Главная страница Случайная страница
КАТЕГОРИИ:
АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
Распределители
|
|
Распределитель – это коммутационное устройство, предназначенное для последовательного переключения во времени разных электрических цепей. Они предназначены для автоматического подключения к одному блоку управления нескольких управляемых объектов, которые должны включаться в определенной последовательности. Наиболее распространенными являются: электромагнитные, релейные и электронные распределители.
Электромагнитные распределители, часто называемые шаговыми искателями (рис. 3.31), были самыми первыми устройствами автоматики, которые нашли применение на первых АТС (автоматических телефонных станциях).
Принцип их работы аналогичен электромагнитному реле, но здесь электромагнитный привод от катушки с сердечником 1 через якорь 2 и толкатель 3 передается храповому колесу 4, управляющему подвижной щеткой 5. При этом щетка 5, выполняющая функции переключающего контакта, входит в поочередное соединение с рядом неподвижных контактов, расположенных на пути движения этой щетки. Количество неподвижных контактов 6 определяется числом управляемых объектов, а также конкретным типом используемого искателя. Стопорная пружина 7 исключает возможность обратного поворота храпового колеса и обеспечивает движение щетки только в одном направлении. Входным сигналом такого шагового искателя является электрический импульс постоянного тока, поступающий в катушку, а количество этих импульсов определяет номер того неподвижного контакта, который в данный момент необходим. Быстродействие подобных искателей довольно высокое и составляет до 60 шагов в секунду.
Релейные распределители строятся либо на поляризованных, либо на бесконтактных реле и представляют собой различные по содержанию логические устройства, с помощью которых составляются соответствующие алгоритмы управления несколькими объектами.
Электронными распределителями, в первую очередь, считаются электронно-лучевые, в которых осуществляется управление с помощью магнитного или электрического поля направленным движением потока электронов в вакууме. Такой распределитель представляет собой электронно-лучевую трубку, в которой вместо экрана используется контактное поле, состоящее из большого числа неподвижных контактов, а переключающим элементом является сам электронный луч (поток электронов). Управление этим лучом позволяет осуществлять соединение различных цепей, в отличие от шаговых искателей, в произвольной последовательности, необходимой в каждом конкретном случае.
Подобный метод распределения используется и в персональном компьютере, в котором оператор с помощью «мыши» воздействует на курсор экрана монитора или соответствующую клавишу панели управления на мониторе, производя необходимые ему переключения или действия. Кроме этого, к электронным распределителям относятся также отдельные микросхемы, построенные на базе рассмотренных выше триггеров, работающие в различных узлах современных компьютеров.
4 Элементы автоматики для передачи и приёма информации
Подобные элементы используются в тех случаях, когда необходимо осуществлять технологический контроль за работой какого-либо объекта автоматизации или управление этим объектом, если он располагается на значительном расстоянии от пункта контроля и управления. Для связи этого пункта с объектом автоматизации могут использоваться различные линии связи (ЛС), как проводные, так и беспроводные, то есть с использованием электромагнитного излучения, например, радиосвязи. Разработка подобных систем является прерогативой телемеханики, поэтому в настоящем учебном пособии будут рассмотрены лишь два наиболее распространенных способа передачи информации на расстояние.
Первый способ основан на использовании специальных элементов автоматики, чаще всего индукционных, запитанных от одной сети переменного тока. Такой способ применим только с проводной линией связи, и онрассчитан для передачи данных на небольшие расстояния (до 1000 м), то есть в пределах этой питающей сети. Чаще всего используются два индукционных датчика, например, сельси́ ны (рис.2.20), которые могут работать в двух основных режимах: индикаторном и трансформаторном.
В индикаторном режиме работы обмотки возбуждения двух сельси́ нов подключаются к одной сети переменного тока, а их роторные обмотки соединяются друг с другом одноименными клеммами (рис. 4.1), составляя, тем самым, трёхпроводную линию связи.
В случае равенства углов (a1 = a2), роторы сельси́ нов занимают одинаковое угловое положение, э.д.с., индуцируемые в роторных обмотках каждого из них (рис. 2.20), равны по величине, но направлены навстречу друг другу. Поэтому токи в линии связи будут отсутствовать (i1 = i2 = i3 = 0), и вся система будет находиться в состоянии покоя.
