УСИЛИТЕЛЬНО-ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ АВТОМАТИЧЕСКИХ СИСТЕМ И СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ И МИКРОПРОЦЕССОРНЫЕ РЕГУЛЯТОРЫ

В результате изучения материала главы 4 студент должен:

знать

• современные тенденции развития электроники, измерительной и вычислительной техники, информационных технологий в своей профессиональной деятельности;

уметь

  • • участвовать в подготовке технико-экономического обоснования проектов создания систем и средств автоматизации и управления;
  • • производить расчеты и проектирование отдельных блоков и устройств систем автоматизации и управления и выбирать стандартные средства автоматики в соответствии с ТЗ;

владеть

• навыками проведения технического оснащения рабочих мест и размещения технологического оборудования.

Преобразование сигналов в автоматических системах и системах автоматического управления

Усилительно-преобразовательные устройства в структуре одноконтурной системы, показанной на рис. 3.61, предшествуют силовым блокам усилителей мощности и служат для согласования, усиления и коррекции сигналов датчиков обратных связей и измерителя рассогласования. В составе этих устройств могут использоваться преобразователи сигналов (чаще всего это демодуляторы и модуляторы), предварительные усилители переменного и постоянного тока, дискретные логические элементы, корректирующие устройства как простейшие на пассивных элементах или операционных усилителях, так и многофункциональные в составе микропроцессорных регуляторов.

Наиболее часто встречающиеся формы сигналов в автоматических системах:

  • 1) аналоговые сигналы (будем так называть медленно меняющиеся, непрерывные сигналы);
  • 2) модулированные сигналы со следующими видами модуляций:
    • • амплитудная модуляция (AM),
    • • частотная модуляция (ЧМ),
    • • фазовая модуляция (ФМ),
    • • амплитудно-импульсная модуляция (АИМ),
    • • широтно-импульсная модуляция (ШИМ);
  • 3) цифровые сигналы.

В частности, в следящих системах широкое распространение получили преобразователи, преобразующие аналоговые (относительно медленно меняющиеся) сигналы в амилитудно-модулированные и наоборот.

Смысл любого вида модуляции прежде всего связан с преобразованием низкочастотного спектра входного аналогового сигнала в более высокочастотный спектр модулированного. Такое преобразование облегчает реализацию электронных блоков предварительного усиления и выработки управляющих сигналов для силовых блоков усилителей мощности. Обратное преобразование модулированного сигнала в аналоговый также часто встречается. Например, в случае использования корректирующих цепей на пассивных элементах, рассчитанных на работу с аналоговым сигналом, формирования управляющих сигналов двигателей постоянного тока.

Виды модуляций AM, ЧМ и ФМ связаны с использованием так называемого опорного сигнала, или сигнала «несущей частоты», синусоидальной формы Ams ((ot + (р0), показанного на рис. 4.1.

Преобразователь с опорным сигналом

Рис. 4.1. Преобразователь с опорным сигналом

Осуществляя пропорциональную зависимость амплитуды Ат от входного аналогового сигнала X(t), можно получить AM-сигнал на выходе преобразователя (модулятора). Аналогично, осуществляя пропорциональную зависимость частоты со опорного сигнала или начальной фазы ср() от входного сигнала X(t), получаем ЧМ- или ФМ-сигналы на выходе соответствующих модуляторов. AM-сигналами являются выходные сигналы с трансформаторных измерителей рассогласования, рассматриваемые в гл. 3. Также управляющим сигналом для двухфазных асинхронных двигателей является АМ-сигнал.

Амплитудно-импульсная и широтно-импульсная модуляции в своей основе подразумевают выработку импульсов фиксированной частоты (фиксированного периода Т следования импульсов) на выходе модулятора. При этом амплитуда импульсов должна быть пропорциональна входному аналоговому сигналу в момент появления импульса, а их длительность т постоянной (для АИМ-модуляции) или длительность импульса т должна быть пропорциональна входному аналоговому сигналу X{t) в момент появления импульса, а амплитуда импульсов — постоянной (для ШИМ-моду- ляции). Эти виды сигналов показаны на рис. 4.2, а и 6 соответственно.

Цифровая форма сигнала соответствует АИМ-сигналу при длительности импульсов, равной периоду их следования т = Т, а амплитуда импульсов должна быть пропорциональна входному аналоговому сигналу в момент появления импульса, но квантуется по уровню в соответствии с реализуемой разрядностью представления аналогового сигнала в данном модуляторе.

Виды модуляций

Рис. 4.2. Виды модуляций:

а — АИМ; б — ШИМ

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >