WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 6 |

«ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ Б. В. ШАНДРОВ, А. Д. ЧУДАКОВ ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА АВТОМАТИЗАЦИИ УЧЕБНИК Доп\/ш,ено Министерством образования и науки Российской Федерации в качестве учебника для ...»

-- [ Страница 2 ] --

• преобразователи кодов. 2.2. Цифроаналоговые и аналого-цифровые преобразователи Информация, полученная с описанных ранее датчиков и ис­ пользуемая для целей автоматизации, как правило вырабатывает­ ся в виде тех или иных электрических величин в аналоговой фор­ ме, т.е. она может принимать любые значения во всем диапазоне изменения. При цифровой форме представления информации она изображается некоторым электрическим кодом. Аналоговыми электрическими величинами, которые должны восприниматься, обрабатываться и тем или иным образом исполь­ зоваться в дальнейшем, могут являться напряжение, сопротивле­ ние, сила тока, частота и сдвиг фазы. Цифровая информация по сравнению с аналоговой более удобна для визуального отсчета и регистрации, для передачи на рассто­ яние и для запоминания. Кроме того, цифровая информация меньше подвержена иска­ жениям и влиянию помех, над ней проще выполнять требуемые операции. Можно также построить цифровой вычислительный процесс таким образом, чтобы во время вычислительной обра­ ботки исходной информации ошибки вычислений не возрастали, не накапливались и не запоминались. Принципиальным достоин­ ством цифровых устройств по сравнению с аналоговыми является отсутствие явления, называемого «дрейфом нуля», т.е. изменения показаний на выходе при неизменном значении входной величи­ ны. Принципиальным же недостатком цифровой информационной технологии по сравнению с аналоговой является более высокая сложность цифровых устройств, хотя они и строятся из повторя­ ющихся однотипных ячеек. Более высокая сложность цифровых устройств обусловлена необходимостью реализации внутри каж­ дой ячейки большого количества переключательных схем. Боль­ шое число элементов, необходимое для выполнения цифровой обработки информации, приводит также к увеличению времени выполнения такой обработки. Однако современные технологиче­ ские методы производства электронных устройств, обеспечиваю­ щие возможность размещения в единице объема большого числа переключательных элементов при малых общих габаритных раз­ мерах, высокой надежности, высоком быстродействии и неболь­ шой стоимости, делают этот недостаток не очень существенным. Полученную тем или иным образом аналоговую величину, как правило, целесообразно преобразовывать в цифровую форму и представлять в виде кода некоторого числа. Рассмотрим способы, которыми аналоговая электрическая ве­ личина преобразуется в электрический код и обратно. Квантование. Числовое значение измеряемой величины опре­ деляется в процессе ее квантования. Применяют три вида кванто­ вания: по уровню, по времени, и совместно по уровню и времени. К в а н т о в а н и е по уровню. Для квантования по уровню характерно представление аналоговой величины лишь теми ее зна­ чениями, которые располагаются через определенные ее интер­ валы А К Моменты времени, в которые происходит такое пред­ ставление входной аналоговой величины, заранее не задаются и определяются только фактом достижения аналоговой величиной заданного уровня. Интервалы изменений квантуемой аналоговой величины называются шагом квантования. Чем меньше шаг кванто­ вания, тем ближе к исходной непрерывной кривой изображаюш[ая ее ступенчатая ломаная линия. К в а н т о в а н и е по времени. В случае квантования по