2.2.2 Нелінійні функціональні перетворювачі

Функціональні перетворювачі призначені для реалізації нелінійних залежностей між різними фізичними величинами. В електроприводах такими величинами найчастіше бувають напруги. Функціональні перетворювачі застосовуються також у системах автоматичного керування для обмеження регульованих параметрів, створення адаптивних регуляторів, компенсації природних нелінійностей елементів електропривода, виконання нелінійних алгебраїчних дій над змінними та ін.

Найпростіші і найбільш поширені різновиди функціональних перетворювачів ‑ обмежувачі напруги з постійним або регульованим рівнем обмеження. Приклади схем обмежувачів напруги ОП з постійним рівнем обмеження, а також відповідні характеристики вхід-вихід показані на рис. 2.2.4 і рис. 2.2.5.

Рис. 2.2.4

а) б)

Рис. 2.2.5

Схема обмежувача (рис. 2.2.4,а), яка складається з діодів , і резистора , застосовується для отримання на виході ОП фіксованих рівнів напруги (менших від + ), що відповідають логічним нулю та одиниці. Якщо вихідна напруга ОП дорівнює + , то при умові, що , діод буде закритим, а діод відкритим. У цьому разі напруга на виході обмежувача дорівнює

,

де ‑ спадання напруги на відкритому діоді.

Якщо вихідна напруга ОП дорівнює - , то буде закритим діод , а діод відкритим, і напруга на виході обмежувача . Резистор призначений для обмеження вихідного струму ОП. Величина вибирається близькою до потрібного значення напруги логічної одиниці.

Обмежувач напруги, складений по схемі рис. 2.2.4,а, забезпечує пропорційність між вхідною та вихідною напругами ОП до досягнення вихідною напругою порогу обмеження (див. рис. 2.2.4,б). Після цього вихідна напруга залишається незмінною, незважаючи на подальше зростання вхідної напруги. Пороги обмеження цієї схеми дорівнюють напругам відкривання стабілітронів і . Схема на рис. 2.2.4,а широко застосовується для обмеження вихідної напруги типових регуляторів.

Схеми обмежувачів напруги з плавно регульованим рівнем обмеження та їх характеристики вхід-вихід показані на рис. 2.2.5 та 2.2.6. Схема рис. 2.2.5,а простіша за виконанням, бо не потребує додаткового джерела живлення. Її суттєвим недоліком є залежність коефіцієнта передачі ОП від рівня обмеження вихідної напруги, як це видно з рис. 2.2.5,б. Цих недоліків не має схема рис. 2.2.6,а, в якій передбачена можливість окремого регулювання порогів обмеження вихідної напруги у негативній та позитивній зонах. Додаткове джерело живлення у цій схемі служить для створення запираючих потенціалів на діодах і .

Рис. 2.2.5

Рис. 2.2.6

Існують також інші, більш складні схеми обмеження вихідної напруги ОП, наприклад, так звані схеми залежного обмеження, у яких регулювання моменту відкривання та запирання діодів або стабілітронів у колі зворотного зв’язку ОП здійснюється за допомогою електронних пристроїв.

Розділ 3 елементи логічних та цифрових керуючих пристроїв

Лекція 16. Призначення та особливості керуючих логічних пристроїв.

Основи теорії логічних систем, основні поняття, співвідношення і закони алгебри логіки.

Завдання на СРС. Доведення законів алгебри логіки.

Література: 1, с.110-119; 2, с.98-105; 6, с.16-21.

Питання для самоконтролю:

1. Логічна змінна і логічна функція. Комбінаційні і послідовністні логічні функції (привести приклади). Таблиці істинності, основні логічні функції і операції, релейно-контактна інтерпретація.

2. Аксіоми, основні закони і співвідношення алгебри логіки (з виводами).

3. Логічні функції однієї і двох змінних. Правила запису логічних функцій на основі таблиць істинності.

Дискретні керуючі елементи входять до складу цифро-аналогових та цифрових систем керування. Їх дія базується на законах алгебри логіки [1, 3].

Алгоритми керування, які реалізуються у цифрових електромеханічних системах автоматичного керування, пов'язані з виконанням арифметичних і логічних операцій. Незалежно від складності, їх можна виконати, використовуючи обмежену кількість типових функціональних елементів. Основні з них - тригери, лічильники, регістри, суматори, перетворювачі кодів, розподільники сигналів, комутатори, цифрові компаратори, цифро-аналогові та аналогово-цифрові перетворювачі детально розглядаються в розділах 3 та 4.