және т. б. бойынша әр текті функционалдық элементтер кіреді, сондықтан элементтерді қосу кезінде олардың сипаттамаларын келісу қажет. Бұл функцияны және Келісуші элементтерді орындайды. Оларға мыналар жатады: ток түрін келісетін фазалық детекторлар, гальваникалық бөлгіштер, ЦАП және АСТ, сигнал түрін келісетін, эмиттерлік қайталағыштар, кіріс және шығыс кедергілерін келісетін, қуат бөлгіштері.
Бұл түрлендіргіш бір-бірімен жақындатылған тізбекті АСТ-ның типтік үлгісі болып табылады және компаратордан, есептеуіштен және ЦАП-тан тұрады (сурет. 3). Компаратордың бір кіруіне кіріс сигналы, ал екіншісіне - сат кері байланыс сигналы түседі
Тізбекті шоттың АСТ-ы.
Түрлендіргіштің жұмысы гти-дің тактикалық импульстерінің генераторынан түсетін импульстердің жиынтық санын қосатын есептеуішті қосатын іске қосу импульсі кірісінен басталады. Есептеуіштің Шығыс коды оны Uос кері байланыс кернеуіне түрлендіруді жүзеге асыратын сат беріледі. Қайта құру процесі кері байланыс кернеуі кіріс кернеуімен салыстырылып, өзінің шығу сигналымен тактілік импульстердің есептеуішке түсуін тоқтататын компаратор ауысқанға дейін жалғасады. Компаратордың 1-ден 0-ге ауысуы түрлендіру процесін аяқтауды білдіреді. Түрлендіруді аяқтау сәтіндегі кіріс кернеуіне пропорционалды Шығыс коды есептеуіштің шығуынан есептеледі.
Таңдау-Сақтау құрылғысыз жұмыс істеген кезде апертуралық уақыт түрлендіру уақытымен сәйкес келеді. Нәтижесінде, түрлендіру нәтижесі кіріс кернеуінің пульсациясына өте байланысты. Жоғары жиілікті пульсация болған кезде Шығыс кодының орташа мәні кіріс кернеуінің орташа мәніне байланысты емес. Бұл таңдалған-сақтау құрылғысынсыз осы типті АСТ тұрақты немесе баяу өзгеретін кернеулермен жұмыс істеу үшін жарамды екенін білдіреді, олар қайта құру кезінде түрлендіру квантының мәнінен артық емес өзгереді.
Осылайша, тізбекті есептегі АСТ ерекшелігі бірнеше килогерцке жететін дискретизацияның шағын жиілігі болып табылады. Бұл кластағы АСТ-ның артықшылығы түрлендірудің үрдісінің жүйелі түрде орындалуының сипаттамасымен анықталатын салыстырмалы қарапайымдылығы болып табылады.
17. Келісуші элементтер. АСТ теңдеуі-салыстырушы.
Басқару жүйесінің құрамына сигнал түрі, ток түрі, кедергі, қуат және т. б. бойынша әр текті функционалдық элементтер кіреді, сондықтан элементтерді қосу кезінде олардың сипаттамаларын келісу қажет. Бұл функцияны және Келісуші элементтерді орындайды. Оларға мыналар жатады: ток түрін келісетін фазалық детекторлар, гальваникалық бөлгіштер, ЦАП және АСТ, сигнал түрін келісетін, эмиттерлік қайталағыштар, кіріс және шығыс кедергілерін келісетін, қуат бөлгіштері. АСТ керемет теңдестіру өте танымал. АСТ іске қосылған кезде компаратор кіріс (түрлендірілетін) кернеуін бастапқы сәтте 0-ге тең сат шығуынан түсетін кернеумен салыстыра бастайды. Компаратор "үлкен" сигналын шығарады, ол бойынша басқару құрылғысы коэффициенттің мәнін белгілейді, сол арқылы '1'сат аға разрядын белгілей отырып. Осыдан кейін компаратор кіріс кернеуін сат шығысынан түсетін кернеумен қайта салыстырады. Егер кіріс кернеуі тағы да ЦАП-дан кернеу көп болса, онда компаратор қайтадан "көбірек" сигналын шығарады және басқару құрылғысы коэффициент орнатады, осылайша ЦАП келесі разряды қосылады. Әйтпесе, егер өлшенетін кернеу ЦАП кернеуінен аз болса, онда басқару құрылғысын орнатады . Мұндай операциялар сат барлық разрядтары сұралғанша қайталанады. Процедура аяқталғаннан кейін басқару құрылғысынан КАТ-ға баратын барлық желілерде олардың әрқайсысында кернеудің болуы немесе болмауы түріндегі коэффициенттер қалыптастырылады. Алынған коэффициенттер, яғни екілік код шығу тіркеліміне және одан әрі алмасу хаттамасына сәйкес компьютерге (процессор) жазылады. Мұндай АСТ-ның негізгі қателігі анықталады:
- компаратордың соңғы сезімталдығымен, сат-да кедергіні дайындау қателіктерімен және разрядтардың шектеулі санымен-аддитивті қателік құраушысы; ЦАП жұмыс тогының қателігі-қателіктің мультипликативті құраушысы. Сондықтан жалпы жағдайда АСТ-ның негізгі қателігі екіталай формуламен анықталатын шекті рұқсат етілген салыстырмалы қателікпен нормаланады. Екілік теңдеудің АСТ динамикалық сипаттамасы түрлендіру циклінің ұзақтығы немесе кері шама - түрлендіру жиілігі болып табылады.
18. Келісуші элементтер. Параллельді есептегі АСТ-
енгізілу жумыс принципі.
АСТ, ағылш. Analog-to-digital converter кіріс аналогтық сигналын Дискреттік кодқа (сандық сигнал) түрлендіретін құрылғы.
Аналогты-сандық түрлендіргіштер (АСТ) қазіргі заманғы ғылым мен техниканың әр түрлі салаларында кеңінен қолданылады. Олардың негізінде түрлендіргіштер мен генераторлар құрылады. Ис жүзінде кез келген функциялар, цифрлық басқарылатын Аналогты тіркеуші қазіргі уақытта АСТ өндіру технологиясының үш түрі қолданылады: модульдік,гибридті және жартылай өткізгіш. Бұл ретте АСТ жартылай өткізгішті интегралды схемалар (ИС) өндірісінің үлесі олардың жалпы шығарылу көлемінде үздіксіз өседі және жақын болашақта модульдік және гибридті орындауларда тек өте үлкен шашыраңқы қуаты бар өте жоғары және өте жоғары әсер ететін түрлендіргіштер шығарылады.
Үздіксіз сигналдарды дискретизациялау негізінде оларды өлшенген мандердин косындысы, мұнда aj-уақыттың дискретті сәттеріне бастапқы сигналды сипаттайтын есептемелер; fj(t) - сигналды оның есептеулері бойынша қалпына келтіру кезінде пайдаланылатын элементарлық функциялар жиынтығы. АСТ жіктелуі: Қазіргі уақытта кернеу-код түрлендірудің көптеген әдістері белгілі. Бұл әдістер бір-бірінен әлеуетті дәлдікпен, түрлендіру жылдамдығымен және аппараттық іске асыру күрделілігімен ерекшеленеді. Аналогты-сандық түрлендіргіштер: параллельді, тізбекті, интегралдаушы және тізбекті-параллель болып бөлінеді. Төменде 3-разрядты АСТ параллель әдісі:
19. Келісуші элементтер. Конвейерлік үлгідегі АСТ және
Интерфеис
АСТ, ағылш. Analog-to-digital converter кіріс аналогтық сигналын Дискреттік кодқа (сандық сигнал) түрлендіретін құрылғы.
Аналогты-сандық түрлендіргіштер (АСТ) қазіргі заманғы ғылым мен техниканың әр түрлі салаларында кеңінен қолданылады. Олардың негізінде түрлендіргіштер мен генераторлар құрылады. Ис жүзінде кез келген функциялар, цифрлық басқарылатын Аналогты тіркеуші қазіргі уақытта АСТ өндіру технологиясының үш түрі қолданылады: модульдік,гибридті және жартылай өткізгіш. Бұл ретте АСТ жартылай өткізгішті интегралды схемалар (ИС) өндірісінің үлесі олардың жалпы шығарылу көлемінде үздіксіз өседі және жақын болашақта модульдік және гибридті орындауларда тек өте үлкен шашыраңқы қуаты бар өте жоғары және өте жоғары әсер ететін түрлендіргіштер шығарылады.
Үздіксіз сигналдарды дискретизациялау негізінде оларды өлшенген мандердин косындысы, мұнда
aj-уақыттың дискретті сәттеріне бастапқы сигналды сипаттайтын есептемелер; fj(t) - сигналды оның есептеулері бойынша қалпына келтіру кезінде пайдаланылатын элементарлық функциялар жиынтығы.
Конвейерные АЦП. Көпсатылы АСТ жылдам әрекет етуін кіріс сигналын көпсатылы өңдеу конвейерлік принципін қолдана отырып арттыруға болады. Көп сатылы АСТ (күріш. 1.2) басында АСТ түрлендіргішімен шығатын сөздің жоғары разрядтарын қалыптастыру жүргізіледі, содан кейін сат шығыс сигналын орнату кезеңі өтеді. Бұл интервалда АЦП2 қарапайым. Екінші кезеңде қалдық өзгергенде АСТ 2 түрлендіргішімен АСТ 1 тоқтап қалады. Түрлендіргіш сатылары арасында аналогтық және сандық сигналдардың кідіріс элементтерін енгізгенде, 8-разрядты нұсқасының сұлбасы суретте келтірілген конвейерлік АСТ аламыз.
20. Таңдау және сақтау құрылғылары. Мақсаты, параметрлері.
Ақпаратты жинау және оны кейіннен түрлендіру кезінде аналогтық сигналдың мәнін кейбір уақыт сәтінде белгілеу қажет. Аналогты-цифрлік түрлендіргіштердің кейбір түрлері, мысалы, дәйекті жақындау, егер олардың кіріс сигналы түрлендіру кезінде бекітілмеген болса, мүлдем күтпеген қателер бере алады. Цифр-аналогтық түрлендіргіштердің кіріс кодын ауыстырғанда разрядтарды орнатудың бірмездігінен шығу кернеуінің шығарындылары байқалады. Бұл құбылысты жою үшін орнату кезінде сат ЦАТ шығыс сигналын да тіркеу қажет. Таңдау және сақтау құрылғылары (ТСҚ) (бақылау - сақтау) құрылғылары таңдау (бақылау) уақытының интервалында кіріс аналогтық сигналын шығуда қайталауы, ал режимді сақтауға ауыстырған кезде таңдау сигналы түскенге дейін Шығыс кернеуінің соңғы мәнін сақтауы тиіс.Қарапайым ТСҚ схемасы:
ТСҚ негізгі сипаттамалары: Дәлдік сипаттамалары. 1)UСМ нольінің жылжу кернеуі, ол ОК1 нольінің іс жүзінде жылжуымен анықталады. 2) Сгр берілген сыйымдылығы кезінде бекітілетін кернеудің дрейфі: dUвых dt= I р Сгр, мұнда Ір - конденсатор разрядының тогы. Ол конденсатор мен коммутатордың ағу токтарынан, сондай-ақ ОК2 күшейткішінің кіріс тогынан құралады.
Берілген ток кезінде дрейфтің шамасын Сх конденсаторының сыйымдылығын арттыру арқылы азайтуға болады. Алайда, бұл схеманың динамикалық сипаттамаларын нашарлатады.
Динамикалық сипаттамалары.
1)Tв таңдау уақыты ең қолайсыз жағдайларда сақтау конденсаторының зарядының процессі берілген рұқсат деңгейі бар кіріс кернеуінің шамасына дейін қанша уақытқа созылатынын анықтайды. Бұл уақыт Схр сыйымдылығына пропорционалды.
21. Ерекшеліктері құру бірканальных және көпдеректерді жинаудың сандық жүйелері. Бойынша ұсыныстар және АСТ пайдалану.
Ақпаратты жинаудың көп арналы жүйесін құрудың дәстүрлі тәсілі бір элементтердің ең көп саны әр түрлі датчиктерден ақпаратты өңдеуге қатысатындай болады. Бұл тәсіл ақпаратты жинау жүйесінің құраушылары дискретті элементтерге салынған және өте қымбат болған кезде айқын экономикалық артықшылықтарға ие болды.
Кірісіндегі Аналогты коммутаторы бар көп арналы деректер жинау жүйесі. Ақпаратты жинау мен өңдеудің көп кіріс жүйелерін жобалау кезінде кездесетін әдеттегі проблема барлық аналогтық сигналдарды бір шкалаға келтіру болып табылады. Бір датчиктен екіншісіне ауысу кезінде аналогтық сигналдарды өңдеу арнасының әртүрлі датчиктері үшін ортақ бір датчиктерді қолданған кезде кіріс күшейткішінің күшейту коэффициентін өзгерту, ал кейде арнаның жекелеген тораптарын түрлендіру функцияларын қайта құру қажет. Бұл схеманы үлкен, күрделі етеді. Аналогтық сигналды өңдеудің бір арнасын пайдаланған кезде әртүрлі датчиктерден сигналдарды ауыстырып қосу сигналдар тікелей датчиктерден түсетін аналогтық коммутатордың көмегімен жүзеге асырылады. Мұндай сигналдардың деңгейлері, әдетте, аз. Бұл электронды коммутаторларды, кілттердің қалдық параметрлерін, коммутациялық кедергілер бұл жағдайда пайдалы сигналмен шамамен бір деңгейде болатын электрондық коммутаторларды пайдалану мүмкін емес. Механикалық коммутаторларды қолдану, мысалы, реле, схеманы күрделендіреді, оның жұмысының сенімділігін азайтады. Мұндай құрылымның жалғыз артықшылығы қандай да бір себеппен кіріс коммутаторын аналогтық сигналдардың көздеріне жақын, бірақ қалған аппаратурадан салыстырмалы үлкен қашықтықта орналастыруға ыңғайлы болған кезде көрінеді. Мұндай жүйені құру бір жерде орналасқан датчиктер саны көп болған кезде орынды және аналогтық датчиктер мен жинау жүйесі арасындағы байланыс желілерінің санын азайтуға мүмкіндік береді. Бұл жағдайда барлық датчиктерден аналогтық сигналдарды беру дәлдігіне арнайы эталондық аналогтық сигналды қолдана отырып, жай калибрлеу арқылы бір ортақ байланыс желісі бірдей әсер етеді.
Егер деректерді өңдеудің сандық жүйесі ретінде есептеу техникасының элементтері пайдаланылса, онда мұндай құрылым шеңберінде бағдарламалау күшейткішін берудің ауқымды коэффициентін автоматты түрде таңдау арқылы кіріс арналары кеңінен қолданылады. Бұл жүйе әр түрлі датчиктерден сигналдардың динамикалық сипаттамаларына автоматты түрде бейімделуге мүмкіндік береді.
Таңдау бойынша ұсыныстар:
а) АСТ толық кіріс диапазонын қолдану. Егер кіріс сигналы 0-5 кіріс диапазоны бар АСТ қолданған кезде 1-ден 3,5 В-ға дейін өзгерсе, түрлендіргіш қателігі іс жүзінде артады. Сигналды алдын ала масштабтау керек;
б) тірек қоректендірудің жақсы көздерін пайдалану. Тірек кернеуінің температуралық және уақытша дрейфтері күшейту қателігі ретінде көрінеді, сондықтан ең төменгі деңгейде ұстап тұру керек;
в) кіріс сигналының өзгеру жылдамдығына назар аудару. Егер кіріс сигналының сипаты күтпеген болса, таңдау және сақтау құрылғысын пайдалану керек.);
г) сандық және аналогтық жүйелердің жекелеген жалпы сымдарын қолдану. Сандық сигналдар жалпы сымдарда үлкен ток шығарындыларын жасайды. Схеманың аналогтық және сандық компоненттерінің жалпы сымдары бөлек болуы тиіс және тек бір ортақ нүктеде қосылуы тиіс;
д) кедергіні азайту қажет, сондай-ақ схемалардың жүктеме сипаты туралы ұмытпау керек. Жер контурларынан, конденсаторларды пайдалану арқылы синфазалы нысаналардан туындайтын кіріс аналогтық сигналдың қателіктерін азайтуға ұмтылу керек
22. Келісуші элементтер. Фазалық детекторлар схемасы.
Әдетте, антеннаның кіріс кедергісі электр беру желілерінің тән кедергісіне сәйкес келмейді, сондықтан вибратор мен электр беру желісі арасында келісуші және өзгеруші элементтерді қосу қажет болады. Төменде келісуші элементтің әртүрлі мүмкіндіктері талқыланады. T-тәрізді КЕЛІСУ. T-пішінді сәйкестендіру тізбегі VHF диапазонында ең қарапайым болып табылады және антеннаның кіріс кедергісі сызықтың тән кедергісінен аз болған жағдайда қолданылады.
Суретте. 1-35 Т-тәрізді схеманың құрылысы мен өлшемдерін көрсетеді. Жарты толқындық вибратордағы қарсыласу вибратордың ұштарында максималды болып қалады (есте сақтаңыз, кернеу жарты толқындық вибратордың ортасында ең төменгі деңгейде болады, ал кернеу антинодтары вибратордың ұштарында орын алады, демек, T-тәрізді сəйкес схеманың принципі анық болады).
Фазалық детектор, фазалық салыстырмалы (PD) - тең немесе жақын жиіліктердің екі кіріс сигналдарының фазаларын салыстыратын электрондық құрылғы.
PD сигналының екі сигналы фазалармен салыстыруды қажет етеді, оның фазалық ауытқуының белгілі бір ауқымындағы кіріс сигналдарының фазалық айырмашылығының монотонды функциясы болып табылатын PD шығысындағы сигнал генерацияланады.
Фазалық құлыпталған циклдар жүйесінде, жиіліктегі синтезаторлар, радиоқабылдағыш жабдықтар, шпиндельді жылдамдықты тұрақтандырғыштар, мысалы, қатты дискілер және т.б. ФД типтері:
ЕРЕКШЕЛІК НЕМЕСЕ (EXCLUSIVE OR)
Қарапайым FD - EXCLUSIVE OR логикалық элементі.
Осындай фазалық детектор фазалық айырмашылық белгісіне сезімтал емес, сондықтан фазалық айырмашылыққа шығу сигналының біртұтас тәуелділігін алу үшін сигналдардың біреуі мөрлер үшін оңтайлы түрде {\ displaystyle \ pi 2} \ pi 2 тең болуы тиіс. Осы сүзгінің шығуы кезінде импульстің орташа мәнін алу үшін, төмен өткізгіштік сүзгі (LPF) орнатылған. Кіріс сигналдарының фронттары арқылы іске қосылатын ФД. Осы түрдегі FD кіріс сигналдарының фронтының салыстырмалы жағдайына сезімтал. Мысалы, егер A сигналы B сигналынан алшақ болса, онда осы ПД шығуында оң полярлық импульстар фаза айырмашылығына пропорционалды түрде.
23. Датчиктердің жіктелуі. Датчиктер-генераторлар және датчик--модуляторлар.
Датчиктер (көбінесе әдебиеттегі түрлендіргіштер деп те аталады), яғни датчиктер көптеген автоматтандыру жүйелерінің элементтері болып табылады - олар бақыланатын жүйенің немесе құрылғының параметрлері туралы ақпаратты алу үшін пайдаланылуы мүмкін.
Пайдаланылатын датчиктер өте әртүрлі және түрлі критерийлер бойынша жіктелуі мүмкін:
Кіріс (өлшенген) мәнінің түріне байланысты: механикалық қондырғы датчиктері (сызықты және бұрыштық), пневматикалық, электрлік, шығыс өлшеуіштері, жылдамдық сенсорлары, жеделдету, күштер, температура, қысым және т.б.
Датчиктерді 3 классқа жіктеуге болады:
- аналогтық датчиктер, яғни кіріс шамасының өзгеруіне пропорционалды аналогтық сигнал шығаратын датчиктер;
- сандық датчиктер, импульстер тізбегі немесе екілік сөз;
- екі деңгейдің ғана сигналын шығаратын екілік (екілік) датчиктер: "қосулыөшірулі" (басқаша айтқанда, 0 немесе 1); өзінің қарапайымдылығының арқасында кең таралған.
Генераторлық датчиктер кіріс шамасын x электр сигналына тікелей түрлендіруді жүзеге асырады. Мұндай датчиктер кіріс (өлшенетін) шамасының көзінің энергиясын бірден электрлік сигналға түрлендіреді, яғни олар электр энергиясының генераторлары ретінде (мұндай датчиктердің атауы қайдан және олар электр сигналын жасайды).Электр энергиясының қосымша көздері мұндай датчиктердің жұмысы үшін принципті талап етілмейді (дегенмен қосымша электр энергиясы датчиктің шығу сигналын күшейту, оны сигналдардың басқа түрлеріне түрлендіру және басқа мақсаттар үшін қажет болуы мүмкін). Генератор болып термоэлектрлік, пьезоэлектрлік, индукциялық, фотоэлектрлік және датчиктердің көптеген басқа түрлері табылады.
Модулятор (лат . modulator-ырғақты сақтайтын) - берілетін (ақпараттық) сигналдың өзгеруіне сәйкес салмақ түсіретін сигнал параметрлерін өзгертетін құрылғы. Бұл процесс модуляция деп аталады, ал берілетін сигнал модуляциялаушы.
Басқарушы параметрлерге байланысты модуляторлар ампитудалық,фазалық,жиіліктік,квадр аттық,т.б. бөлінеді. Егер тасымалдаушы импульстік сигналдар болса, онда оларды амплитудалық-импульстік, жиіліктік-импульстік, уақыт-импульстік және ендік-импульстік модуляторлардың көмегімен модуляциялайды. Модуляторлардың жұмыс сапасы оның сипаттамаларының сызығымен анықталады.
Модулятор радиобайланыс, радио және телехабар тарату құрылғыларының құрамдас бөліктерінің бірі болып табылады.
24. Сандық жылжу датчиктері және фото жылдамдығы-
электр түрлері. Құрылымның жіктелуі мен ерекшеліктері
және пайдалану.
Оптикалық (фотоэлектрлік) датчиктер.Аналогтық және дискретті оптикалық датчиктер бар. Аналогтық датчиктерде шығу сигналы сыртқы ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Қазіргі заманғы автоматика жүйелерінің ең маңызды және жауапты элементтері микро-ЭЕМ басқарушылар болып табылады. Олар басқарудың жоғары сенімділігін, дәлдігі мен сапасын, иерархиялық және бөлінген басқару құрылымдарын құру мүмкіндігін, сырттан келіп түсетін ақпаратты тез және сапалы өңдеуді, жұмыс режимдерінің алуан түрлілігін, өзін-өзі бақылау және өзіндік диагностикалау, резервтеу мүмкіндіктерін, пайдаланушылармен Достық интерфейсін қамтамасыз етеді. Микро-ЭЕМ-нің маңызды артықшылығы оның әмбебаптығы болып табылады. Бір микро-ЭЕМ әртүрлі сыртқы құрылғылармен, датчиктермен және басқару объектілерімен ұштасуы мүмкін. Бұл ретте орындалатын микро-ЭЕМ функцияларын өзгерту басқару бағдарламасын қарапайым ауыстыру немесе түзету арқылы жүргізіледі. Микро-ЭЕМ негізінде автоматика жүйелерін әзірлеу және баптау осындай жүйелердің дұрыс және нәтижелі жұмыс істеуі өзара іс-қимыл жасайтын аппараттық және бағдарламалық құралдар кешенімен қамтамасыз етілетініне байланысты айтарлықтай ерекшелікке ие. Аппараттық құралдар (hard) микроЭВМ құру үшін де, оның басқа құрылғылармен байланысы үшін де қызмет етеді. Жиі аппараттық құралдар ретінде микропроцессорлық микросхемалар жиынтығын құрайтын БИС қолданылады. Бағдарламалық құралдар (soft), сайып келгенде, барлық автоматика жүйесінің қажетті жұмыс режимін қамтамасыз етеді. Бағдарламалық құралдар саласына мыналар жатады: нақты микро-ЭЕМ командаларының жүйесі, жүйелік және қолданбалы бағдарламалар, бағдарламаларды құру әдістері мен принциптері, бағдарламалауды аспаптық қолдау.
Басқарудың нақты міндеттерін шешуде бағдарламалық және аппараттық құралдардың өзара байланысы мен өзара шарттылығын атап өткен жөн. Бұл ретте аппараттық құралдардың күрделенуі жиі бағдарламалық құралдарды жеңілдетуге мүмкіндік береді және керісінше, аппараттық құралдарды оңайлату бағдарламалық құралдарды күрделендіруге әкелуі мүмкін. Бағдарламалық және аппараттық құралдар арасындағы функцияларды ұтымды бөлу-автоматика жүйелерін құру кезінде шешілетін ең маңызды міндеттердің бірі. Автоматика элементтері орындалатын функциялар, құрылымдар, әрекет принципі, сипаттамалары, түрлендірілетін сигналдардың физикалық табиғаты және т. б. бойынша өте әртүрлі.
1) элементтердің кіріс сигналдарын түрлендіру үшін қажетті энергияны қалай алуына байланысты олар пассивті және активті болып бөлінеді. Автоматиканың пассивті элементтері-кіріс әсері (хвх сигналы) кіріс сигналының энергиясы (мысалы, редуктор) есебінен Шығыс әсеріне (қылқан жапырақты сигнал) түрлендірілетін элементтер. Кіріс сигналын түрлендіру үшін Автоматиканың белсенді элементтері қосалқы көзден (мысалы, қозғалтқыш, күшейткіш) энергияны пайдаланады.
2) кіру және шығу энергиясына байланысты автоматика элементтері:
- электр; гидравликалық; пневматикалық; механикалық; аралас.
3) реттеу және басқару жүйелеріндегі орындалатын функциялар бойынша автоматика элементтері:
- датчиктер; күшейткіштер; атқарушы құрылғылар; реле; есептеу элементтері; Келісуші элементтер; қосалқы элементтер және т.б.
2. Автоматты жүйелердегі сигналдар. Жіктелуі және
сипаттамасы.
Сигнал-хабарды көрсететін физикалық процесс. Техникалық жүйелерде электр сигналдары жиі қолданылады. Сигналдар әдетте уақыт функциялары болып табылады.
Сигналдардың жіктелуі. Сигналдарды әртүрлі белгілері бойынша жіктеуге болады:
1.Үздіксіз(аналогтық)-үздіксіз уақыт функцияларымен сипатталатын сигналдар, яғни анықтау интервалында үздіксіз мәндерді қабылдайды. Дискретті-уақыттың дискретті функцияларымен сипатталады.
2.Детерминацияланған-уақыттың детерминирленген функцияларымен сипатталатын сигналдар, яғни мәндері кез келген уақытта анықталған. Кездейсоқ-уақыттың кездейсоқ функцияларымен сипатталады, яғни кез келген уақытта мәндері кездейсоқ шама болып табылады. Кездейсоқ процестерді(СП)стационарлық, стационарлы емес, эргодикалық және бэргодикалық емес, сондай-ақ гауссовтар, Марков және т.б. жіктеуге болады.
3.Периодтық-мәндері периодқа тең интервал арқылы қайталанатын сигналдар (t) = х (t+nT), мұндағы n = 1,2,...,Yen; T-период.
4. Каузалды-уақыт басы бар сигналдар.
5. Финиттік-соңғы ұзақтық сигналдары және анықтау аралығынан тыс нөлге тең.
6. Когерентті-анықтаудың барлық нүктелерінде сәйкес келетін сигналдар.
7. Ортогональды-қарама-қарсы когерентті сигналдар.
Сигнал сипаттамалары
1.Ко сигналының ұзақтығы(беру уақыты)-сигнал бар уақыт аралығы.
2.Fc спектрінің ені - сигналдың негізгі қуаты шоғырланған жиілік диапазоны.
3.Сигнал базасы-сигнал спектрінің енін оның ұзақтығына көбейтеді.
4.Динамикалық диапазон Dc-логарифм сигналдың ең жоғары қуатының қатынасы-Рмахк ең төменгі-Pmin ( ең төменгі-айырмашылық-мамыр кедергілер деңгейінде):
Dc = log (Pmax Pmin ).
Кез келген негіздегі логарифмдер пайдаланылуы мүмкін өрнектерде логарифм негізі көрсетілмейді.
Логарифм негізі өлшем бірлігін анықтайды (мысалы: ондық-[Бел], табиғи-[Непер]).
5.Сигнал көлемі Vc = Tc Fc Dc арақатынасымен анықталады.
6.Энергетикалық сипаттамалар: жылдам қуат - P (t); орташа қуат-Рср және энергия-E.:
P ( t) = x2 ( t);
;
(1)
3. Аналогты құрылғылар. Операциялық күшейткіш. шартты графикалық белгілеу. Қосудың негізгі сұлбалары және параметрлері.
Аналогтық электрондық құрылғылар (АЭУ)-бұл Электрондық аспаптар негізінде орындалған аналогтық электр сигналдарын күшейту және өңдеу құрылғылары.
Аналогты электрондық құрылғылар топтары:
күшейткіштер-бұл қуат көзінің энергиясы есебінен берілген пішін бойынша неғұрлым дәл көшірме болып табылатын жаңа сигнал қалыптастыратын, бірақ Ток бойынша одан асып түсетін, қуат бойынша кернеулі құрылғылар.
күшейткіштер негізіндегі құрылғылар-негізінен электрлік сигналдар мен кедергілердің түрлендіргіштері.
Операциялық күшейткіш-дифференциалды кірісі бар тұрақты токтың күшейткіші және, әдетте, күшейткіштің жоғары коэффициенті бар жалғыз шығу. ОУ әрдайым терең теріс кері байланысы бар схемаларда қолданылады, ол ОУ күшейтудің жоғары коэффициенті арқасында алынған схеманы күшейтуберу коэффициентін толық анықтайды.
Қазіргі уақытта ОУ жеке чиптер түрінде де, функционалдық блоктар түрінде де кеңінен қолданылады. Негізгі қосу сұлбалары:
Инвертирлеуші күшейткіш Инвертирлеуші күшейткіш
ОУ параметрлері:
ОУ күшейту коэффициенті (кДж) ОС болмаған кезде кіріс сигналына (токқа) осы өсуді тудырған Шығыс кернеуінің (токтың) өсуінің қатынасына тең.
Шығыс кедергісі (RВЫХ) - бұл бос жүріс кернеуінің қысқа тұйықталу тогына (UХХІКЗ) қатынасы ретінде анықтауға болатын ОУ ішкі Шығыс кедергісі, және әр түрлі ОУ үшін шамамен ондық-жүздік Ом шамасын құрайды.
Кіріс ығысу тогы (ІВХ) кіріс биполярлық транзисторлардың қалыпты жұмысы үшін қажетті ОУ кіріс тізбегіне өтетін ток.
Ығысу кернеуі (UСМ) кірістердегі кернеудің айырымы ретінде анықталады, ол кезде кірістерге қосылатын резисторлардың келісілген кедергілері кезінде UВЫХ=0 болады.
Максималды Шығыс тогы (ІВЫХ.MAX). Шығу бойынша қысқа тұйықталудан ішкі қорғанысы бар ОУ үшін бұл шектеу режимінде қысқа тұйықталудың шығу тогы.
4. Операциялық күшейткіштерде өткізу жиіліктік-тәуелді тізбектердегі функциялар. Инверторленетін кіріс бойынша қосу схемасы.
Операциялық күшейткіш - бұл екі кірісі бар-инвертор және инвертор емес тұрақты ток күшейткіші. Ол күшейту коэффициентінің және кіріс кедергісінің үлкен мәндерімен сипатталады. Әдетте, операциялардың көпшілігі оның инвертирленетін кірісінде ұйымдастырылады, бұл ретте инвертирленбейтін кіру жалпы қоректену шинасына қосылады. Инверттік күшейткіш сипатталады неинвертирующий вход операциялық күшейткіштің жерге тұйықталады (яғни, қосылған жалпы шығару тамақтану). Ең жақсы ОУ-да күшейткіштің кіріс арасындағы кернеулердің айырмасы нөлге тең. Сондықтан кері байланыс тізбегі инвертирленетін кіруде нөлге тең кернеуді қамтамасыз етуі тиіс. Инвертивті күшейткіш схемасы
Схеманың жұмысы келесідей түсіндіріледі. Сондықтан R1 және R2 резисторлары арқылы өтетін токтар өзара тең және бағыт бойынша қарама-қарсы болады, онда негізгі ара қатынас түрі болады
Сонда бұл схеманың күшейту коэффициенті тең болады
Осы формуладағы минус белгісі схеманың шығысындағы сигнал кіріс сигналына қатысты инвертацияланғанын көрсетеді.Интегратордың сапасына ЖБ жиіліктік сипаттамасы елеулі мәнге ие. Тар өткізу жолағы оның жұмысын нашарлатады.
5. Операциялық күшейткіштерде өткізу жиіліктік-тәуелді тізбектердегі функциялар. Кірістегі функционалдық потенциометрмен инвертірленетін кіру бойынша қосу схемасы.
"Операциялық күшейткіш" (ОУ) термині алғаш рет Аналогты операцияларды орындайтын құрылғыларда қолданылатын күшейткіштердің мамандандырылған класын белгілеу үшін автоматты реттеу теориясында қолданылған: масштабтау, интегралдау, дифференциалдау, жиынтықтау және т.б. интегралдық орындауда, әдетте, ОУ тұрақты токтың күшейткіші болып табылады. Кері байланыспен қамтылған интегралдық ОУ әртүрлі функционалдық құрылғыларды: масштабты күшейткіштерді, жиынтықтаушы және шегеруші құрылғыларды, интеграторларды, дифференциаторларды, жиілікті іріктеуші құрылғыларды, логарифмдік күшейткіштерді, амплитудалық реттеуіштерді, демодуляторларды, генераторларды және т.б. іске асыру кезінде қолданылады. Мұндай ОУ кернеу күшейткіштері деп аталады. Олардың оңайлатылған шартты белгіленуі суретте келтірілген. 6.1. Бұл суретте көрсетілген: UДС - инвертациялайтын (жоғарғы) және инвертациялайтын (төменгі) кіріс арасында берілетін дифференциалды сигнал кернеуі; UС - синфазалық сигналдың кернеуі. Дифференциалды сигнал әдетте жалпы шинаға қатысты ОУ инвертирленетін және инвертирленбейтін кірістеріне сәйкес тіркелген екі сигнал түрінде ұсынылады. Бұл ретте олардың амплитудасы бірдей және UДС 2 тең, ал фазалары белгі бойынша қарама-қарсы.
Кернеудің идеалды ОУ түсінігін енгіземіз. Ол келесі сипаттамаларға ие болуы тиіс: - тұрақты токтағы дифференциалды сигналдың күшейту коэффициенті A0 = АДС =UВЫХ UДС --; - rвх дифференциалды сигналға кіріс кедергісі.ДС -- infinity ; − шығу кедергісі RВЫХ = 0; − төменгі граничная жиілігі fН = 0; − жоғарғы граничная жиілігі fВ -- infinity ; − коэффициенті басу синфазных сигналдарды NCC = АДС АҚҚ -- infinity;
6. Операциялық жүйелер базасында типтік Аналогты реттеуіштер, күшейткіштер.
Түзеткіш құрылғыларды (реттегіштерді) пассивті төртұштыларда да, белсенді сүзгіштер түрінде де іске асыруға болады. Соңғы функционалды ыңғайлы, өйткені аналогтық сигналдарды азайту және қосу операцияларын ұйымдастыруға мүмкіндік беретін операциялық күшейткіштер базасында құрылған. Сонымен қатар белсенді сүзгілер пассивті тізбектерден айырмашылығы күшейткіш қасиеттерге ие. Олардың негізінде басқарудың Типтік өнеркәсіптік заңдарын (ПИ, ПИД және т.б.) іске асыру оңай. Сонымен қатар, бір - бірімен тікелей арнайы Келісуші құрылғыларсыз байланысуға болады және әдетте реттеуіштердің платасы деп аталатын бір платаға орналастыруға болады. Аналогтық реттеуіштер үздіксіз уақыт функциялары болып табылатын аналогтық сигналдарды ғана түрлендіреді. АР арқылы өту кезінде үздіксіз сигналдың әрбір сәттік мәні түрлендіріледі.
АР-ты іске асыру үшін Операциялық күшейткіш (ОУ) теріс кері байланысы бар жиынтықтаушы күшейткіштің схемасы бойынша қосылады. Реттеуіш түрі және оның беру функциясы оу кірісіндегі және кері байланыстағы тізбектердегі резисторлар мен конденсаторларды қосу схемасымен анықталады.
7. Операциялық күшейткіш-сызықты емес элемент.
Қосу схемаларының мысалдары.
Аналогтық электрондық құрылғылар (АЭУ)-бұл Электрондық аспаптар негізінде орындалған аналогтық электр сигналдарын күшейту және өңдеу құрылғылары.
Аналогты электрондық құрылғылар топтары:
күшейткіштер-бұл қуат көзінің энергиясы есебінен берілген пішін бойынша неғұрлым дәл көшірме болып табылатын жаңа сигнал қалыптастыратын, бірақ Ток бойынша одан асып түсетін, қуат бойынша кернеулі құрылғылар.
күшейткіштер негізіндегі құрылғылар-негізінен электрлік сигналдар мен кедергілердің түрлендіргіштері.
Операциялық күшейткіш-дифференциалды кірісі бар тұрақты токтың күшейткіші және, әдетте, күшейткіштің жоғары коэффициенті бар жалғыз шығу. ОУ әрдайым терең теріс кері байланысы бар схемаларда қолданылады, ол ОУ күшейтудің жоғары коэффициенті арқасында алынған схеманы күшейтуберу коэффициентін толық анықтайды.
Қазіргі уақытта ОУ жеке чиптер түрінде де, функционалдық блоктар түрінде де кеңінен қолданылады. Негізгі қосу сұлбалары:
Инвертирлеуші күшейткіш Инвертирлеуші күшейткіш
ОУ параметрлері:
ОУ күшейту коэффициенті (кДж) ОС болмаған кезде кіріс сигналына (токқа) осы өсуді тудырған Шығыс кернеуінің (токтың) өсуінің қатынасына тең.
Шығыс кедергісі (RВЫХ) - бұл бос жүріс кернеуінің қысқа тұйықталу тогына (UХХІКЗ) қатынасы ретінде анықтауға болатын ОУ ішкі Шығыс кедергісі, және әр түрлі ОУ үшін шамамен ондық-жүздік Ом шамасын құрайды.
Кіріс ығысу тогы (ІВХ) кіріс биполярлық транзисторлардың қалыпты жұмысы үшін қажетті ОУ кіріс тізбегіне өтетін ток.
Ығысу кернеуі (UСМ) кірістердегі кернеудің айырымы ретінде анықталады, ол кезде кірістерге қосылатын резисторлардың келісілген кедергілері кезінде UВЫХ=0 болады.
Максималды Шығыс тогы (ІВЫХ.MAX). Шығу бойынша қысқа тұйықталудан ішкі қорғанысы бар ОУ үшін бұл шектеу режимінде қысқа тұйықталудың шығу тогы.
8. Операциялық күшейткіш - белсенді сүзгі элементі.
Белсенді сүзгі-бір немесе бірнеше белсенді компоненттер, мысалы, транзистор немесе Операциялық күшейткіш бар Аналогты электрондық фильтрлер түрлерінің бірі.
Белсенді сүзгілерде сүзгі элементтерін схеманың қалған электрондық компоненттерінен бөлу принципі қолданылады. Жиі сүзгі жұмысына әсер етпеуі қажет. Белсенді сүзгілерде күшейткіштерді қолдану бәсең RC-тізбектерді каскадты жалғау кезінде қол жеткізбеуге мүмкіндік береді. Белсенді сүзгілердің пассивті сүзгілермен салыстырғанда артықшылықтары арасында:
* индуктивтілік катушкаларының болмауы;
* үздік таңдау;
* пайдалы сигналдардың өшуін өтеу немесе тіпті олардың күшеюі;
* ИМС түрінде сатуға жарамдылығы
Белсенді сүзгілердің кемшіліктері бар:
қуат көзінен энергияны тұтыну;
шектеулі динамикалық диапазон;
сигналдың қосымша сызықсыз бұрмалануы.
Бірнеше түрлі белсенді сүзгілер бар, олардың кейбірі бар және пассивті нысаны:
:: Жоғары жиіліктер сүзгісі -- сигналдың гармоникалық құраушы амплитудасын кесу жиілігінен жоғары әлсіретеді (әдетте айтарлықтай).
:: Төмен жиіліктер сүзгісі -- сигналдың гармоникалық құрамдастарының амплитудасын кесу жиілігінен төмен әлсіретеді (әдетте айтарлықтай).
* Жолақ сүзгі-сигналдың гармоникалық құрамдастарының амплитудасын кейбір жолақтан жоғары және төмен әлсіретеді (әдетте айтарлықтай) ::
* Режекторлы сүзгі-белгілі бір шектеулі жиілік жолағында гармоникалық құраушы сигнал амплитудасын әлсіретеді
9. Баттерворт белсенді сүзгілерінің параметрлерін есептеу әдістемесі-жоғарғы және төменгі жиіліктердің.
Белсенді фильтрлер-сигнал спектрін өзгерту және спектрден кейбір жиілік жолағын (өткізу жолағын) бөліп алу қабілетіне ие схемалар. Сүзгіштер: жоғары жиіліктегі сүзгілерге, төмен жиіліктегі сүзгілерге, жолақтық сүзгілерге, бөгейтін (режекторлық) сүзгілерге (reject-ауытқу)
Сүзгілерді қолдану:
ФВЧ-сигналдан тұрақты құрауышты жою.
ФНЧ-гармоникалық құрауыштарды жою.
Ең танымал сүзгілер: Баттерворт, Чебышев, Бессель, эллиптикалық.
Баттерворттың сүзгілерін қарастырайық.
Өткізу жолағында жазық АЧХ және одан тыс жоғары тік АЧХ сипатталады.
Баттерворт сүзгілерінің параметрлерін есептеу коэффициенттер кестесінің көмегімен жүзеге асырылады:
10. Релелік реттеуіштер. Типтік реттеуішті іске асыру
пайдалана отырып ШИМ реттегіштерін курастыру.
Позициялық реттеуіштер реттеудің позициялық Заңын іске асырады.
Астында заңына регулированияподразумевается функционалдық арасындағы байланыс демалыс сигналы (координатой) Хвых реттеуші және оның кіріс координатой Хвх ретінде белгіленген, сондай-ақ ауыспалы режимде.
Позиционным деп атайды реттеу заңы қашан басқарушылық әсер ету объектісі қабылдайды бірқатар тұрақты дискретті мәндері (өзгереді сатылы) байланысты қателер.
Позициялық реттеуіштер реттеуші органның тіркелген ережелердің (позициялардың) біріне ауысуын қамтамасыз ететін басқарушы сигнал қалыптастырады. Мұндай ережелер екі, үш және одан да көп болуы мүмкін. Олардың саны бойынша екі -, үш-және көп позициялы реттеуіштер ажыратылады. Екі позициялы электр реттегіштер кеңінен таралған, үш позициялы сирек қолданылады.
Екі позициялы реттеуіштің маңызды элементі -- Шмитт триггері-тұрақты тепе-теңдіктің өзінің екі күйлерінің бірін ұзақ уақыт сақтайтын ауыстырып қосу құрылғысы және бір күйден екіншісіне сырттан белгі бойынша ауысып отыратын құрылғы болып табылады. Электронды релелік реттеуіштерде мұндай ауыстырып қосу сигналы-келісу сигналы.
Үш позициялы реттеуіштерде екі триггер Шмитт және тиісінше екі кілт бар (сурет. 5.19). Үшпозициялық реттеуіштер екі тұрақты жағдайды -- "көп" және "аз" көрсететін екі позициялыққа қарағанда, үшінші жағдайды -- "норма"қамтамасыз етеді. Үш позициялы реттеуішті орнату-қылқан жапырақты орнатуға мүмкіндік береді.және сезімталдық А.
ШИМ принципі-ендік-импульстік модуляция импульстің жүру жиілігінің тұрақтылығы кезінде импульс енін өзгертуден тұрады. Импульстің амплитудасы өзгеріссіз.
Широтно-импульсное регулирование қолданыс табады, онда талап етіледі реттеуге подаваемую - жүктеме қуаты. Мысалы, тұрақты ток электр қозғалтқыштарын басқару схемаларында, импульстік түрлендіргіштерде, жарықдиодты шамдардың жарықтығын реттеу үшін, ЖК-мониторлар экрандары, смартфондар мен планшеттердегі және т. б. дисплейлер.
Электрондық құрылғылардың қайталама қоректену көздерінің көпшілігі қазіргі уақытта импульстік түрлендіргіштер негізінде құрылады, ендік-импульстік модуляция және D класты төмен (дыбыстық) жиілікті күшейткіштерде, дәнекерлеу аппараттарында, автомобиль аккумуляторларын зарядтау құрылғыларында, инверторларда және т.б. қолданылады.
Ендік-импульстік модулятор
11. Инерциялық жүйедегі реттеуіштер.
Реттеуіш-басқару объектісінің жұмысын бақылайтын және ол үшін басқарушы(реттеуші) сигналдарды шығаратын құрылғы. Реттеуіштер жеке құрылғы түрінде немесе басқарушы құрылғының негізгі бағдарламасында қолданбалы пакет түрінде орындалуы мүмкін. Аппараттық реттегіштерді бөлуге болады:
1.сыртқы энергияның жұмысы үшін пайдалану бойынша; 2.пайдаланылатын сыртқы энергия түрі бойынша:электрлік;пневматикалық;гид равликалық;
аралас. 3.реттелетін параметр түрі бойынша: Температураны, қысымды, деңгейді, шығысты және т. б. реттегіштер. 4.реттеу Заңы бойынша, яғни реттелетін параметр өзгерген кезде уақыт бойынша реттеушілік әсерді өзгерту бойынша (реттеушінің өтпелі сипаттамасы бойынша). Бұл реттеуіштер бағдарламалық пакет түрінде аппараттық типті(аналогтық) және дигиталды болуы мүмкін.
Реттеуіштердің қасиеттері мен типтері
1. P-реттеуші, пропорционалды реттеуші.
P-реттеуіштің беріліс функциясы: Gp (s) = Kp. Реттеуіш объектіге қатенің шамасына пропорционал басқарушы әсер етеді(уб қатесі көп болған сайын y= Кр*е басқару әсері көп).
2. I-реттеуіш, интегралдайтын реттеуіш.
I-реттеуіштің беріліс функциясы: Gi(s) = 1Ti*s. Е қатесінен интегралға пропорционалды басқару әсері:
P-реттегіште оны статикалық деп те атайды, РО жағдайының өзгеруін оның берілген x0 мәнінен "е" реттелетін параметрінің ауытқуына тепе-тең.
Р-реттегіштің артықшылығы-оның тез әрекет етуі (tp реттеудің аз ғана уақыты) және реттеу процесінің жоғары тұрақтылығы.
PID реттеуіште Р және D құрамдастарының есебінен клапан алдымен тез жылу беруді қамтамасыз ете отырып, қатты ашылады, содан кейін қызып кетпес үшін, объектіге қажетті жылу беруді қамтамасыз ете отырып, жабыла бастайды. Сонымен, d құрамдасы реттеуіштің жылдам әрекет етуін ұлғайтады, ал I құрамдасы δ х статикалық қателігін алып тастайды.
12. Берілген құрылғылар. Жылдамдық және интенсивтік.
Берілген құрылғының мақсаты-берілген әсерді автоматты басқару жүйесіне енгізу болып табылады,ол белгілі бір түрде басқарылатын процестің қажетті ағымы туралы ақпаратты қамтиды. Логикалық бағдарламалармен автоматты басқарудың барлық жүйелерінде жұмыс бағдарламасы берілген құрылғыны енгізеді. Берілген әсердің сипаты мен ондағы ақпараттың көлемі берілген құрылғының құрылымын анықтайды. Қарапайым бергіш құрылғылар-кіру шамасы болып табылатын потенциометрлер
орын ауыстыру, ал шығыс электр сигналы (ток, кернеу).
Өнеркәсіпте пайдаланылатын бағдарламалық басқаруы бар автоматты жүйелер әртүрлі және әртүрлі күрделілік дәрежесі бар құрылғылар бар. Кері байланыссыз тұрақты бағдарламасы бар қарапайым АБЖ-да беру құрылғылары ретінде механикалық, электрлік, гидравликалық, сондай-ақ құрамдастырылған болуы мүмкін командоаппараттар қолданылады. Қарқындылық артқышы белгілі бір қарқынмен жылдамдыққа берілген уақыт кезінде сызықтық өзгеретін сигналды қалыптастыруға арналған. Тапсырушының құрылымдық сұлбасы суретте көрсетілген. Сигналдың шығыс сигналының өзгеру қарқыны Q сызықсыз элементтің (НЭ) шектеу деңгейімен және интегратордың (И) тұрақты уақытымен анықталады.
Қарқындылық бергішінің құрылымдық сұлбасы
Салыстырмалы бірліктердегі қарқындылық бергіштің математикалық моделінің параметрлерін анықтаймыз.
Жүктеу қарқыны:
Сызықсыз элементтің шектеу деңгейі): Q=0.9
Зи интегралдаушы звеносының уақыт тұрақтысы:
13. Келісуші элементтер. ЦАП.. Бойынша қағидаттар-
құрылысы және негізгі параметрлері.
Басқару жүйелерінің құрамындағы функционалдық элементтер-датчиктер, реттеуіштер, блоктарды беретін-сигнал түрі, ток түрі, кедергі және қуат және т. б. бойынша әртүрлі болуы мүмкін. Элементтердің осы тобына ток түрін келісетін фазалық детекторлар, сигнал түрін келісетін цифрлық-аналогтық және аналогтық-сандық түрлендіргіштер, кіріс және шығыс кедергілерін келісетін эмиттерлік қайталағыштар, қуат күшейткіштері, гальваникалық бөлгіштер және басқа да элементтер жатады. Келісу функциясын басқа мақсаттарға арналған қалыпты элементтер де орындай алады. Сандық-аналогтық түрлендіргіш-сандық деректерді аналогтық сигналға аударуға арналған құрылғы. Бұл схеманың аналогтық және сандық бөліктері арасындағы көпір. Сат қолдану аясы өте кең. Бұл -- дыбыс күшейткіштері, аудиокодектер, бейне өңдеу, Бейнелеу құрылғысы, деректерді тану жүйесі, датчиктер мен басқа да өлшеу құрылғыларын калибрлеу, қозғалтқыштарды басқару схемасы, деректерді тарату жүйесі, сандық потенциометрлер, бағдарламаланатын радио (SDR) және т.б. Сат жұмыс істеу принципі аналогтық сигналдарды(ток немесе кернеу) қосу болып табылады. Қосу кодтың тиісті разрядының мәніне байланысты нөлге немесе бірлікке тең коэффициенттермен жүргізіледі. ЦАП шығыс сигналы ток, кернеу немесе заряд түрінде болуы мүмкін. Ток шығысы бар түрлендіргіштер негізінен прецизионды және жоғары жиілікті сұлбаларда қолданылады. Сат схемалары резисторлы матрицаның негізінде құрылады, оның көмегімен шығыс кернеуі кіріс санына пропорционал болатын ток немесе кернеуді қосу жүргізіледі. Сат құрамында үш негізгі бөлікті бөліп көрсетуге болады: резисторлы матрица, кіріс санымен басқарылатын электрондық кілттер және шығыс кернеуін қалыптастыратын қосқыш. Сандық-аналогтық түрлендіргіштер кіріс деректерінің типі бойынша тізбекті және параллельге бөлінеді. Биттілігі бойынша жоғары дәлдікпен (үлкен биттілік, N=14) немесе жоғары жылдамдығымен (6-8 разряд) сат бөлінеді. Шығыс сигналы кернеу, ток немесе заряд түрінде болуы мүмкін.
ЦАП және АСТ негізгі параметрлері:
1.Рұқсат ету қабілеті-кванттау сатыларының санын анықтайды:
Салыстырмалы 2 1 1 1 n сұйықтық; сұйықтық; Абсолюттік U N 2 1 оп; ол ЦАП және АСТ -- разрядтық N анықтаушы параметріне байланысты.
2. Қате және сызықсыз:
Ығысу қателігі-координаттардың басталу нүктесінде түрлендіру сипаттамасының ығысуы; Күшейту қателігі (соңғы нүктедегі түрлендіру қателігі) өзгерісті жойғаннан кейін түрлендіргіш сипаттамасының идеалдан ауытқуы; Интегралдық сызықтық емес квантталған сигналдың ығысуды жойғаннан кейін идеалдық сипаттамадан максималды ауытқуы; Дифференциалды сызықтығы-кванттау қадамына ерекшеленетін сигналдардың екі мәнінің реттілігін кіріске бергенде АСТ кіріс кодтарының максималды айырмасы.
3. Жылдамдық (АСТ) -- түрлендірудің максималды жылдамдығы немесе түрлендіру уақыты:
T уст орнату уақыты [мкс] - кіші разрядтың жартысынан аспайтын Шығыс аналогтық шама орнатылғанға дейінгі кіріске цифрлық сигнал беру уақыты; Fд [кГц, МГц] дискреттеу жиілігі немесе Тк кванттау кезеңі [мкс] - үздіксіз сигналдың есептеуін алу жиілігі.
4. Қорек кернеуі Uпит, тірек кернеуі Uоп.
14. Келісуші элементтер. ЦАП. Кодтарды есептеу үлгісі
сандық-аналогтық жүйесінде әсер ету-енгізіледі.
Басқару жүйесінің құрамына сигнал түрі, ток түрі, кедергі, қуат және т. б. бойынша әр текті функционалдық элементтер кіреді, сондықтан элементтерді қосу кезінде олардың сипаттамаларын келісу қажет. Бұл функцияны және Келісуші элементтерді орындайды. Оларға мыналар жатады: ток түрін келісетін фазалық детекторлар, гальваникалық бөлгіштер, ЦАП және АСТ, сигнал түрін келісетін, эмиттерлік қайталағыштар, кіріс және шығыс кедергілерін келісетін, қуат бөлгіштері.
ЦАП. Сат қолдану аясы өте кең. Бұл дыбыс күшейткіштері, аудио кодектер, бейне өңдеу, Бейнелеу құрылғысы, деректерді тану жүйесі, датчиктер мен басқа да өлшеу құрылғыларын калибрлеу, қозғалтқыштарды басқару схемасы, деректерді тарату жүйесі, сандық потенциометрлер, бағдарламаланатын радио (SDR) және т.б.
Жалпы жағдайда сат микросхемасын бірнеше цифрлық кірісі және бір аналогтық кірісі, сондай-ақ аналогтық шығысы бар блок түрінде ұсынуға болады.
Сат жұмыс істеу принципі аналогтық сигналдарды (ток немесе кернеу) қосу болып табылады. Қосу кодтың тиісті разрядының мәніне байланысты нөлге немесе бірлікке тең коэффициенттермен жүргізіледі. ЦАП шығыс сигналы ток, кернеу немесе заряд түрінде болуы мүмкін. Ток шығысы бар түрлендіргіштер негізінен прецизионды және жоғары жиілікті сұлбаларда қолданылады.
15. Келісуші элементтер. АСТ. шартты белгілеу. Жіктелуі, негізгі параметрлері.
Басқару жүйесінің құрамына сигнал түрі, ток түрі, кедергі, қуат және т. б. бойынша әр текті функционалдық элементтер кіреді, сондықтан элементтерді қосу кезінде олардың сипаттамаларын келісу қажет. Бұл функцияны және Келісуші элементтерді орындайды. Оларға мыналар жатады: ток түрін келісетін фазалық детекторлар, гальваникалық бөлгіштер, ЦАП және АСТ, сигнал түрін келісетін, эмиттерлік қайталағыштар, кіріс және шығыс кедергілерін келісетін, қуат бөлгіштері.
Аналогты-сандық түрлендіргіш (АСТ) - кернеуді екілік сандық кодқа түрлендіретін электрондық құрылғы. АСТ жұмысында негізгі операцияларды атап көрсетуге болады: кіріс және эталондық кернеулерді салыстыру, деңгей нөмірін анықтау, берілген кодта Шығыс санын қалыптастыру. АСТ екі негізгі түрге бөлінеді: параллель және дәйекті әрекет.
УГО
АСТ параметрлері: статикалық, динамикалық, шуыл.
Статикалық параметрлер
Рұқсат ету қабілеті-АСТ шығысындағы кодтық комбинациялардың ең көп санына кері шама. Рұқсат ету қабілеті пайызбен, разрядтарда немесе децибелдерде көрсетіледі және қол жетімді дәлдік тұрғысынан АСТ-ның әлеуетті мүмкіндіктерін сипаттайды. Мысалы, 12 биттік АСТ 14096 немесе толық шкаладан 0,0245%, немесе -72,2 дБ рұқсат ету қабілеті бар.
Динамикалық параметрлер
Дискретизацияның (түрлендірудің) ең жоғарғы жиілігі - таңдалған АСТ параметрі берілген шектерден шықпайтын сигналдың таңдау мәндерінің пайда болуы болатын ең үлкен жиілік. Секундта таңдау санымен өлшенеді. (Tпр) түрлендіру уақыты - дискретизация импульсінің басынан немесе түрлендірудің басталуынан шығуда осы іріктемеге сәйкес келетін тұрақты код пайда болғанға дейін есептелетін уақыт. Іріктеу (байқау) уақыты - бір таңдау мәні пайда болатын уақыт.
16. Келісуші элементтер. Тізбекті АСТ шот.
Басқару жүйесінің құрамына сигнал түрі, ток түрі, кедергі, қуат және т. б. бойынша әр текті функционалдық элементтер кіреді, сондықтан элементтерді қосу кезінде олардың сипаттамаларын келісу қажет. Бұл функцияны және Келісуші элементтерді орындайды. Оларға мыналар жатады: ток түрін келісетін фазалық детекторлар, гальваникалық бөлгіштер, ЦАП және АСТ, сигнал түрін келісетін, эмиттерлік қайталағыштар, кіріс және шығыс кедергілерін келісетін, қуат бөлгіштері.
Бұл түрлендіргіш бір-бірімен жақындатылған тізбекті АСТ-ның типтік үлгісі болып табылады және компаратордан, есептеуіштен және ЦАП-тан тұрады (сурет. 3). Компаратордың бір кіруіне кіріс сигналы, ал екіншісіне - сат кері байланыс сигналы түседі
Тізбекті шоттың АСТ-ы.
Түрлендіргіштің жұмысы гти-дің тактикалық импульстерінің генераторынан түсетін импульстердің жиынтық санын қосатын есептеуішті қосатын іске қосу импульсі кірісінен басталады. Есептеуіштің Шығыс коды оны Uос кері байланыс кернеуіне түрлендіруді жүзеге асыратын сат беріледі. Қайта құру процесі кері байланыс кернеуі кіріс кернеуімен салыстырылып, өзінің шығу сигналымен тактілік импульстердің есептеуішке түсуін тоқтататын компаратор ауысқанға дейін жалғасады. Компаратордың 1-ден 0-ге ауысуы түрлендіру процесін аяқтауды білдіреді. Түрлендіруді аяқтау сәтіндегі кіріс кернеуіне пропорционалды Шығыс коды есептеуіштің шығуынан есептеледі.
Таңдау-Сақтау құрылғысыз жұмыс істеген кезде апертуралық уақыт түрлендіру уақытымен сәйкес келеді. Нәтижесінде, түрлендіру нәтижесі кіріс кернеуінің пульсациясына өте байланысты. Жоғары жиілікті пульсация болған кезде Шығыс кодының орташа мәні кіріс кернеуінің орташа мәніне байланысты емес. Бұл таңдалған-сақтау құрылғысынсыз осы типті АСТ тұрақты немесе баяу өзгеретін кернеулермен жұмыс істеу үшін жарамды екенін білдіреді, олар қайта құру кезінде түрлендіру квантының мәнінен артық емес өзгереді.
Осылайша, тізбекті есептегі АСТ ерекшелігі бірнеше килогерцке жететін дискретизацияның шағын жиілігі болып табылады. Бұл кластағы АСТ-ның артықшылығы түрлендірудің үрдісінің жүйелі түрде орындалуының сипаттамасымен анықталатын салыстырмалы қарапайымдылығы болып табылады.
17. Келісуші элементтер. АСТ теңдеуі-салыстырушы.
Басқару жүйесінің құрамына сигнал түрі, ток түрі, кедергі, қуат және т. б. бойынша әр текті функционалдық элементтер кіреді, сондықтан элементтерді қосу кезінде олардың сипаттамаларын келісу қажет. Бұл функцияны және Келісуші элементтерді орындайды. Оларға мыналар жатады: ток түрін келісетін фазалық детекторлар, гальваникалық бөлгіштер, ЦАП және АСТ, сигнал түрін келісетін, эмиттерлік қайталағыштар, кіріс және шығыс кедергілерін келісетін, қуат бөлгіштері. АСТ керемет теңдестіру өте танымал. АСТ іске қосылған кезде компаратор кіріс (түрлендірілетін) кернеуін бастапқы сәтте 0-ге тең сат шығуынан түсетін кернеумен салыстыра бастайды. Компаратор "үлкен" сигналын шығарады, ол бойынша басқару құрылғысы коэффициенттің мәнін белгілейді, сол арқылы '1'сат аға разрядын белгілей отырып. Осыдан кейін компаратор кіріс кернеуін сат шығысынан түсетін кернеумен қайта салыстырады. Егер кіріс кернеуі тағы да ЦАП-дан кернеу көп болса, онда компаратор қайтадан "көбірек" сигналын шығарады және басқару құрылғысы коэффициент орнатады, осылайша ЦАП келесі разряды қосылады. Әйтпесе, егер өлшенетін кернеу ЦАП кернеуінен аз болса, онда басқару құрылғысын орнатады . Мұндай операциялар сат барлық разрядтары сұралғанша қайталанады. Процедура аяқталғаннан кейін басқару құрылғысынан КАТ-ға баратын барлық желілерде олардың әрқайсысында кернеудің болуы немесе болмауы түріндегі коэффициенттер қалыптастырылады. Алынған коэффициенттер, яғни екілік код шығу тіркеліміне және одан әрі алмасу хаттамасына сәйкес компьютерге (процессор) жазылады. Мұндай АСТ-ның негізгі қателігі анықталады:
- компаратордың соңғы сезімталдығымен, сат-да кедергіні дайындау қателіктерімен және разрядтардың шектеулі санымен-аддитивті қателік құраушысы; ЦАП жұмыс тогының қателігі-қателіктің мультипликативті құраушысы. Сондықтан жалпы жағдайда АСТ-ның негізгі қателігі екіталай формуламен анықталатын шекті рұқсат етілген салыстырмалы қателікпен нормаланады. Екілік теңдеудің АСТ динамикалық сипаттамасы түрлендіру циклінің ұзақтығы немесе кері шама - түрлендіру жиілігі болып табылады.
18. Келісуші элементтер. Параллельді есептегі АСТ-
енгізілу жумыс принципі.
АСТ, ағылш. Analog-to-digital converter кіріс аналогтық сигналын Дискреттік кодқа (сандық сигнал) түрлендіретін құрылғы.
Аналогты-сандық түрлендіргіштер (АСТ) қазіргі заманғы ғылым мен техниканың әр түрлі салаларында кеңінен қолданылады. Олардың негізінде түрлендіргіштер мен генераторлар құрылады. Ис жүзінде кез келген функциялар, цифрлық басқарылатын Аналогты тіркеуші қазіргі уақытта АСТ өндіру технологиясының үш түрі қолданылады: модульдік,гибридті және жартылай өткізгіш. Бұл ретте АСТ жартылай өткізгішті интегралды схемалар (ИС) өндірісінің үлесі олардың жалпы шығарылу көлемінде үздіксіз өседі және жақын болашақта модульдік және гибридті орындауларда тек өте үлкен шашыраңқы қуаты бар өте жоғары және өте жоғары әсер ететін түрлендіргіштер шығарылады.
Үздіксіз сигналдарды дискретизациялау негізінде оларды өлшенген мандердин косындысы, мұнда aj-уақыттың дискретті сәттеріне бастапқы сигналды сипаттайтын есептемелер; fj(t) - сигналды оның есептеулері бойынша қалпына келтіру кезінде пайдаланылатын элементарлық функциялар жиынтығы. АСТ жіктелуі: Қазіргі уақытта кернеу-код түрлендірудің көптеген әдістері белгілі. Бұл әдістер бір-бірінен әлеуетті дәлдікпен, түрлендіру жылдамдығымен және аппараттық іске асыру күрделілігімен ерекшеленеді. Аналогты-сандық түрлендіргіштер: параллельді, тізбекті, интегралдаушы және тізбекті-параллель болып бөлінеді. Төменде 3-разрядты АСТ параллель әдісі:
19. Келісуші элементтер. Конвейерлік үлгідегі АСТ және
Интерфеис
АСТ, ағылш. Analog-to-digital converter кіріс аналогтық сигналын Дискреттік кодқа (сандық сигнал) түрлендіретін құрылғы.
Аналогты-сандық түрлендіргіштер (АСТ) қазіргі заманғы ғылым мен техниканың әр түрлі салаларында кеңінен қолданылады. Олардың негізінде түрлендіргіштер мен генераторлар құрылады. Ис жүзінде кез келген функциялар, цифрлық басқарылатын Аналогты тіркеуші қазіргі уақытта АСТ өндіру технологиясының үш түрі қолданылады: модульдік,гибридті және жартылай өткізгіш. Бұл ретте АСТ жартылай өткізгішті интегралды схемалар (ИС) өндірісінің үлесі олардың жалпы шығарылу көлемінде үздіксіз өседі және жақын болашақта модульдік және гибридті орындауларда тек өте үлкен шашыраңқы қуаты бар өте жоғары және өте жоғары әсер ететін түрлендіргіштер шығарылады.
Үздіксіз сигналдарды дискретизациялау негізінде оларды өлшенген мандердин косындысы, мұнда
aj-уақыттың дискретті сәттеріне бастапқы сигналды сипаттайтын есептемелер; fj(t) - сигналды оның есептеулері бойынша қалпына келтіру кезінде пайдаланылатын элементарлық функциялар жиынтығы.
Конвейерные АЦП. Көпсатылы АСТ жылдам әрекет етуін кіріс сигналын көпсатылы өңдеу конвейерлік принципін қолдана отырып арттыруға болады. Көп сатылы АСТ (күріш. 1.2) басында АСТ түрлендіргішімен шығатын сөздің жоғары разрядтарын қалыптастыру жүргізіледі, содан кейін сат шығыс сигналын орнату кезеңі өтеді. Бұл интервалда АЦП2 қарапайым. Екінші кезеңде қалдық өзгергенде АСТ 2 түрлендіргішімен АСТ 1 тоқтап қалады. Түрлендіргіш сатылары арасында аналогтық және сандық сигналдардың кідіріс элементтерін енгізгенде, 8-разрядты нұсқасының сұлбасы суретте келтірілген конвейерлік АСТ аламыз.
20. Таңдау және сақтау құрылғылары. Мақсаты, параметрлері.
Ақпаратты жинау және оны кейіннен түрлендіру кезінде аналогтық сигналдың мәнін кейбір уақыт сәтінде белгілеу қажет. Аналогты-цифрлік түрлендіргіштердің кейбір түрлері, мысалы, дәйекті жақындау, егер олардың кіріс сигналы түрлендіру кезінде бекітілмеген болса, мүлдем күтпеген қателер бере алады. Цифр-аналогтық түрлендіргіштердің кіріс кодын ауыстырғанда разрядтарды орнатудың бірмездігінен шығу кернеуінің шығарындылары байқалады. Бұл құбылысты жою үшін орнату кезінде сат ЦАТ шығыс сигналын да тіркеу қажет. Таңдау және сақтау құрылғылары (ТСҚ) (бақылау - сақтау) құрылғылары таңдау (бақылау) уақытының интервалында кіріс аналогтық сигналын шығуда қайталауы, ал режимді сақтауға ауыстырған кезде таңдау сигналы түскенге дейін Шығыс кернеуінің соңғы мәнін сақтауы тиіс.Қарапайым ТСҚ схемасы:
ТСҚ негізгі сипаттамалары: Дәлдік сипаттамалары. 1)UСМ нольінің жылжу кернеуі, ол ОК1 нольінің іс жүзінде жылжуымен анықталады. 2) Сгр берілген сыйымдылығы кезінде бекітілетін кернеудің дрейфі: dUвых dt= I р Сгр, мұнда Ір - конденсатор разрядының тогы. Ол конденсатор мен коммутатордың ағу токтарынан, сондай-ақ ОК2 күшейткішінің кіріс тогынан құралады.
Берілген ток кезінде дрейфтің шамасын Сх конденсаторының сыйымдылығын арттыру арқылы азайтуға болады. Алайда, бұл схеманың динамикалық сипаттамаларын нашарлатады.
Динамикалық сипаттамалары.
1)Tв таңдау уақыты ең қолайсыз жағдайларда сақтау конденсаторының зарядының процессі берілген рұқсат деңгейі бар кіріс кернеуінің шамасына дейін қанша уақытқа созылатынын анықтайды. Бұл уақыт Схр сыйымдылығына пропорционалды.
21. Ерекшеліктері құру бірканальных және көпдеректерді жинаудың сандық жүйелері. Бойынша ұсыныстар және АСТ пайдалану.
Ақпаратты жинаудың көп арналы жүйесін құрудың дәстүрлі тәсілі бір элементтердің ең көп саны әр түрлі датчиктерден ақпаратты өңдеуге қатысатындай болады. Бұл тәсіл ақпаратты жинау жүйесінің құраушылары дискретті элементтерге салынған және өте қымбат болған кезде айқын экономикалық артықшылықтарға ие болды.
Кірісіндегі Аналогты коммутаторы бар көп арналы деректер жинау жүйесі. Ақпаратты жинау мен өңдеудің көп кіріс жүйелерін жобалау кезінде кездесетін әдеттегі проблема барлық аналогтық сигналдарды бір шкалаға келтіру болып табылады. Бір датчиктен екіншісіне ауысу кезінде аналогтық сигналдарды өңдеу арнасының әртүрлі датчиктері үшін ортақ бір датчиктерді қолданған кезде кіріс күшейткішінің күшейту коэффициентін өзгерту, ал кейде арнаның жекелеген тораптарын түрлендіру функцияларын қайта құру қажет. Бұл схеманы үлкен, күрделі етеді. Аналогтық сигналды өңдеудің бір арнасын пайдаланған кезде әртүрлі датчиктерден сигналдарды ауыстырып қосу сигналдар тікелей датчиктерден түсетін аналогтық коммутатордың көмегімен жүзеге асырылады. Мұндай сигналдардың деңгейлері, әдетте, аз. Бұл электронды коммутаторларды, кілттердің қалдық параметрлерін, коммутациялық кедергілер бұл жағдайда пайдалы сигналмен шамамен бір деңгейде болатын электрондық коммутаторларды пайдалану мүмкін емес. Механикалық коммутаторларды қолдану, мысалы, реле, схеманы күрделендіреді, оның жұмысының сенімділігін азайтады. Мұндай құрылымның жалғыз артықшылығы қандай да бір себеппен кіріс коммутаторын аналогтық сигналдардың көздеріне жақын, бірақ қалған аппаратурадан салыстырмалы үлкен қашықтықта орналастыруға ыңғайлы болған кезде көрінеді. Мұндай жүйені құру бір жерде орналасқан датчиктер саны көп болған кезде орынды және аналогтық датчиктер мен жинау жүйесі арасындағы байланыс желілерінің санын азайтуға мүмкіндік береді. Бұл жағдайда барлық датчиктерден аналогтық сигналдарды беру дәлдігіне арнайы эталондық аналогтық сигналды қолдана отырып, жай калибрлеу арқылы бір ортақ байланыс желісі бірдей әсер етеді.
