13. Виразити типові ланки через простіші електричні прилади і пристрої та показати їх динамічні характеристики.

14. Загальні положення про вимірювальні елементи систем автоматики; визначення, класифікація.

Элементы систем

Все устройства САР состоят из отдельных элементов. Элемент (системы автоматизации) — это простейшая самостоятельная часть САР, выполняю­щая определенную функцию (например, резистор, микромодуль, реле, трансформатор и др.).

В общем виде элемент представляет собой преобразователь, на вход которого подается сигнал х, а с выхода снимается сигнал y. В зависимости от характера преобразования сигнала различают пассивные и активные эле­менты. Пассивным называют элемент, в котором происходит только каче­ственное преобразование сигнала, т. е. выходной сигнал получается за счет мощности входного сигнала. Активным называют элемент, в котором про­исходит количественное преобразование сигнала за счет мощности, подводи­мой от внешнего источника энергии, т. е. входной сигнал управляет переда­чей мощности от внешнего источника к выходу элемента. В пассивных эле­ментах в результате потерь выходной сигнал по мощности меньше входного, а в активных элементах возможно усиление выходного сигнала за счет мощности внешнего источника.

Элементы также различают по роду входной и выходной величины, принципу действия, схеме включения, статическим характеристикам и дру­гим признакам. По виду выполняемых функций элементы подразделяют на задающие, чувствительные, преобразовательные, усилительные и исполни­тельные. По характеру реакции на знак входной величины элементы де­лятся на нереверсивные (однотактные), т. е. не реагирующие на знак входной величины, и реверсивные (двухтактные), т. е. реагирующие на знак входной величины.

Свойства элементов оцениваются с помощью ряда общих характеристик.

1. Статическая характеристика (СХ) —это графическая зависимость y = f (x) выходного сигнала от входного при отсутствии нагрузки на выходе элемента. По виду рабочего участка СХ все элементы подразделяют на ли­нейные и нелинейные (функциональные). Линейным является элемент, у ко­торого СХ описывается линейным уравнением у = у0 + kх, где y0 — на­чальное значение выходного сигнала, а к — коэффициент, определяющий угол наклона СХ. Нелинейным является элемент, СХ которого описывается нелинейным уравнением у = f (х).

2. Коэффициент преобразования представляет собой величину, характе­ризующую преобразование сигнала в элементе. Различают три вида такого коэффициента. Статический — отношение выходного сигнала к входному, т. е. ks = у/х; динамический — отношение приращения выходного сигнала к соответствующему приращению входного сигнала, т. е. kd = Δу/Δх; отно­сительный — отношение динамического коэффициента преобразования к ста­тическому, т. е. ке = kd/ks. Для линейных элементов ks = 1.

3. Инерционность — это характеристика отставания изменений выход­ной величины от изменения входной величины. Она оценивается постоянной времени элемента т (в с), т. е. временем, в течение которого выходная вели­чина достигнет 0,63 своего нового установившегося значения при скачко­образном возрастании входной величины.

4. Порог чувствительности (х0) — это наименьшее по абсолютной величине значение входного сигнала, которое еще вызывает изменение выход­ного сигнала. Значения входного сигнала, не превышающие порога чувстви­тельности, составляют зону нечувствительности элемента (Δх0). Если уро­вень входного сигнала лежит в этой зоне, то выходной сигнал у элемента отсутствует. Наличие зоны нечувствительности у ряда элементов объяс­няется влиянием трения, мертвого хода или явления гистерезиса физических процессов.

5. Погрешность — это изменение выходного сигнала из-за влияния внутренних свойств элемента или внешних условий. Различают три вида погрешностей: абсолютная — разность между измеренным значением вы­ходного сигнала и его расчетным значением, т. е. Δу = у' — у; относитель­ная — отношение абсолютной погрешности к расчетному значению выход­ного сигнала, т. е. έ = Δу/у; приведенная — отношение абсолютной погреш­ности к максимальному значению выходного сигнала, т. е. е = Δу/у_mах, или έ% = (Δу/y_max 100 %.

Погрешность, вызываемая изменением характеристик элемента с тече­нием времени, называют нестабильностью.

Элементы систем автоматизации являются ответственными изделиями и подлежат надзору. Регистра при их изготовлении и эксплуатации. К ним предъявляются требования, направленные на обеспечение надеж­ности, долговечности и удобства обслуживания в судовых условиях.