3.0 Технічні засоби та елементи систем автоматики

Засоби систем автоматики включають прилади та технічні пристрої, що виконують функції отримання, передачі та перетворення контрольної інформації, формування командної інформації та використання її дії на технологічний процес.

За функціональними ознаками засоби систем автоматики поділяють на групи:

1. Отримання інформації про стан технологічного процесу . До них відносять вимірювальні, нормуючі перетворювачі, які використовуються для контролю процесу, що керується.

2. Приймання, перетворення та передачі інформації за каналом зв’язку. До них відносять пристрої для передачі інформації на відстань (пристрої телемеханіки).

3. Перетворення, зберігання та обробки інформації, формування команд керування, зв’язку з оперативним персоналом. До них відносять функціональні перетворювачі, логічні пристрої, реле, програмні пристрої, регулятори, за датчики, обчислювальні пристрої та комплекси.

4. Використання командної інформації для дії на об’єкт, що керується. До них відносять виконавчі пристрої з підсилювачами, пристрої відображення інформації.

3.1 Датчики

Датчик – пристрій, який призначений для перетворення інформації, що поступає на його вхід у вигляді деякої фізичної величини, в іншу функціональну величину, для подальшого використання в елементах автоматичних систем.

Датчики складаються з чутливого та перетворюючого елементів (або тільки з чутливого елементу).

Датчики перетворюють неелектричну величину х в електричну або електричну в електричну, або неелектричну в неелектричну. За родом енергії вихідної величини датчики поділяються на:

• електричні;

• неелектричні.

Електричні датчики за принципом дії поділяються на:

- параметричні (реагують на фізичний параметр) – до них відносять: контактні, реостатні, потенціометричні, тензодатчики, терморезистори, ємкісні, індуктивні, електронні, фоторезист орні та ін. Вимагають застосування додаткового джерела живлення;

- генераторні (виробляють фізичний сигнал) - до них відносять: термоелектричні (термопари), індукційні, п’єзоелектричні, вентильні фотоелементи та ін. Їм не потрібне додаткове джерело живлення.

Неелектричні поділяються на механічні, пневматичні, гідравлічні та ін.

За точністю датчики повинні відповідати класам:

0,25; 0,4; 0,6; 1,0; 1,5; 2,5 та 4,0

Датчики класифікуються за різними ознаками, але перед усім за видом величини, що вимірюється, та принципом дії.

№ п/п	Величина, що вимірюється	Тип датчика
		неелектричні		електричні
		механічні	гідравлічні (пневматичні)	потенціометр.	тензометричн.	індуктивні	терморезисторні	ємкісні	фоторесисторні	електронні	індукційні	П’єзоелектричні	термоелектричні	датчики Холла	Фотоелектричні+
1	Переміщення	+	+	+	+	+	-	+	-	+	-	-	-	+	+
2	Рівень	+	+	+	-	+	-	-	-	-	-	-	-	-	-
3	Швидкість	+	+	-	-	-	+	+	-	-	+	-	-	-	+
4	Прискорення	+	-	-	+	-	-	-	-	-	+	+	-	-	-
5	Сила	+	-	+	+	+	-	+	+	+	+	+	-	+	-
6	Тиск	+	+	-	+	+	-	+	-	+	-	+	-	+	-
7	Момент	-	+	+	+	+	-	+	+	-	-	-	-	-	+
8	Вологість	-	-	-	-	-	+	+	-	-	-	-	+	-	-
9	Температура	-	-	-	-	+	+	-	+	-	-	-	+	-	+
10	Витрати речовини	-	+	+	+	+	-	-	+	-	+	-	-	-	-
11	Вібрація	-	-	+	+	+	-	+	-	-	+	+	-	+	-

+ - застосовується;

- - не застосовується.

Основні характеристики датчиків.

1. Статична характеристика – залежність вихідної величини від вхідної y=f(x).

2. Чутливість (коефіцієнт перетворення) – відношення вихідної величини до вхідної величини:

k = y/x – для датчиків з лінійною статичною характеристикою;

k=dy/dx – для датчиків з нелінійною характеристикою (диференційна чутливість).

3. Межа чутливості – мінімальна величина на вході датчика, що викликає зміну його вихідної величини. (Залежить від внутрішніх та зовнішніх факторів – тертя, люфту, гістерезисну, перешкод).

4. Похибка:

- абсолютна – різниця між дійсним значенням вихідної величини та розрахунковим значенням (y = y’ –y);

- відносна -  = y100%/y.

5. Динамічна характеристика залежність вихідної величини від вхідної в перехідний період.

6. Вихідна потужність.

7. Вихідний опір.

0. 3.1.1 Неелектричні датчики

а) механічні датчики

Чутливий елемент таких датчиків знаходиться в стані силового замикання з джерелом інформації. До них відносять: щупи, стержні, полозки, котки та ін.

Проміжний вид даного типу датчиків є механічні датчики з контактом (механічний чутливий елемент діє на електричний контакт).

б) гідравлічні та пневматичні датчики

Перетворюють величини різної фізичної природи, що контролюються та керуються, в сигнали, які змінюють гідравлічний або пневматичний стан робочої речовини датчика.

Чутливим елементом в них є еластичні або пружні мембрани (дають можливість вимірювати тиск 10⁴...10⁸ Па), сильфони (працюють в основному на стискання – діапазон вимірювання 0,1...10⁵ кПа), трубчасті пружини, поплавки, термометричні балони та діафрагми.

Поплавкові датчики використовують для вимірювання витрат рідини (ротаметри).

3.1.2 Електричні датчики

а) потенціометричні датчики

Використовуються для перетворення лінійного (х) або кутового () переміщення (вхідна величина) в електричний сигнал постійного або змінного струму (вихідна величина).

К онструктивно складаються з каркасу (прямокутного або кругового) обмотки (константан, манганін, ізабелін, нікелін) та движка.

U₂=IR_x=U₁R_x/R_n= U₁x/l=kx

В системах автоматики також застосовуються непроволочні (плівкові) потенціометри – плівка з благородного металу (родія) нанесена на склі.

б) тензометричні датчики

Використовують для вимірювання переміщень – деформації деталей. Принцип дії базується на явищі тензоефекту – зміни величини активного опору провідникового або напівпровідникового матеріалу під дією прикладених до них механічних напружень. Основна їх характеристика – коефіцієнт тензочутливості – відношення зміни опору до зміни деформації:

у провідникових - k2, у напівпровідникових - k100.

Тензорезистори поділяють на :

- проволочні на паперовій і плівковій основі;

- фольгові прямокутні та розеточні;

- напівпровідникові.

Для проволочених допустимий струм складає 30 мА, а для фольгових – 0,5А. Максимальна відносна деформація не перевищує 0,3%.

При вимірюваннях вмикають за потенціометричною (а) або мостовою (б) схемами.

а) б)

Використовують при вимірюваннях зусиль, тиску, моменту.

в) електромагнітні датчики

Принцип дії оснований на зміні індуктивності (L) магнітної системи під дією вхідною величини (переміщення, деформації, рівня, тиску і т.д.)

За видом перетворення електромагнітні датчики поділяються на:

• індуктивні;

• трансформаторні;

• магніто пружні;

• індукційні.

1. Індуктивні датчики – перетворюють зміну керованої величини в зміну індуктивного опору обмотки.

Чутливість

Статична характеристика має згини (точки А та В). На практиці ₀ вибирають в середині АВ.

Д ля плоских пристроїв вхідне переміщення допускається 0,01...5 мм, а для соленоїдних від 3 до 100 мм.

Індуктивні датчики можуть виконуватись нереверсивними і реверсивними (два послідовно з’єднаних нереверсивних).

2. Трансформаторні

В основі роботи лежить залежність зміни взаємної індуктивності обмоток (W₁ і W₂) при переміщенні одної відносно другої або при переміщенні якоря датчика. Ці датчики генераторні і поділяються на:

- датчики з якорем, що переміщується або повертається

• датчики з поворотною (обмотка закріплена на поворотній рамці) або з обмоткою, яка переміщується (обмотка знаходиться на якорі).

Чутливість трансформаторних датчиків -0,5...3 мВ/мк на 1В первинної напруги.

Для виміру кутових переміщень виконують у вигляді електромашин – обертові трансформатори, сельсини – у яких первинна обмотка розташовується на статорі, а вторинна – на роторі.

5. Магніто пружні датчики

Використовують зміну магнітної проникливості феромагнітних тіл, які підлягають дії сил або температур. Чутливість (зміна магнітної проникливості від зміни лінійних розмірів). Для пермалоя k200...300

Недоліком даних датчиків є залежність властивостей від температури та не лінійність характеристики магнітної проникливості від прикладеної сили.

4. Індукційні датчики (генераторні)

Основані на явищі електромагнітної індукції – наведення е.р.с. в електроконтурі, в якому змінюється магнітний потік. До них відносять тахогенератори постійного та змінного струму.

г) електронні датчики

Перетворюють механічну величину в електричний сигнал і являють собою лампу, окремі електроди якої під дією зовнішніх сил можуть переміщуватися відносно один одного.

д) ємкісні датчики

Зміна вхідної величини викликає зміну ємкості конденсатора. Ємкість плоского конденсатора:

де ₀ – діелектрична проникливість вакууму (повітря);

F – площа пластин;

d – величина зазору.

є) п’єзоелектричні датчики

Дія основана на явищі п’єзоефекту, суть якого полягає в тому, що під дією прикладених зусиль на гранях деяких кристалів (кварц, титан, турмалін, сегнетова сіль та ін.) з’являється електричний заряд (прямий п’єзоефект). При внесенні п’єзоелементу в електричне поле він деформується (обернений п’єзоефект).

(без врахування ємності вимірювальної схеми)

де Q_x – кількість зарядів на п’єзовісі (вісь Х);

f_x - площа грані перпендикулярної до вісі х;

 - діелектрична проникливість матеріалу пластини;

d – товщина пластини.

Якщо сила (F) діє вздовж х вісі, то виникає повздовж ний ефект; вздовж Y (механічна вісь) –поперечний ефект; вздовж Z ( оптична вісь)– ефект відсутній.

Якщо сила (F) діє постійно, то проходить стікання зарядів і вихідна напруга змінюється за експоненціальним законом. Тому п’єзоелементи застосовуються в основному для вимірювання зусиль, що змінюються з частотою  15кГц.

Чутливість визначається як:

де с_п , с_н - ємності п’єзоелементу та навантаження.

Так як вихідна напруга невелика п’єзоелементи використовуються з підсилювачами.

ж) фотоелектричні датчики

Перетворюють світловий потік в електричний сигнал. Випускають трьох видів:

• з зовнішнім фотоефектом (вакуумні або газонаповнені);

• з внутрішнім фотоефектом (фоторезистори);

• вентильні (напівпровідникові).

Основні характеристики:

• світлова (залежність фотоструму від освітленості – I=f(Ф));

• спектральна (залежність чутливості від довжини хвилі променів, що падають - S_=f());

• вольт-амперна (залежність фотоструму від величини напруги, що прикладається до фотоелементу - I=f(U));

• частотна (залежність чутливості від частоти зміни світлового потоку).

1. Фотоелементи з зовнішнім фотоефектом

Конструкційно являє собою лампу, на внутрішній стінці якої нанесений фоточутливий шар (катод). Під дією світла виникають вільні електрони, які під дією електрополя переміщуються до аноду і виникає струм. Інтегральна чутливість – до 100мкА/мм. (k=dI/dФ).

2. Фотоелементи з внутрішнім фотоефектом

Вільні електрони під дією світлового потоку в шарі світлочутливого провідника перерозподіляються в ньому різко змінюючи його опір. Чутливість даних датчиків – до 600 мкА/В мм.

2. Фотоелементи з вентильним фотоефектом

Використовують явище, що проходить в n-p переході під дією світлового потоку. Чутливість досягає 20 мА/лм у фотодіодів, і до 1А/лм у фототранзисторів.

Недоліками оптичних перетворювачів є залежність від зовнішніх факторів, нестабільність характеристик фотоелементів.

з) радіотехнічні та ультразвукові датчики

Використовують там, де можливі безпосередні виміри або контроль величини, що вимірюється. Недолік – залежність від однорідності середовища, параметри якого вимірюються.

і) датчики температури

Бувають з механічним вихідним сигналом (тепломеханічні) та з електричним вихідним сигналом (теплоелектричні).

1. Тепломеханічні (термобіметалеві, дилатометричні)

Використовуються як елементи систем автоматики, які перетворюють зміну фактичного значення температури, що вимірюється, в переміщення.

Термобіметалевий датчик являє собою вузьку пластину з біметалу (зварені між собою дві пластинки металу з різними коефіцієнтами розширення), один кінець якої закріплений нерухомо.

Переміщення складає:

де k_i - коефіцієнт пропорційності, що залежить від властивостей матеріалу та товщини біметалевої пластини;

l – довжина пластин ( l   );

 - товщина пластин.

