Общие сведения. В зависимости от принципа действия все элементы автоматики разделяются на два вида: элементы непрерывного действия(аналоговые) и дискретные

В зависимости от принципа действия все элементы автоматики разделяются на два вида: элементы непрерывного действия (аналоговые) и дискретные. В среде дискретных элементов различают цифровые и релейные. Элементы непрерывного действия работают с сигналом, вид которого изображен на рис. 2.1.

Рис. 2.1. Непрерывный (аналоговый) сигнал:

U (t) – напряжение; t – время

Дискретные элементы работают с сигналами, вид которых представлен на рис. 2.2, а и б.

а б

Рис. 2.2. Дискретные сигналы (а – цифровой, б – релейный)

По физическим принципам действия все элементы могут быть разделены: на механические, тепловые (термоэлементы), электрические, маг­нитные, электромагнитные, электронные, прочие (химические, радиационные и т.д.).

По величине выходной мощности различают элементы: малой мощности (до 10 Вт), средней мощности (от 10 до 100 Вт), большой мощности (более 100 Вт).

По виду и форме преобразования энергии сигнала элементы
делятся:

· на пассивные – энергия выходного сигнала обеспечивается только за счет величины энергии входного сигнала (рис. 2.3).

Рис. 2.3. Пассивный элемент:

x и y – входной и выходной сигналы;
∆ W –потери энергии в элементе

Энергетическая характеристика пассивного элемента:

W_y = W_x – ∆ W, (2.1)

где W_x и W_y – энергия входного и выходного сигналов;

· активные – имеется дополнительный источник энергии (или несколько источников). Входной сигнал управляет передачей элементом энергии выходного сигнала от источника к получателю информации.
В активных элементах, таким образом, возможно усиление мощности (рис. 2.4).

Рис. 2.4. Активный элемент:

W _и – энергия получаемая от дополнительного источника

Энергетическая характеристика активного элемента:

(2.2)

· генераторные – происходит непосредственное преобразование энергии одного вида в энергию другого вида (тахогенератор, термоэлектрический датчик, пьезодатчик, и т. д.);

· параметрические – энергия входного сигнала затрачивается на изменение одного из параметров элемента (сопротивление, емкость, индуктивность и т.д.);

· реверсивные – изменяют знак сигнала на противоположный (полярность постоянного тока или напряжения, фаза переменного тока или напряжения, направление перемещения и т.д.);

· нереверсивные – сохраняют знак выходного сигнала неизменным? независимо от изменений знака входного сигнала.

Все элементы предназначены для выполнения соответствующих операций с сигналами:

1. Преобразование контролируемой величины в сигнал, однозначно связанный с информацией об этой величине (чувствительные элементы, датчики).

2. Преобразование сигнала одного вида энергии в сигнал другого вида энергии (электрический в неэлектрический, неэлектрический в электрический и т.д.).

3. Преобразование сигналов по величине энергии (усилители, делители мощности).

4. Преобразование сигнала по его виду – аналоговый в дискретный и наоборот (аналого-цифровые преобразователи и цифроаналоговые преобразователи).

5. Преобразование сигнала по виду тока – сигнал постоянного тока в сигнал переменного тока и наоборот (модуляторы и демодуляторы) (рис. 2.5).

а – модулятор б – демодулятор

Рис. 2.5. Преобразование сигнала по виду тока:

U_x и U_y – напряжения входного и выходного сигналов; t – время

6. Функциональное преобразование сигналов (счетно-решающие элементы, функциональные элементы, микропроцессоры, компьютеры и т.д.).

7. Сравнение сигналов и создание командно-управляющего сигнала (компараторы, нульорганы).

8. Выполнение логических операций с сигналами (логические элементы с различным функциональным назначением, например, рис. 2.6)

Рис. 2.6. Примеры логических элементов:

x ₁, x ₂ – входные сигналы; y –выходной сигнал;
Э – элемент

9. Распределение одного сигнала по различным цепям (распределители, коммутаторы, общая шина).

10. Хранение сигналов (элементы памяти, накопители информации, все виды носителей информации).

11. Создание программных сигналов (контроллеры, командоаппараты, микропроцессоры, компьютеры).

12. Формирование управляющего воздействия для объекта управления на основе поступившего сигнала (исполнительные элементы или органы).