Егер деректерді өңдеудің сандық жүйесі ретінде есептеу техникасының элементтері пайдаланылса, онда мұндай құрылым шеңберінде бағдарламалау күшейткішін берудің ауқымды коэффициентін автоматты түрде таңдау арқылы кіріс арналары кеңінен қолданылады. Бұл жүйе әр түрлі датчиктерден сигналдардың динамикалық сипаттамаларына автоматты түрде бейімделуге мүмкіндік береді.
Таңдау бойынша ұсыныстар:
а) АСТ толық кіріс диапазонын қолдану. Егер кіріс сигналы 0-5 кіріс диапазоны бар АСТ қолданған кезде 1-ден 3,5 В-ға дейін өзгерсе, түрлендіргіш қателігі іс жүзінде артады. Сигналды алдын ала масштабтау керек;
б) тірек қоректендірудің жақсы көздерін пайдалану. Тірек кернеуінің температуралық және уақытша дрейфтері күшейту қателігі ретінде көрінеді, сондықтан ең төменгі деңгейде ұстап тұру керек;
в) кіріс сигналының өзгеру жылдамдығына назар аудару. Егер кіріс сигналының сипаты күтпеген болса, таңдау және сақтау құрылғысын пайдалану керек.);
г) сандық және аналогтық жүйелердің жекелеген жалпы сымдарын қолдану. Сандық сигналдар жалпы сымдарда үлкен ток шығарындыларын жасайды. Схеманың аналогтық және сандық компоненттерінің жалпы сымдары бөлек болуы тиіс және тек бір ортақ нүктеде қосылуы тиіс;
д) кедергіні азайту қажет, сондай-ақ схемалардың жүктеме сипаты туралы ұмытпау керек. Жер контурларынан, конденсаторларды пайдалану арқылы синфазалы нысаналардан туындайтын кіріс аналогтық сигналдың қателіктерін азайтуға ұмтылу керек
22. Келісуші элементтер. Фазалық детекторлар схемасы.
Әдетте, антеннаның кіріс кедергісі электр беру желілерінің тән кедергісіне сәйкес келмейді, сондықтан вибратор мен электр беру желісі арасында келісуші және өзгеруші элементтерді қосу қажет болады. Төменде келісуші элементтің әртүрлі мүмкіндіктері талқыланады. T-тәрізді КЕЛІСУ. T-пішінді сәйкестендіру тізбегі VHF диапазонында ең қарапайым болып табылады және антеннаның кіріс кедергісі сызықтың тән кедергісінен аз болған жағдайда қолданылады.
Суретте. 1-35 Т-тәрізді схеманың құрылысы мен өлшемдерін көрсетеді. Жарты толқындық вибратордағы қарсыласу вибратордың ұштарында максималды болып қалады (есте сақтаңыз, кернеу жарты толқындық вибратордың ортасында ең төменгі деңгейде болады, ал кернеу антинодтары вибратордың ұштарында орын алады, демек, T-тәрізді сəйкес схеманың принципі анық болады).
Фазалық детектор, фазалық салыстырмалы (PD) - тең немесе жақын жиіліктердің екі кіріс сигналдарының фазаларын салыстыратын электрондық құрылғы.
PD сигналының екі сигналы фазалармен салыстыруды қажет етеді, оның фазалық ауытқуының белгілі бір ауқымындағы кіріс сигналдарының фазалық айырмашылығының монотонды функциясы болып табылатын PD шығысындағы сигнал генерацияланады.
Фазалық құлыпталған циклдар жүйесінде, жиіліктегі синтезаторлар, радиоқабылдағыш жабдықтар, шпиндельді жылдамдықты тұрақтандырғыштар, мысалы, қатты дискілер және т.б. ФД типтері:
ЕРЕКШЕЛІК НЕМЕСЕ (EXCLUSIVE OR)
Қарапайым FD - EXCLUSIVE OR логикалық элементі.
Осындай фазалық детектор фазалық айырмашылық белгісіне сезімтал емес, сондықтан фазалық айырмашылыққа шығу сигналының біртұтас тәуелділігін алу үшін сигналдардың біреуі мөрлер үшін оңтайлы түрде {\ displaystyle \ pi 2} \ pi 2 тең болуы тиіс. Осы сүзгінің шығуы кезінде импульстің орташа мәнін алу үшін, төмен өткізгіштік сүзгі (LPF) орнатылған. Кіріс сигналдарының фронттары арқылы іске қосылатын ФД. Осы түрдегі FD кіріс сигналдарының фронтының салыстырмалы жағдайына сезімтал. Мысалы, егер A сигналы B сигналынан алшақ болса, онда осы ПД шығуында оң полярлық импульстар фаза айырмашылығына пропорционалды түрде.
23. Датчиктердің жіктелуі. Датчиктер-генераторлар және датчик--модуляторлар.
Датчиктер (көбінесе әдебиеттегі түрлендіргіштер деп те аталады), яғни датчиктер көптеген автоматтандыру жүйелерінің элементтері болып табылады - олар бақыланатын жүйенің немесе құрылғының параметрлері туралы ақпаратты алу үшін пайдаланылуы мүмкін.
Пайдаланылатын датчиктер өте әртүрлі және түрлі критерийлер бойынша жіктелуі мүмкін:
Кіріс (өлшенген) мәнінің түріне байланысты: механикалық қондырғы датчиктері (сызықты және бұрыштық), пневматикалық, электрлік, шығыс өлшеуіштері, жылдамдық сенсорлары, жеделдету, күштер, температура, қысым және т.б.
Датчиктерді 3 классқа жіктеуге болады:
- аналогтық датчиктер, яғни кіріс шамасының өзгеруіне пропорционалды аналогтық сигнал шығаратын датчиктер;
- сандық датчиктер, импульстер тізбегі немесе екілік сөз;
- екі деңгейдің ғана сигналын шығаратын екілік (екілік) датчиктер: "қосулыөшірулі" (басқаша айтқанда, 0 немесе 1); өзінің қарапайымдылығының арқасында кең таралған.
Генераторлық датчиктер кіріс шамасын x электр сигналына тікелей түрлендіруді жүзеге асырады. Мұндай датчиктер кіріс (өлшенетін) шамасының көзінің энергиясын бірден электрлік сигналға түрлендіреді, яғни олар электр энергиясының генераторлары ретінде (мұндай датчиктердің атауы қайдан және олар электр сигналын жасайды).Электр энергиясының қосымша көздері мұндай датчиктердің жұмысы үшін принципті талап етілмейді (дегенмен қосымша электр энергиясы датчиктің шығу сигналын күшейту, оны сигналдардың басқа түрлеріне түрлендіру және басқа мақсаттар үшін қажет болуы мүмкін). Генератор болып термоэлектрлік, пьезоэлектрлік, индукциялық, фотоэлектрлік және датчиктердің көптеген басқа түрлері табылады.
Модулятор (лат . modulator-ырғақты сақтайтын) - берілетін (ақпараттық) сигналдың өзгеруіне сәйкес салмақ түсіретін сигнал параметрлерін өзгертетін құрылғы. Бұл процесс модуляция деп аталады, ал берілетін сигнал модуляциялаушы.
Басқарушы параметрлерге байланысты модуляторлар ампитудалық,фазалық,жиіліктік,квадр аттық,т.б. бөлінеді. Егер тасымалдаушы импульстік сигналдар болса, онда оларды амплитудалық-импульстік, жиіліктік-импульстік, уақыт-импульстік және ендік-импульстік модуляторлардың көмегімен модуляциялайды. Модуляторлардың жұмыс сапасы оның сипаттамаларының сызығымен анықталады.
Модулятор радиобайланыс, радио және телехабар тарату құрылғыларының құрамдас бөліктерінің бірі болып табылады.
24. Сандық жылжу датчиктері және фото жылдамдығы-
электр түрлері. Құрылымның жіктелуі мен ерекшеліктері
және пайдалану.
Оптикалық (фотоэлектрлік) датчиктер.Аналогтық және дискретті оптикалық датчиктер бар. Аналогтық датчиктерде шығу сигналы сыртқы ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Ұқсас жұмыстар
Пәндер
- Іс жүргізу
- Автоматтандыру, Техника
- Алғашқы әскери дайындық
- Астрономия
- Ауыл шаруашылығы
- Банк ісі
- Бизнесті бағалау
- Биология
- Бухгалтерлік іс
- Валеология
- Ветеринария
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Дін
- Ет, сүт, шарап өнімдері
- Жалпы тарих
- Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
- Журналистика
- Информатика
- Кеден ісі
- Маркетинг
- Математика, Геометрия
- Медицина
- Мемлекеттік басқару
- Менеджмент
- Мұнай, Газ
- Мұрағат ісі
- Мәдениеттану
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
- Педагогика
- Полиграфия
- Психология
- Салық
- Саясаттану
- Сақтандыру
- Сертификаттау, стандарттау
- Социология, Демография
- Спорт
- Статистика
- Тілтану, Филология
- Тарихи тұлғалар
- Тау-кен ісі
- Транспорт
- Туризм
- Физика
- Философия
- Халықаралық қатынастар
- Химия
- Экология, Қоршаған ортаны қорғау
- Экономика
- Экономикалық география
- Электротехника
- Қазақстан тарихы
- Қаржы
- Құрылыс
- Құқық, Криминалистика
- Әдебиет
- Өнер, музыка
- Өнеркәсіп, Өндіріс
Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.
Ақпарат
Қосымша
Email: info@stud.kz