При повороте ротора первого сельси́ на на некоторый угол, отличный от угла a2, между одноименными клеммами сельси́ нов возникает разность потенциалов, под действием которой в линии связи появляются токи i1, i2, i3. Эти токи, проходя по роторным обмоткам второго сельси́ на, создают в нём магнитное поле, которое взаимодействует с магнитным полем статора, и появляющийся при этом момент вызывает поворот ротора второго сельси́ на до тех пор, пока не исчезнет причина появления момента, т.е. пока токи в ЛС не станут снова равны нулю. Таким образом, поворот ротора первого сельси́ на на некоторый угол обуславливает аналогичный поворот ротора и второго сельси́ на (a1 = a2).
При этом режиме работы первый сельси́ н является сельси́ ном-датчиком (СД), а второй – сельси́ ном-приёмником (СП) и его можно считать индикатором положения ротора сельси́ на-датчика. Такой режим используется только для визуальной индикации (контроля) угловых перемещений какого-либо механизма, соединённого с ротором СД, на небольшое расстояние (в пределах питающей сети), причём к одному СД можно одновременно подключить параллельно несколько СП, обмотки возбуждения которых запитаны от одной сети переменного тока. Например, индикаторный режим работы сельси́ нов широко используется на морском транспорте для передачи показаний курса корабля от магнитного компаса или гирокомпаса, установленного в одном определённом месте, в штурманскую рубку и другие помещения корабля, где это необходимо.
В трансформаторном режиме работы сельси́ нов используется та же трехпроводная ЛС, но статорная обмотка сельси́ на-приёмника отключается от сети и используется в качестве выходной обмотки (рис. 4.2).
При такой схеме включения оба сельси́ на работают аналогично трансформаторам, и по линии связи всегда протекают токи под действием э.д.с., индуцируемой в обмотке ротора СД. Эти токи создают в роторе СП магнитное поле, которое, в свою очередь, индуцирует в его статорной обмотке выходное напряжение Uвых, но при этом его ротор должен быть неподвижен, т.е. закреплён (a 2 = const). На рис. 4.3 представлена статическая характеристика системы, состоящей из двух сельси́ нов, работающих в трансформаторном режиме при фиксации угла 
, из которой видно, что при угловых перемещениях ротора СД в небольших пределах (a 1 = ±30°) наблюдается пропорциональное изменение выходного напряжения Uвых = k× a1, снимаемого со статорной обмотки СП, и этот участок характеристики считается рабочим для рассматриваемой системы.
Трансформаторная схема включения сельси́ нов используется чаще, чем индикаторная, т.к. позволяет получать на выходе электрическую величину (напряжение), с которой удобнее производить дальнейшие преобразования и использовать её для соответствующего воздействия на различные исполнительные устройства. Примером практического применения такого режима работы может служить автоматический уровень установки поперечного профиля железнодорожного пути, как на прямых его участках, так и в кривых (см. вторую часть настоящего учебного пособия).
Следует подчеркнуть, что кроме рассмотренных схем и используемых при этом сельси́ нов, находят применение и другие разновидности индукционных элементов и схем их включения, особенно в различных летательных аппаратах (в том числе, в освоении космоса), и даже в современном автомобилестроении.
В системах телеуправления при больших протяженностях ЛС одним из самых распространенных способов передачи информации считается частотный метод, при котором различные виды информации передаются переменными токами разных частот (т.е. в линии связи создаются, своего рода, частотные каналы). На приёмной стороне эти токи расфильтровываются, т.е. распределяются, по самостоятельным цепям. Это осуществляется с помощью специальных устройств – фильтров, в работе которых используется явление электрического резонанса, возникающего в цепи, состоящей из таких реактивных элементов, как катушка индуктивности и конденсатор. На приёмной стороне, особенно при больших протяженностях ЛС, чаще всего используются резонансные усилители, имеющие узкую полосу пропускания частот входного сигнала и высокий коэффициент усиления (см. рис. 3.20).
Частотный метод передачи информации нашел широкое применение в радиовещании, а затем в телевидении. К примеру, городская радиотрансляционная сеть более полувека использует частотный метод для передачи по двухпроводной линии трёх различных программ вещания. Аналогичный способ применяется в кабельном телевидении для передачи ещё большего количества программ своим потребителям.
Помимо этого, необходимо знать, что в системах телемеханики для передачи различной информации на большие расстояния на основе не только частотного, но и других методов передачи, в качестве линий связи часто используются даже высоковольтные линии электропередачи (ЛЭП), т.е. существующие электрические сети.