(Приклад: при  =1мм l=100мм вільний кінець переміщається на 0,1...0,15 мм на 1⁰С зміни температури)

До тепломеханічних відносять газонаповнені балони(манометричні) . заповненням служить азот, гелій. У рідинних балонах – заповненням є ртуть, ацетон, ефір, спирт.

В дилатометричних датчиках стержень із металу з малим коефіцієнтом температурного розширення розташований в середині трубки, що виготовлена із металу з більшим коефіцієнтом теплового розширення, і одним кінцем жорстко до неї прикріплений. При зміні температури, трубка змінює свою довжину і переміщує стержень.

Термобіметалеві та дилатометричні датчики використовуються для вимірювання температури в діапазоні -60 +450 ⁰С. Похибка 1...5%.

2. Теплоелектричні датчики (металеві та напівпровідникові терморезистори, термопари, напівпровідникові діоди та тріоди)

Перетворюють фактичне значення температури перетворюють в зміну електричного опору, напруги, струму.

Металеві терморезистори виготовляють з чистих металів (платина, мідь, нікель, залізо, вольфрам). Залежність опору від температури визначається як:

де _Т – температурний коефіцієнт опору;

с – коефіцієнт, значення якого залежать від виду матеріала.

Похибка вимірювання металевих терморезисторів складає менше 0,5...1%.

Напівпровідникові терморезистори

-термістор

Д іапазон температур 203...523 ⁰К

Чутливість – в 5...30 раз вища металевих терморезисторів

Недолік – нелінійна характеристика, погана взаємозамінність (розкид номінальних параметрів)

• позистори

В області від’ ємних температур опір позистора зменшується. Додатній температурний коефіцієнт у них в 3...4 рази більший ніж у термісторів, а стала часу – в 5...6 раз менша. З ростом прикладеної напруги зменшується опір (варистор ний ефект).

• напівпровідникові діоди забезпечують чутливість 0,4 В/⁰С, а тріоди – 2,2 мВ/⁰С.

• термопари – спай з двох різнорідних металів або напівпровідників.

При Т₁Т₂ виникає термоелектрорушійна сила. Діапазон температур 373...3000 ⁰К.

Ч утливість – 0,01...0,07 мВ на 1 ⁰С. Похибка – до 5%. Недоліки – не терплять проміжних з’єднань (необхідно застосовувати схеми термокомпенсації), мають невисоку чутливість.

к) датчики вологості

Методи вимірювання вологості:

• прямі – розподіляють речовини на вологу та сухий залишок. До них відносять термогравіометричний (висушування проб), дистиляційний ( матеріал нагрівають з речовиною, що не поглинає воду. Далі проводять відгонку, охолодження, вимірювання води та матеріалу.), екстракційний (застосовують рідини, що реагують з водою. Застосовують при інфрачервоній спектрометрії), метод Фішера (застосовують реактори Фішера).

• непрямі – вологість визначають за фізичними властивостями або величинами функціонально пов’язаних з вологістю. До них відносять кондуктометричний (оснований на зміні електричного опору від вологості. Має обмежене застосування), діелькометричний (вимірюється діелектрична проникливість, tg в діапазоні від звукових до надвисоких частот), надвисокочастотний (базується на зміні параметрів хвиль, що пройшли вологий матеріал. Має високу чутливість та великий діапазон вимірювання), нейтронний (ізотопний – затримка ядрами водню швидких нейтронів), рентгенівський (поглинання х-променів), ядерно-магнітного резонансу (поглинання радіочастотних хвиль), оптичний (поглинання інфрачервоних променів).

Типи датчиків:

1. Гігрометричні (гігроскопічні) датчики – використовують властивість деяких тіл деформуватися при поглинанні вологи з навколишнього середовища (капрон, віскоза, обезжирене волосся).

2. Психрометричні датчики – мають два термометри: сухий і зволожений (величини вологості визначається за різницею показів термометрів згідно таблиці)

3. Гігрорезистори (гігристори) – резистори виготовлені з матеріалів (хлор-літій, калій-натрій, напівпровідників), опір яких різко падає при збільшенні вологості. При підвищенні вологості з 35...40%% до 95...100%% опір зменшується від 10⁷ до 10² Ом. Похибка не перевищує 2%.

3.2 Пристрої задавання, порівняння та засоби відображення інформації

3.2.1 Пристрої задавання систем автоматики призначені для установки заданого значення керованої величини або потрібного закону її зміни.

Пристрої порівняння систем автоматики порівнюють фактичне значення керованої величини з заданим значенням і при їх розбіжності видає первинний сигнал в систему керування з метою усунення величини розбіжності.

Пристрої задавання, порівняння на схемах зображують сумісно.

Пристрої порівняння в залежності від фізичної природи датчика та сигналу, що задає керування поділяються на :

• механічні (важелі, диференціали);

• електричні (мостові, схеми на магнітних підсилювачах, схеми на напівпровідниковій основі);

• електромеханічні (сельсини, електромагнітні пристрої);

• гідравлічні та пневматичні (діафрагми, дроселі, струменеві трубки).

Порівнюючі та задаючі пристрої за видом сигналу, що виробляється, поділяються на:

• аналогові (безперервні та дискретні);

• цифрові.

При аналоговому безперервному сигналі задане значення встановлюється вручну або від програмного пристрою.

При застосуванні дискретного порівняння використовують два принципи:

-за абсолютним значенням (порівнюється діюче значення гармонійної або постійної величини);

- за фазою (для гармонійної величини одної частоти).

Аналогові та цифрові порівнюючі та задаючі пристрої використовують в обчислювальних пристроях систем автоматики.

3.2.2 Аналогово - цифрові перетворювачі.

В більшості систем керування інформація від датчиків поступає в аналоговій формі. Для її обробки застосовують цифрові обчислюючи пристрої. Аналогово-цифрові перетворювачі виконують перетворення вхідної напруги або струму в двійковий або в двійково - десятковий код паралельного або послідовного виду.

Заміна безперервної величини, що вимірюється, низкою її миттєвих значень через певні проміжки часу t називається квантуванням за часом. Інтервал t називається кроком квантування, а частота перетворення f=1/t –частотою квантування. При цьому крок квантування поділяється на дві частини: в першій – аналогова величина перетворюється в цифрову, в другій – записується в регістр та зчитується з регістру, де проходить обробка інформації про вхідну величину, результат якої – дія на об’єкт керування.