вре­ мени непрерывная кривая заменяется ее отдельными значениями в заранее заданные моменты времени. Обычно эти моменты вре­ мени выбираются равноотстоящими друг от друга, хотя иногда на интервале резкого изменения квантуемой величины они «сгуща­ ются», а на том интервале, где квантуемая величина изменяется мало, эти моменты времени больше отстоят друг от друга. Проме­ жуток времени между двумя соседними моментами, в которые определяется значение квантуемой величины, называется в этом случае периодом дискретности, или интервалом квантования. К в а н т о в а н и е по у р о в н ю и в р е м е н и. Как правило, в цифровых измерительных приборах и цифровых системах авто­ матизации осуществляется представление входной аналоговой ве­ личины в виде цифрового кода с помощью комбинированного подхода, сочетающего квантование и по уровню, и по времени. В результате такого комбинированного подхода дискретные зна­ чения входной величины представляются в виде некоторого циф­ рового кода. Для дальнейшей обработки наиболее удобным явля­ ется двоичный код, но для индикации и визуального воспри­ ятия более удобным является десятичный код. Поэтому перевод (трансляция) двоичного кода в десятичный обычно осуществля­ ется на выходе всей системы автоматизации после выполнения операций квантования в двоичный код и действий над кванто­ ванными величинами. Если входная информация изображается протяженностью вре­ менного отрезка, то входной сигнал стабильной частоты, форми­ руемый, например, кварцевым генератором, подается на счетчик входным фронтом сигнала, длительность которого изображает пре­ образуемую аналоговую величину, а задний фронт этого сигнала отключает подачу импульсов генератора на вход этого счетчика. Содержимое счетчика на момент подачи заднего фронта входного сигнала будет представлять собой число, пропорциональное дли­ тельности входного сигнала. Если входная информация изображается частотой следования импульсов, то сигнал, генерируемый опорным генератором по­ стоянной частоты, более низкой, чем измеряемая, включает и выключает подачу информационных импульсов на вход соответ­ ствующего счетчика. Для получения сигнала, открывающего и за­ пирающего входы этого счетчика, часто используют промышлен­ ный переменный ток, гармонически изменяющийся с частотой 50 Гц, который переформировывается в прямоугольные импуль­ сы той же частоты. Использование промежуточных преобразований. Для преобразо­ вания напряжения в код можно построить преобразователь на­ пряжения во время или напряжения в частоту и далее использо­ вать те схемы аналого-цифрового преобразования, которые уже были рассмотрены. В таком случае говорят о методах с использова­ нием промежуточных преобразований. Пример преобразования напряжения в интервал времени при­ веден на рис. 2.1. В соответствии с этой схемой преобразуемая аналоговая вели­ чина напряжения X сравнивается с пилообразным напряжением f/раб аналогично тому, как это делается для управления разверт­ кой в обычном электронном осциллографе. Если Х> f/раб, то напряжение выходного импульса У= 1. Если ^ < ^^раб, ТО К= 0. Так как равенство X\i f/раб наступает в разли­ чные моменты в зависимости от текущего значения величины X, то и ширина импульсов будет различной и будет отображать вели­ чину X. Точность преобразования входного аналогового сигнала в уст­ ройствах с пилообразным напряжением зависит от точности и стабильности этого пилообразного напряжения, а также от то­ чности промежуточных преобразований. Схемы преобразования с использованием мгновенных значений в значительной степени подвержены воздействию помех.

^аб A^l АГ А^З ^^ Рис. 2.1. Преобразование величины напряжения в интервал времени Схемы, использующие усредненные значения, подобные пре­ образователям частоты в код, обладают большей помехоустойчи­ востью, но характеризуются меньшим быстродействием. Преобразователи с подсчетом. Существуют также схемы преоб­ разователей аналоговой величины в код, не требующие использо­ вания промежуточного параметра. Такие преобразователи называ­ ются преобразователями с подсчетом. Суть действия таких преобразователей состоит в том, что сиг­ нал сброса обнуляет и запускает счетчик, выход которого и явля­ ется выходом преобразователя. Запитывается этот счетчик от ге­ нератора стабильной базовой частоты. Число, накопившееся в счет­ чике, подвергается обратному цифро-аналоговому преобразова­ нию. Полученное таким образом аналоговое напряжение сравни­ вается с входным аналоговым напряжением, и при достижении равенства этих напряжений формируется сигнал, отключающий дальнейший доступ опорных базовых импульсов от входа счетчи­ ка. Число, оказавшееся в этот момент в счетчике, изображает пре­ образуемую аналоговую величину. Его нужно успеть считать рань­ ше, чем поступит новый сигнал сброса и запуска нового цикла преобразования. Необходимости успеть считать число, оказавшееся в счетчике, до запуска нового цикла преобразования можно избежать, если в качестве базового использовать не односторонний, а реверсив­ ный счетчик. Временная диаграмма преобразования аналоговой величины X в кодовую величину Y на основе использования ре­ версивного счетчика, генератора стабильной базовой частоты и аналогового компаратора приведена на рис. 2.2. Для обратного преобразования, т. е. для преобразования числа, заданного тем или иным кодом, в соответствующую аналоговую величину существуют различные способы. Выбор конкретного спо­ соба зависит от представления исходного числа и от того, в какую именно аналоговую величину оно должно быть преобразовано. Всякая цифровая величина может быть представлена либо в па­ раллельном, либо в последовательном кодах. В первом случае ин­ формация представляется пакетами сигналов, принимающих зна­ чения «О» или «1» с разными кодовыми комбинациями. Во втором случае наряду с последовательно предаваемыми кодами разрядов может использоваться и серия синхронизирующих импульсов. Идея преобразования двоичного числа в соответствующее зна­ чение аналоговой величины заключается в подключении для сум­ мирования значений этой аналоговой величины только для тех двоичных разрядов, где в цифровом коде преобразуемого числа имеется 1, причем эти значения соотносятся между собой как 2 в степени, соответствующей номеру данного разряда, начиная с 0. Это называется «суммированием с весами». X,Y^ Рис. 2.2. Схема аналого-цифрового преобразования на базе реверсивного счетчика Принципиальным недостатком такой схемы является трудность точного воспроизведения соотношений между «весами» суммиру­ емых разрядов, особенно при достаточно большом числе этих раз­ рядов. Поэтому в промышленной практике широко применяются схе­ мы, основанные на так называемой «лестнице сопротивлений». Они лишены указанного недостатка. Пример подобной схемы для преобразования параллельного двоичного электрического кода в аналоговую величину напряжения приведен на рис. 2.3. В этой схеме «лестница сопротивлений», построенная на рези­ сторах R и 2/?, запитывается стабилизированным опорным напря­ жением Ц). Резисторы, подключаемые при замыкании того или иного ключа К4...К1, образуют делитель напряжений. Выходной пропорциональный усилитель У должен иметь большое значение входного сопротивления, близкое к полному разрыву, чтобы прак­ тически не влиять на напр51жения, суммируемые на его входе. Если замкнут только ключ К1, то входное напряжение усилителя У рав­ но Ц)/2^ если замкнут только ключ К2, то входное напряжение усилителя У равно f/o/2^ = Щ/А и т.д. Таким образом, эта схема может преобразовывать параллельный двоичный код в напряже­ ние на входе пропорционального усилителя. Такой преобразоваR R 2R\\ I / / / UlR UlR UlR UlR Рис. 2.3. «Лестничная» схема преобразования параллельного двоичного электрического кода в напряжение тель практически реачизуется проще, чем преобразователь на основе сопротивлений со взвешенными разрядами. Это объясняется тем, что в такой схеме значения резисторов подразделяются всего лишь на две группы, а внутри каждой фуппы резисторы равны между собой. Номиналы значений резисторов одной фуппы ровно в 2 раза превышают номиналы значений резисторов другой группы. Подобным же образом строятся и преобразователи последова­ тельного кода в аналоговую величину. Использование компьютеров в системах измерения. Аналого-циф­ ровое и цифро-аналоговое преобразования приобретают в насто­ ящее время особое значение в связи с тем, что в современных системах измерения, индикации и автоматизации объектов и про­ цессов в машиностроении все более широко применяются ком­ пьютеры. Компьютеры на основе информации о состоянии объек­ та, полученной с датчиков производственных параметров, а так­ же на основе сигналов, вводимых оператором, выбирают адреса­ ты для управляющих воздействий и вырабатывают соответствую­ щие управляющие воздействия. Компьютеры в машиностроительных процессах и объектах ис­ пользуются в следующих направлениях: • автоматизация измерений и регистрации параметров;

• проведение исследований различных объектов и их моделей;

• осуществление автоматического управления процессами и объектами машиностроения;

• конструкторская, технологическая и организационная подго­ товка производства. Для решения этих задач необходимо осуществлять согласова­ ние параметров выходного сигнала передающего устройства и вход­ ного сигнала приемного устройства, а также проводить борьбу с помехами, возникающими в линиях передачи информации. На выходе компьютерных сетей помимо штатных внешних ком­ пьютерных устройств, таких как принтеры, дисплеи, модемы, в системах автоматизации производственных объектов и процессов в машиностроении используются также специальные индикаторы и регистраторы. Индикаторами двоичных чисел, т.е. ситуации «имеется — от­ сутствует», чаще всего являются электрические лампы накалива­ ния и газоразрядные лампы, обычно неоновые. Для индикации десятичных цифр наиболее широко использу­ ются: • цифровые газоразрядные лампы;

• сегментные индикаторы;

• проекционные индикаторы;

• точечные и мозаичные индикаторы. Что касается регистраторов, то чаще всего используются сле­ дующие виды такого рода устройств: • телетайпы;

• ленточные перфораторы;

• печатающие устройства (принтеры);

• устройства записи на аудио- и видеокассеты;

• устройства записи на компакт-диски;

• расчерчивающие устройства (плоттеры).

2.3. Усилители Сигнал, изображающий выходную величину того или иного датчика параметра производственного процесса, как и сигнал, поступающий с устройств ручного ввода, в большинстве случаев является по своей физической природе электрическим, хотя иногда бывает и гидравлическим, и пневматическим, и механическим. Для проведения последующей обработки или для использования в различного рода исполнительных механизмах этот сигнал дол­ жен подвергнуться или усилению, или ослаблению. Устройство, служащее для усиления поступающего на его вход сигнала, назы­ вается усилителем, а для ослабления — аттенюатором, Ютассификация усилителей сигналов по их физической природе приве­ дена на рис. 2.4. К числу общих показателей, характеризующих любые усили­ тельные устройства независимо от их физической природы, прежде всего относится коэффициент усиления. Для усилителей различной физической природы под коэффи­ циентом усиления Ку понимается отношение установившегося значения величины сигнала ^4ых на выходе усилителя к устано­ вившемуся значению величины сигнала f4x на его входе. Эта вели­ чина определяется выражением Усилители Электрические Электронные Магнитные Электромашинные Неэлектрические Пневматические Гидравлические Механические Рис. 2.4. Классификация усилительных устройств Поскольку у современных усилителей коэффициент усиления может достигать нескольких тысяч, для сокращения масштаба ча­ сто применяют логарифмический коэффициент усиления, измеря­ емый в децибелах, дБ. По определению ^=201g(C4b.x/f4x) = 201gAy. Если задан К, дБ, то можно найти соответствующий Ау, и на­ оборот. Существует аналогия между процессами, происходящими в линейных электрических цепях и процессами, происходящими в линеаризованных гидравлических и пневматических цепях, а так­ же в линейных механических системах. Поэтому принято говорить об общих характеристиках усилителей, употребляя терминологию, относящуюся к линейным токовым цепям. Различают у с и л и т е л и м о щ н о с т и, эксплуатируемые при большом токе нагрузки и, следовательно, при малом входном со­ противлении этой нагрузки, и у с и л и т е л и н а п р я ж е н и я, эк­ сплуатируемые при малом токе нагрузки и, следовательно, при большом входном сопротивлении этой нагрузки, близкой к пол­ ному разрыву. В усилителях всегда имеются те или иные реактивные элемен­ ты, такие как емкость и индуктивность. Из-за наличия подобных реактивных элементов фаза выходного сигнала усилителя не со­ впадает с фазой входного сигнала. Сдвиг фаз для различных гармонических частот, составляющих в соответствии с разложением Фурье любой сигнал, оказывается различным. Поэтому в каждый момент сумма частот на выходе не будет пропорциональной сумме частот на входе, составляющих исходный сигнал на входе. Это приводит к фазовым искажениям, вносимым усилителем. Усилители характеризуются различными коэффициентами уси­ ления по току, напряжению и мощности. Эти коэффициенты рав­ ны отношению уровней соответствующих сигналов на входе и выходе усилителя. Следует различать коэффициент усиления по мощности и КПД усилителя. КПД усилителя, г|у, равняется отношению мощности выходного сигнала к мощности питания, а не к мощности вход­ ного сигнала. Чувствительность усилителя по току, напряжению или по мощ­ ности — это минимальное значение соответствующих величин, вызывающее изменение сигнала на выходе усилителя. Динамический диапазон Dj^ усилителя по току, напряжению или мощности определяется как отношение соответствующего макси­ мального входного сигнала к минимальному, при котором иска­ жения не превышают допустимого значения. Динамический диапазон усилителя не может быть меньше ди­ намического диапазона его входного сигнала. Частотная характеристика усилителя есть зависимость коэф­ фициента усиления данного усилителя от частоты усиливаемого сигнала. Частота откладывается в линейном или в логарифмиче­ ском масштабе по оси X, а на оси Y откладывается в линейном масштабе коэффициент усиления на данной частоте К. Часто К откладывается в дБ. В идеальном усилителе частотная характеристика представляет собой горизонтальную прямую во всем диапазоне усиливаемых частот от fo до /„ах- Реальные усилители всегда характеризуются уменьшением усиления на низших и высших частотах (имеют так называемый завал частотной характеристики). Обычно считают до­ пустимым снижение коэффициента усиления по мощности вдвое по сравнению с максимальным. Для цепей электрического тока мощность пропорциональна квадрату силы тока. Поэтому двукрат­ ное снижение мощности пропорционально снижению коэффи­ циента усиления по току в V 2 / 2 раз, что составляет примерно 0,707, Диапазон частот, в котором коэффициент усиления состав­ ляет не менее 0,707 от максимального коэффициента усиления, называется полосой пропускания данного усилителя Дц. Пример частотной характеристики усилителя приведен на рис. 2.5. Величина частотных искажений М, дБ, определяется как от­ ношение коэффициента усиления на средней для полосы пропу­ скания частотеУср к коэффициенту усиления на данной частоте/ Это соответствует соотношению M=20\g(KJK^), Очевидно, что для идеального усилителя, когда во всей полосе пропускания коэффициенты усиления на любой частоте остаются /о 10000 ^ах / Рис. 2.5. Частотная характеристика усилителя постоянными и равны между собой, величина частотных искаже­ ний М, дБ, равняется нулю. В зависимости от вида усиливаемого сигнала, определяющего область применения того или иного усилителя, все усилители подразделяются следующим образом. Гармонические усилители предназначены для усиления перио­ дических сигналов, составляющие которых изменяются сравни­ тельно медленно. Примером подобных усилителей могут служить магнитофонные усилители для усиления колебаний звуковой ча­ стоты. Импульсные усилители предназначены для усиления импульс­ ных, периодических и непериодических сигналов. Примером по­ добных усилителей могут служить компьютерные и телевизион­ ные усилители, усилители схем автоматики и телемеханики. Усилители постоянного сигнала предназначены для усиления постоянного сигнала. Выходной сигнал в таких усилителях про­ порционален сумме постоянной и переменной составляющих вход­ ного сигнала. Усилители переменного сигнала предназначены для усиления сигнала в полосе частот от низшей частоты /„ > О до высшей ча­ стоты /в. Выходной сигнал в таких усилителях пропорционален только переменной составляющей входного сигнала. В полосе частот усиливаемых сигналов выделяют усилители низкой частоты и высокой частот. По характеру частотной характеристики усилители подразде­ ляются на резонансные и полосовые. Резонансные усилители имеют пик коэффициента усиления на некоторой резонансной частоте, определяемой обычно резонансной кривой колебательного кон­ тура или колебательного элемента, включенного параллельно. В зависимости от ширины полосы частот, на которых происхо­ дит резонанс усиления, усилители подразделяются на узкополосные и широкополосные. Электронные усилители. Эти усилители отличаются способно­ стью усиливать маломощные сигналы, т.е. сигналы мощностью порядка 10"^ Вт при напряжении порядка 10"^ В. Поэтому в систе­ мах автоматизации производства в машиностроении их применя­ ют главным образом в качестве входных каскадов. В настоящее время в системах автоматизации производства в машиностроении используются в основном полупроводниковые элек­ тронные усилители. Это объясняется их малыми габаритными раз­ мерами, низкой потребляемой электрической мощностью, высо­ кой надежностью и вибростойкостью и малой подверженностью механическим воздействиям. Работа каскада электронного полу­ проводникового усилителя основывается на изменении тока от эмиттера к коллектору транзистора, питаемого от источника по­ стоянного напряжения, при изменении тока базы этого транзи стора. Пример схемы простейшего электронного полупровод­ никового усилителя с общим эмиттером уже приводился при рассмотрении схемы электронного реле. Обычно в системах ав­ томатизации производства в машиностроении используются двухкаскадные полупроводниковые электронные усилители. При этом достигается общий коэффициент усиления Ау, рав­ ный 30... 200, Современные полупроводниковые электронные усилители кро­ ме своей основной функции — усиления сигналов — способны также осуществлять фильтрацию усиливаемого сигнала, подавляя в нем помехи, вызываемые наводками от промышленной элект­ росети. Магнитные усилители. Работа магнитного усилителя (МУ) ос­ нована на использовании свойств ферромагнитных материалов. Сигнал постоянного тока в магнитных усилителях преобразу­ ется в сигнал переменного тока. МУ широко применяются в на­ стоящее время в системах автоматизации производства в машино­ строении. Это объясняется их высокой надежностью и долгове­ чностью, обусловленными отсутствием движущихся частей и не­ чувствительностью к механическим перегрузкам, устойчивостью к работе при высоких и низких температурах и в условиях повы­ шенной влажности. МУ отличаются высоким КПД и коэффици­ ентом усиления и возможностью усиления маломощных сигналов постоянного тока. Недостатком магнитного усилителя является присущая ему инерционность, определяемая его высокой индуктивностью, что ограничивает его применение в системах автоматики, требующих минимизации времени реагирования, например в следящих си­ стемах. Принцип работы такого усилителя удобно рассмотреть на при­ мере дросселя с подмагничиванием (рис. 2.6). На этой схеме обмотка управления W^ питается напряжением С х входного сигнала, а рабочая область переменного тока /„ опре­ 4 деляется напряжением [4ых- Последовательно с рабочей обмоткой Жр включено сопротивление нагрузки R^, Переменный ток /„ в обмотке Жр определяется соотношением I.=U,^/^R'+Xl где R — активная составляющая сопротивления дросселя;