Найбільш поширеними способами аналогово-цифрового перетворення є:

а ) з інтегруванням:

Робочий цикл має три періоди:

• корекція нуля – SA2 замикається на корпус – утворюється петля зворотного зв’язку і інформація про похибку запам’ятовується на С2;

• інтегрування вхідного сигналу та одночасний відлік деякого постійного числа тактових імпульсів. В кінці періоду на інтеграторі DA1 виникає напруга, що пропорційна значенню вхідного сигналу;

• інтегрування опорної напруги - на вході DA1 замість вхідного сигналу подається опорна напруга протилежної полярності. Вихідна напруга інтегратора починає падати і одночасно проводиться облік тактових імпульсів. Зміна напруги проходить до рівня порівняння компаратора DA2.

Якщо Т₂ тривалість першого інтервалу інтегрування, а Т₃ – тривалість другого інтервалу інтегрування, що вимірюються шляхом обліку тактових імпульсів, то цифрові значення вхідного сигналу складуть:

б) аналогово-цифрові перетворювачі з послідовним порівнянням (з порозрядним урівноваженням)

Цей перетворювач містить регістр послідовного порівняння, цифро-аналоговий перетворювач і компаратор DA, що порівнює вхідну напругу з аналоговою напругою на вході цифро-аналогового перетворювача. Якщо вхідна напруга від датчика менше вхідної напруги цифро-аналогового перетворювача, логічна „1” розряду, що обробляється, зберігається. Якщо вхідна напруга більше вхідної напруги цифро-аналогового перетворювача, то в поточному розряді встановлюється логічний „0”. Обробка наступних розрядів в регістрі проходить аналогічно. Вихідний цифровий код після оброблення всіх розрядів знімається з вихідного регістру.

в) аналого-цифровий перетворювач паралельного типу

Вхідний аналоговий сигнал U_вх перед початком перетворенням запам’ятовується схемою вибірки-зберігання. Конденсатор С ключем S під’єднується до вхідного сигналу в період вибірки та вимикається при зберіганні. Завдяки майже миттєвого часового квантування (виборці) вхідного сигналу досягається швидкодія аналогово-цифрового перетворювача. Аналогова величина на виході схеми вибірки-зберігання U₀ , порівнюється компараторами з сигналами від еталонних резистор них подільників. Спрацьовує молодший компаратор, сигнал подається на дешифратор DC і перетворюється в двійковий вихідний код.

Застосування того чи іншого типу аналогово-цифрового перетворювача обумовлене поставленою задачею.

3.2.3 Цифро-аналоговий перетворювач

Служить для перетворення коду в пропорційний йому аналогову форму напруги або струму з метою відображення на показуючи приладах або узгодження з аналоговими елементами систем автоматики.

Принцип роботи цифро-аналогового перетворювача полягає в підсумуванні аналогових сигналів, що пропорційні ваговим розрядам вхідного цифрового коду:

де а₁...а_n – коефіцієнт війкових розрядів.

К₁...К_n – ключі, що пов’язують вагові резистори з інверторним входом операційного підсилювача DA .

3.2.4. Засоби відображення інформації

Відображення вхідної та вихідної інформації впливає на продуктивність оператора. Всі пристрої відображення інформації використовуються для:

• індикації та візуалізації;

• документування (алфавітно-цифрові друкуючі пристрої, графокреслярі).

1. Пристрої індикації – забезпечують оперативне відображення інформації.

Розрізнюють індикатори:

• електромеханічні;

• з лампами розжарювання;

• на газорозрядних лампах;

• люмінесцентні;

• електронні.

а) електромеханічні:

- лічильники імпульсів (реверсивні, нереверсивні) – мають цифровий барабан. (Швидкохідність 2...20 імпульсів на секунду. Інерційні)

- цифрові індикатори на крокових двигунах.

б) з лампами розжарювання:

- позиційні цифрові індикатори;

- проекційні цифрові індикатори;

- цифро синтезуючі індикатори ( в вигляді мозаїчної сітки із мініатюрних лампочок у вигляді точок, полосок ).

в) на газорозрядних лампах цифрові індикатори виконують у вигляді декади цифр торцьового або бокового розташування (декатрони).

г) люмінесцентні – мозаїчна сітка виконана з окремих сегментів вкритих люмінофором.

д) електронні:

- рідиннокристалічні (кристали стають не прозорими під дією прикладеної напруги. Мають низьке енергоспоживання, але малий строк служби, вузький діапазон робочих температур, низьку швидкодію, обмежену область застосування);

- світло діоди ( низька напруга живлення, добра контрастність, використання різних кольорів, великий кут спостерігання, строк служби, велика швидкодія, можливість інтеграції з дешифраторами. Недолік: відносне велике споживання струму 3...30 мА).

Строк служби 10⁶ годин.

За технологією виробництва розрізнюють:

• гібридні (нанесення напівпровідника на ізоляційну основу);

• монолітні (отримані з монокристалу напівпровідника).

Способи формування знаків:

• сегментний (7 або 14 окремих сегментів);

• мозаїчний.

2. Пристрої документування

Поділяються:

• електромеханічні;

• не механічні.

За способом виводу кодових сигналів розрізнюють пристрої

• послідовної дії ( код поступає послідовно і знаки друкуються послідовно);

• паралельної дії (подається паралельний код і знаки всіх розрядів друкуються зразу цілою строчкою після отримання повного результату вимірювання).

Друкування може бути літерне, матричне.

Не механічні – використовуються методи зміни стану речовини основного та проміжного носія (ксерографія, електрографія, електротермія, електрохімія, фотографія і ін.)

3.3 Підсилювачі

Пристрої для підсилення потужності сигналу за рахунок додаткового джерела.

За видом використання енергії поділяються:

- електричні;

- гідравлічні;

- пневматичні;

- механічні.

Гідравлічні та пневматичні підсилювачі призначені для підсилення вхідної величини за потужністю та тиском (серводвигуни).

Механічні підсилювачі – муфти, редуктори, гальма ( являють собою механічні трасформатори для перетворення зусиль, частоти обертання та крутного моменту).

Електричні	Коефіцієнт підсилення за потужністю	Стала часу
- магнітні	103...106	1...10-2
- електромашинні	103...104	1...10-2
- електронні (вакуумні, напівпровідникові)	102...1012	10-4...10-8

Вимоги до підсилювачів систем автоматики:

• підсилювачі повинні мати потрібний коефіцієнт підсилення за потужністю;

• стала часу (швидкодія) повинна бути меншою ніж в інших елементів системи;

• статична характеристика в робочій зоні повинна бути лінійною;

• межа чутливості повинна бути мінімальною і не перевищувати допустимого значення.

а) магнітні підсилювачі

Конструктивно є два однакових трансформатора з загальними феромагнітними осердями, що підмагнічуються постійним струмом.

Вторинні обмотки трансформаторів ввімкнуті послідовно з навантаженням R_н в мережу змінної вихідної напруги. Первинні обмотки W₁ називаються керуючими і з’єднані послідовно та зустрічно, щоб в них не індуктується змінний струм. Вхідна величина підсилювача є струм в обмотці W₁, вихідна – змінний струм в обмотці W₂ та в R_н. При зростанні I₁ насичення осердь збільшується, а індуктивне опір зменшується, в результаті чого сила струму у вихідній ланці зростає.

Коефіцієнт підсилення за струмом k = I₂/I₁, за потужністю - k =P_наван/P_керув.

Використовуються для керування швидкістю двигунів змінного струму, в регуляторах напруги, частоти, температури.

Недоліком є мала швидкодія, великі малогабаритні показники, вартість.

Передаточна функція магнітного підсилювача:

б) електромагнітні підсилювачі

Робота основана на ефекті підсилення електричного сигналу в генераторах за рахунок механічної енергії приводного двигуна. Це машина постійного струму, в якій механічна енергія приводного двигуна перетворюється в енергію вихідного сигналу.

в) електронні підсилювачі

Поділяються на:

• вакуумні;

• напівпровідникові (транзисторні, тиристорні, діелектричні).

1.Вакуумні (лампові) – мають високе значення коефіцієнта підсилення, малу вхідну потужність, безінерційні. Недоліки: низький К.К.Д., мала вихідна потужність (100...200 Вт), низька вібростійкість, надійність, строк служби.

2. Іонні (відносяться до електричних) – мають більшу вихідну потужність ніж лампові (декілька кВт). Будуються на тиратронах. Недолік: не можливо керувати за допомогою сітки після запалювання.

3. Діелектричні – діють за принципом залежності параметрів деяких діелектриків від напруженості електричного поля. Параметри цих підсилювачів залежать від температури та вологості. ( Варікап - напівпровідниковий діод, що змінює ємність в залежності від напруги; вариконд – сегнетокерамічний конденсатор з різкою залежністю ємності від напруги)

4. Транзисторні

За способом вмикання поділяються:

• з загальним емітером

Н айбільш розповсюджені, так як дозволяють отримати високий коефіцієнт підсилення за потужністю (10³) та струмом, має великий вхідний опір (близько 1кОм). Вихідна напруга зсунута за фазою на  відносно вхідної.

• з загальною базою

Має малий вхідний опір (10.. .100 Ом) і великий вихідний. Підсилення за струмом менше одиниці, а за напругою набагато більше одиниці. Вихідна напруга знаходиться в фазі з вхідною. Застосовується як вхідний каскад для підсилення сигналів від датчика з низьким вхідним опором.

• з загальним колектором

В

R₁

R₂

R_e

U_вх

U_вих

-

+

исокий вхідний опір (10³...10⁶ Ом) та малий вихідний (10...100 Ом). Підсилення за струмом майже таке, як і в схемах з загальним емітером, а за напругою – менше одиниці. Підсилення за потужністю найменше ніж в схемах з зальним емітером та

базою. Вихідна напруга співпадає за фазою з вхідною. Застосовується як первинний каскад для вмикання з високоомними датчиками, а також як вихідний каскад при роботі з низькоомним навантаженням.

Для транзисторних підсилювачів характерна висока надійність, великий строк служби, незначна споживана потужність, швидкодія малогабаритні параметри. Недоліки обумовлені фізичними властивостями транзисторів – залежністю параметрів від температури, перенапружень.

4. Операційні підсилювачі

Називаються підсилювачі постійного струму, що призначені для роботи з глибоким зворотним зв’язком та виконання математичних операцій з вхідним сигналом (множення на постійний коефіцієнт, сумування, віднімання, інтегрування, диференцювання, нелінійні перетворення та ін.). За принципом дії операційні підсилювачі подібні до звичайних підсилювачів, але переваги визначаються параметрами кола зворотного зв’язку. Операційний підсилювач характеризується великим коефіцієнтом підсилення, високим вхідним і низьким вихідним опором. Вхідний каскад виконаний як диференціальний підсилювач (два входи – інвертор ний та неінверторний), живлення – двополярне.

Для сигналів низького рівня (0...1000мВ) застосовують нормуючі підсилювачі, що перетворюють вихідний сигнал термопар, піранометрів в уніфіковані сигнали струму або напруги:

- з виходом за напругою - з виходом за струмом

В залежності від діапазону вхідного сигналу та потрібної точності застосовують підсилювачі з модуляцією та наступною демодуляцією сигналів.

6. Тиристорні підсилювачі

Утворені на базі напівпровідникових трьохелектродних приладів чотирьох або п’ятишарової структури. Тиристор може знаходитись тільки в двох стійких станах – ввімкнутому та вимкнутому. Перехід тиристора з закритого стану у відкритий здійснюється подачею сигналу на електрод керування. При змінному струмові користуються фазовим методом керування.

З астосування в широкому діапазоні струму (10²мА...10² А) та напругою (10...100 В). Мають малі габарити, високий К.К.Д., надійність, але вони чутливі до перевантажень за струмом.

3.4 Елементи та пристрої дискретної дії

Дискретні елементи – це пристрої, вихідний сигнал яких може приймати декілька фіксованих значень при певній зміні стану вхідних сигналів. Залежність y =f(x) – нелінійна.

Властивості дискретних елементів:

• передача сигналів тільки від входу до виходу;

• незалежність стану входів та внутрішньому стану від вихідних сигналів;

• роздільність входу та виходу.

Дискретні елементи за своїми властивостями поділяються на:

1. Контактні елементи - вихідний сигнал утворюється за рахунок замикання механічних контактів (до них відносять сукупність електромеханічних пристроїв).

2. Безконтактні елементи - – вихідний сигнал формується за рахунок зміни параметрів самого елемента (опору, ємності, внутрішнього стану. До них відносять напівпровідникові, інтегральні, логічні пристрої).

3. Двохпозиційні елементи – мають два внутрішніх стану: відсутність –„0”, наявність – „1” (реле, діоди, транзистори).

4. Багато позиційні елементи – наявність більше двох стійких станів. Послідовність переходу від одного стану до іншого визначає послідовність надходження сигналів на його входи (трьох позиційні реле, багато позиційний перемикач, крокові шукачі).

5. Логічні елементи – після припинення дії вхідних сигналів їх вихідний сигнал приймає початковий стан (не запам’ятовує вхідну дію. До них відносять нейтральні реле, діоди, транзистори, інтегральні мікросхеми).

6. Елементи пам’яті – зберігають свій внутрішній стан після припинення вхідної дії (поляризоване реле, тригери, лічильники, крокові шукачі, розподільники імпульсів).

7. Активні елементи – формують вихідний сигнал за рахунок зовнішнього джерела енергії, а їх вхідний сигнал служить тільки для керування елементами (транзистори, електромагнітні реле, інтегральні мікросхеми).

8. Пасивні елементи – формують вихідний сигнал за рахунок енергії вхідного сигналу (без зовнішнього джерела живлення. До них відносять напівпровідникові діоди, електромагнітні реле максимального струму).

3.4.1 Електромеханічні пристрої

В сільськогосподарських системах автоматики є основним елементом, так як порівняно з безконтактними елементами мають ряд переваг:

- повна відсутність гальванічного зв’язку між вхідним і вихідним колами;

- можливість комутації в колах як постійного так і змінного струму;

- допустимість значних перевантажень в колах контакті за струмом та напругою;

- малі втрати потужності в контактному переході;

- незалежність від впливу електричних і магнітних полів;

- нечутливість до температурних перевантажень;

- висока електроміцність;

- простота в обслуговуванні.

Реле поділяються:

1. За часом спрацювання:

• безінерційні ( 10^-3с);

• швидкодіючі ( 0,05с);

• нормальні (0,05с t 0,15с);

• уповільнені (0,15с t 1с);

• реле часу (t 1с).

2. За видом фізичної величини, на яку реагують:

• електромагнітні;

• магнітоелектричні;

• електродинамічні;

• індукціонні;

• феромагнітні;

• електронні та іонні;

• електротеплові;

• резонансні.

а) електромагнітні реле:

- постійного струму: нейтральні (однаково реагують на напрямок струму) та поляризовані ( напрямок переміщення якоря залежить від напрямку струму в обмотці; характерна висока чутливість, малий час спрацювання).

- змінного струму – спрацьовують при живленні обмотки змінним струмом певної частоти і конструктивно відрізняються від реле постійного струму виконанням якоря та осердя – із листової сталі (зменшуються витрати на гістерезис та струми Фуко), наявністю кільця (з міді – для усунення вібрації полюсів). Керують навантаженням 0,1...10⁴ Вт.

б) магнітоелектричні реле – замість покажчика (стрілки) використовують якір ( у вигляді рамки) з контактами. Цей тип належить до найбільш чутливих реле. Керують навантаженням малої потужності 0,1...0,2 Вт.

в) електродинамічні реле – за принципом дії подібні до магнітоелектричних, але в них магнітне поле утворюється спеціальною обмоткою збудження, що розміщена на магнітопроводі. Працює як на постійному так і на змінному струмі. Використовують як реле зсуву фаз (спрацьовують при певному куту між фазами).

г) індукційне реле – використовує явище взаємодії зміни магнітного потоку, що створюється обмоткою реле, та струму, індукується в рухомому диску, циліндрі або короткозамкненій рамці. Працюють тільки на змінному струмі. Мають одну або дві обмотки на які подають вхідні сигнали. Під дією вхідного сигналу утворюють зусилля обертання (F=kI₁I₂cos). Знаходять широке застосування в пристроях автоматичного захисту електроустановок як реле потужності, фази, струму, частоти.

д) феромагнітні реле – реагують на зміну магнітної величини (магнітного потоку, напруженості магнітного потоку) або магнітних характеристик феромагнітних матеріалів (магнітної проникливості, залишкової індукції).

є) електронні та іонні реле реагують безпосередньо на силу струму, напруги, під дією яких проходить стрибкоподібна зміна провідності електричних, напівпровідникових або іонних приладів.

ж) електротеплові реле – основані на зміні лінійних, об’ємних величин, перехід агрегатного стану, зміну питомого опору або діелектричної проникності під дією температури.

з) резонансні реле – використовують явище резонансу в електричних коливальних системах (застосовують в частотних пристроях захисту та телемеханіки).

і) магніто керовані контакти – геркони, герконові реле.

к) реле витримки часу – виконують з пристроями уповільнення – електричними, механічними, пневматичними, гідравлічними. Для малих витримок часу (0,5 с) застосовують схемне рішення з R-C-L-ланцюгами.

л) крокові шукачі – багато позиційні перемикачі, що замінюють велику кількість реле (мають до 500 контактів).

3.4.2 Логічні пристрої (елементи).

Електромеханічні пристрої мають відносно малу надійність, швидкодію, великі малогабаритні показники, погано працюють в умовах підвищеної вологи, запиленості, вібрації, що характерні для умов сільськогосподарського виробництва.

Інтенсивність відмов контактів апаратів складає 10^-5 1/год ( 1 на 10⁵ спрацювань). Автоматичні системи керування сільськогосподарського виробництва інколи мають від 40 до 2000 електротехнічних елементів, число спрацювань яких досягає декілька сотень на годину. Досвід експлуатації показує, що через 20000 спрацювань контактів треба зупиняти лінію для профілактичного обслуговування та ремонту. Практика показує, що складні системи релейної автоматики (потокові лінії в тваринництві) безвідмовно працюють не більше декілька десятків годин.

Заміна електромеханічних пристроїв на безконтактну апаратуру доцільна як захід підвищення швидкодії та надійності систем автоматики. Безконтактні пристрої виконуються на логічних елементах складених з транзисторів, інтегральних мікросхем. На вхід логічного елементу подаються електросигнали від датчиків, стандартизованих за рівнем струму та напруги, а на виході під’єднуються електромеханічні пристрої автоматики та інші виконавчі елементи.

При вивченні усталеного стану окремих дискретних елементів систем автоматики без врахувань їх поведінки в часі використовують спеціальний математичний апарат – алгебру логіку (або Булава алгебра). Різниця від звичайної алгебри – вона є алгеброю стану, а не чисел.

При застосуванні алгебри логіки використовують такі позначення:

A,B...X – вхідні елементи пристроїв автоматики;

a,b...x – відповідні їх замикаючі контакти;

- розмикаючі контакти;

a+b – паралельно з’єднані контакти;

a b- послідовно з’єднані контакти;

1 – постійно замкнене коло;

0 – постійно розімкнене коло;

f - структурна формула контактів;

F- структурна формула всієї системи.

В алгебрі логіки застосовують тільки дві математичні дії: „+” (паралельне з’єднання) та „” (послідовне з’єднання).

В алгебрі логіки виділяють три основні логічні функції:

- логічне множення або кон’юнкція - (І). Структурна формула контактів f = a b (функція прийме значення 1 – коло замкнене – тоді і тільки тоді, коли a і b дорівнюють 1);

- логічне додавання або дез’юнкція –(АБО). Структурна формула контактів f = a+b (функція прийме значення 0 – коло розімкнене - тоді і тільки тоді, коли обидва аргументи дорівнюють 0 а значення 1 при а=1 або при b=1);

- логічне заперечення – (НЕ). Структурна формула контактів (вихід завжди протилежний входу).

Крім трьох основних функцій, застосовують похідні від їх комбінацій:

1. АБО-НЕ – (інверсія суми – стрілка Пірса). Структурна формула . Значення 1- коло замкнене – буде тоді і тільки тоді, коли обидва аргументи дорівнюють 0.

2. І-НЕ – (інверсія добутку – штрих Шиффера). Структурна формула . Значення 0 - коло розімкнуте – буде тоді і тільки тоді, коли обидва аргументи дорівнюють 1.

3. „Рівнозначність” - . Функція прийме значення 1 - коло замкнене – буде тоді і тільки тоді, коли обидва аргументи мають однакове значення і приймає стан 0 - коло розімкнуте - , коли різні значення.

4. „Нерівнозначність”- . Функція прийме значення 1 - коло замкнене – буде тоді і тільки тоді, коли а або b дорівнюють 1 , але не обидва разом.

5. „Імплікація” - . Функція приймає значення 0 тоді і тільки тоді, коли а=1, а b=0.

6. „Заборона” - . Функція приймає значення 0, коли на вході b подано сигнал 1, незалежно від виду сигналу на вході а.

7. „Повторення” – f=ka. Функція в k-раз відрізняється від вхідного сигналу і співпадає за знаком.

8. „Затримка” – f=a(t-). Функція прийме значення, що співпаде або не співпаде за знаком, від вхідного сигналу а, через час  після його подачі.

Алгебра логіки має чотири пари законів:

1. Переставний закон:

• при зміні місць паралельно з’єднаних контактів дія схеми не змінюється

a+ b= b+ a

- при перестановці послідовно з’єднаних контактів дія схеми не змінюється

a b= b a

2. Сполучний закон:

• відносно додавання

(a+ b) + с= a+(b+с)

• відносно множення

(a b)  с = а( b с)

3.Розподільний закон:

- відносно додавання

(a+ b)  с= a с+ b с)

• відносно множення

a b + с= (a+ с)  (b+ с)

3. Закон інверсії:

• відносно додавання

(для замикання кола треба, щоб спрацювало хоча б одне реле; для розмикання кола достатньо щоб спрацювало хоча б одне реле)

• відносно множення

(для замикання або розмикання кола треба, щоб спрацювало обидва реле)

Від звичайної алгебри алгебра логіка відрізняється розподільним законом відносно множення та законом інверсії.

При аналізі та спрощенні формул дискретних пристроїв користуються не тільки законами алгебри логіки, але й наслідками цих законів:

а 1= а а + 1= 1

а 0 = 0 а + 0 = а

а а а = а а + а + а = а

а + a b = а( 1+ b) = а а(а + b) = а

0. 3.4.3 Принципи побудови схем

За характером роботи схеми з дискретними елементами поділяються на:

• однотактні

С тан виконавчих елементів однозначно визначається станом елементів, які є приймачами в будь-який момент часу. Дія х однозначно залежить від елементу, що замикає контакт а. Проміжних елементів немає.

• багатоактні

В роботі приймальних і виконавчих елементів передбачається певна послідовність, для здійснення якої необхідна наявність проміжних елементів. Дія х залежить не тільки від контакту а, але й від стану S.

При побудові дискретних систем автоматики вирішують дві задачі:

• перша: аналіз дискретних систем автоматики – визначають умову роботи кожного елементу та послідовність їх дії;

• друга: синтез дискретних систем автоматики – знаходять структуру схеми за заданими умовами її роботи.

Аналіз і синтез дозволяє отримати схему з мінімальною кількістю елементів.

Синтез систем дискретної дії

Він складається з двох етапів:

• абстрактний синтез – включає опис алгоритму керування, завдання умов роботи, побудови діаграм тактів та таблиць станів;

• структурний синтез – здійснює формалізацію запису умов роботи, виконання мінімізації структурних формул, будується принципова електросхема керування.

Приклад: скласти електросхему звукової та світлової сигналізації граничних положень поворотного механізму. Треба використати кінцеві вимикачі з перемикаючими контактами [a,b], дзвоник [D] і дві сигнальні лампи: для максимального рівня[SL1] та мінімального рівня [SL2].

Умова вмикання сигналізації максимального рівня:

Умова вмикання сигналізації мінімального рівня:

Схема повинна виконувати обидві умови:

Згідно цього запису кожний кінцеві вимикач повинен мати три контакти. Якщо додати два нульових члени та , то отримаємо

або

Вимикачі мають по два контакти.

Аналіз систем дискретної дії

Полягає в мінімізації схем. Розрізнюють такі способи:

• аналітичний;

• графоаналітичний;

• табличний.

а) при аналітичному способі використовують методи безпосередніх спрощень та Квайна  Мак-Класкі (при числі змінних більше трьох).

Послідовність способу: записують логічну функцію контактів, знаходять мінімальну форму запису функції, використовуючи закони та наслідки алгебри логіки.

Приклад: Хай є схема:

Тоді маємо:

б) при графоаналітичному способі застосовують мінімізуючи карти (таблиці), що містять комбінацію станів схеми.

в) табличний спосіб – застосовують при наявності багато контактних схем. В таблиці послідовно записують зміну стану схеми при різних тактах вмикання.

Дані способи розповсюджуються на схеми, що мають будь-яку кількість входів і один вихід. У випадку , коли схема має декілька виходів, її розбивають на комбінацію кінцевого числа пристроїв з одним виходом, проводять аналіз кожної схеми, а потім об’єднують в одну загальну схему.

0. 3.5 Виконавчі елементи систем автоматики

Виконавчим елементом називається пристрій призначення для переміщення робочого органу у відповідності з сигналами, що надходять від керуючого пристрою. (Робочі органи: засувка, крани, реостати.)

Виконавчий елемент – це кінцева ланка автоматичної системи керування. Вони повинні мати необхідну швидкодію, малу зону нечутливості, лінійну статичну характеристику.

Енергетичні показники:

• номінальний момент – величина моменту, що розвивається при номінальному значенню вхідного сигналу;

• пусковий момент – максимальне значення крутного моменту, що виникає в момент вмикання під дією номінальної величини керуючого сигналу.

Для зменшення часу розгону М_пуск (2...2,5)М_н.

Порівнюють виконавчі елементи за К.К.Д., безвідмовністю роботи, повним технічним ресурсом, строком служби, ремонтнопридатністю, загальною надійністю.

Виконавчі елементи систем автоматики класифікують:

1. За видом споживаної енергії:

• електричні;

• пневматичні та гідравлічні;

• інші (потенціальна енергія вантажу, стиснутої пружини, енергія вибуху та ін.)

2. За характером руху вихідного органу:

- поворотні – одно обертові та багато обертові;

- прямохідні.

3. За видом двигуна, що використовується:

- електродвигунні;

- електромагнітні;

- поршневі;

- мембранні.

4. В залежності від швидкості руху вихідного органу:

- з постійною швидкістю;

- з пропорційною залежністю від вхідного сигналу.

В сільському господарстві найбільше розповсюдження отримали електричні виконавчі елементи, що поділяються на : електромагнітні та електродвигунні.

3.5.1 Електромагнітні виконавчі елементи (соленоїдні)

В залежності від умов застосування вони можуть бути:

- з прямолінійним рухом робочого органу (параметри – переміщення, швидкість, зусилля) ;

- з обертовим рухом робочого органу ( параметри – кут повороту, частота обертання або обертовий момент, що розвивається).

Електромагніти можуть бути змінного (одно- або трьохфазні) та постійного струму. В залежності від ходу якоря – короткоходові (до 2...4 мм) та довго ходові (40...120 мм).

Електромагніти повинні відповідати таким вимогам:

1. Конструкція, що вибирається, повинна відповідати довжині ходу, тяговому зусиллю та заданій тяговій характеристиці.

2. Для швидкохідних систем необхідно застосовувати електромагніти з шихтованим магнітопроводом, а для уповільнених – з не шихтованим магнітопроводом і поворотним якорем з масивною мідною гільзою.

3. Число циклів спрацювання повинно бути менше допустимого.

4. Електромагніти змінного струму, при однаковому виконанні механічної роботи, споживають електроенергії більше, ніж електромагніти постійного струму.

5. Електромагніти повинні бути зручними експлуатації та прості в обслуговуванні.

Електромагніти вибирають за напругою, струмом споживаною потужністю. Допустима температура нагрівання обмотки – 85...90 ⁰С.

Передаточна функція електромагніту:

де Т_е =L₀/R₀ – стала часу електромагніту;

Т₁ – стала часу рухомої частини;

Т₂ – стала часу демпферу.

Якщо стала часу об’єкту керування набагато більша Т_е,Т₁ ,Т₂ , то передаточна функція буде становити:

W(p) = k_M - (безінерційна ланка)

Область застосування електромагнітів – не велика – із-за двопозиційного характеру дії, малогабаритних розмірів. Тягове зусилля пропорційне квадрату сили намагнічування.

Електромагніти змінного струму мають значно гірші показники ніж електромагніти постійного струму.

Електромагніти за принципом дії поділяють на:

• електромагніти, що розраховані на тривалу роботу ( наприклад: при подачі напруги, якір втягується і відкриває вентиль). Недолік: постійне споживання електроенергії.

• електромагніти, що розраховані на короткочасний режим роботи (мають два електромагніти: головний та додатковий. При спрацюванні додаткового, обмотка головного – знеструмлюється).

Електромагнітні муфти - проміжна ланка між приводом і робочим органом. В залежності від виду зв’язку їх поділяють на:

• фрикційні сухого тертя та в’язкого тертя;

• індукційні.

Керуюча дія муфт здійснюється за рахунок зміни їх щеплення.

При виборі електромуфт враховують:

1. Принцип дії повинен співпадати з режимом роботи об’єкта керування – позиційної дії або при регулюванні частоти обертання.

2. Муфта повинна бути розрахована на потрібну потужність і мати перевантажувальну здатність.

3. Муфта повинна забезпечувати потрібний коефіцієнт передачі, швидкодію та надійність.

4. Повинна бути зручною в експлуатації та обслуговуванні.

Муфти сухого тертя для збільшення крутного моменту, що передається, виконується багатодисковою.

Муфта в’язкого тертя діє за принципом намагнічування порошку (емульсії), що утворює щіплюючий шар між веденим і ведучим елементами муфти. З ростом магнітного потоку зростає крутний момент, що передається.

Електромагнітна муфта ковзання (індукційна) являє собою конструкцію двох обертових напівмуфт, одна з яких має обмотку збудження (ведуча), а друга (ведена) – короткозамкнену обмотку за типом ротора асинхронного електродвигуна. Принцип роботи аналогічний роботі асинхронного двигуна. Застосовують для механізмів малої потужності як безступінчастий редуктор в діапазоні 1:8 при М_н = 1,7...20 Нм.

Передаточна функція муфт – W(p) = k.

3.5.2 Електродвигунні виконавчі елементи

Електродвигунні виконавчі елементи складаються з електродвигуна, редуктора та гальмів.

Електродвигунні виконавчі елементи дозволяють:

1. Пуск та зупинку в будь-якому положенні робочого органу.

2. Зупинку при перевищенні допустимого крутного моменту.

Оцінку відповідності виконавчого елементу умовам виробництва проводять:

1. За енергетичними, експлуатаційними, конструктивними та економічними показниками.

2. За статичними та динамічними властивостями виконавчих елементів (за статичною характеристикою визначають номінальну швидкість переміщення вихідного органу при номінальному навантаженню).

Крокові виконавчі механізми – застосовують в числовопрограмному керуванні, де потрібне однозначне перетворення числових даних в лінійне або кутове переміщення виконавчого органу. Робочий режим крокових двигунів – стопорний, при якому ротор нерухомий при постійних струмах, що протікають в обмотках статора та ротора. Крокові двигуни мають нижчі енергетичні показники ніж двигуни безперервної дії.

3.5.3 Вибір виконавчих механізмів

1. При двопозиційній роботі регулюючого органу їх вибирають тільки за енергетичними показниками.

2. При безперервному регулюванні – вибирають як привод інтегруючого типу.