Xi — реактивная составляющая сопротивления дросселя. Реактивная составляющая Xi определяется следующим обра­ зом: Xi^ = a)L, где ( = 27г/;

L = iio^(w^S)/L О и„Щ Рис. 2.6. Схема дросселя с подмагничиванием Здесь |1о — магнитная проницаемость вакуума, Г/м;

S — пло­ щадь сердечника дросселя, м^;

/ — длина средней силовой линии в сердечнике дросселя, м;

W — число витков рабочей обмотки p Жр;

|1 — магнитная проницаемость сердечника дросселя для пере­ менной составляющей магнитного поля, Г/м (|х = В/ Н, где Н, В — напряженность и индукция магнитного поля соответственно). С увеличением постоянного тока подмагничивания магнитная проницаемость сердечника уменьшается, что приводит к умень­ шению индуктивного сопротивления дросселя и, следовательно, к увеличению тока нагрузки /„. Однако такой дроссель применять в качестве магнитного уси­ лителя практически нецелесообразно, так как в его управляющей обмотке Wy наводится ЭДС, противодействующая входному сиг­ налу. Это снижает КПД усиления и вносит дополнительные шумы. Поэтому практически простейший магнитный усилитель соби­ рают из двух сердечников, что показано на рис. 2.7. В таком маг­ нитном усилителе имеется некоторый начальный холостой ток /„о при /у = 0. Рабочие обмотки W^ наматывают таким образом, чтобы маг­ нитные потоки, создаваемые ими в обоих сердечниках, действо­ вали навстречу друг другу, так что ЭДС, индуцируемые ими в обмотке управления Wy, взаимно компенсируются.

Рис. 2.7. Схема магнитного усилителя на двух сердечниках Чтобы сделать магнитный усилитель чувствительным к знаку входного сигнала, нужно сместить начальную рабочую точку на его статической характеристике. Это достигается путем создания дополнительного постоянного магнитного поля за счет введения дополнительной обмотки постоянного тока. Она так и называется обмоткой смещения. Введение начального смещения повышает также коэффициент усиления для малых значений тока управления /у. Электромашинные усилители. Для управления сравнительно мощными, до нескольких десятков кВт, устройствами применя­ ются электромашинные усилители (ЭМУ). Электромашинный усилитель представляет собой генератор постоянного тока, вращающийся с постоянной скоростью от спе­ циального привода, являющегося внешним источником энергии. Обычно таким приводом является трехфазный нерегулируемый асинхронный двигатель переменного тока. На обмотку возбужде­ ния электромашинного усилителя подается усиливаемый сигнал, а выходным сигналом является напряжение, снимаемое с его ще­ ток. Коэффициент усиления по мощности Кр, здесь, как и вооб­ ще в усилителях, равняется отношению выходной электрической мощности Дых к входной электрической мощности Р^^, ЭМУ обладает достаточно большой электромагнитной инерци­ ей, которая характеризуется постоянной времени Г, эквивалент­ ной электромагнитной цепи. Обычно в промышленных ЭМУ по­ стоянная времени равняется 0,02...0,25 с. Для сравнительной оценки качества различных ЭМУ необхо­ димо сопоставлять как коэффициент усиления по мощности Кр, так и постоянную времени Т. Отношение этих величин называется коэффициентом добротности ЭМУ. Простейший ЭМУ изображен на рис. 2.8. На этом рисунке двигатель М\ вращает с постоянной скоро­ стью «о якорь генератора G. Таким двигателем обычно является — j^ V ^ ?ч Щ 1Жу /л \ \^ Н ^\^^^ / V] _Г{М1 i ^^ч НГ^ ^\ < \^^ HJ ^^ ) w.m i * 6 ь -3 Рис. 2.8. Схема электромашинного усилителя асинхронный трехфазный нерегулируемый двигатель переменно­ го тока, но могут быть также использованы и другие типы двигате­ лей с постоянными оборотами. Напряжение со щеток ЭМУ посту­ пает на щетки исполнительного двигателя М2 с независимым воз­ буждением от обмотки W^. Напряжение, поступающее на щетки исполнительного двигателя М2, пропорционально управляющему напряжению, поступившему на обмотку управления Wy ЭМУ. В зависимости от способа возбуждения все ЭМУ подразделя­ ются на ЭМУ продольного поля, где основной поток возбужде­ ния направлен по продольной оси машины, и на ЭМУ попереч­ ного поля. Приведенный пример относится к однокаскадным усилителям продольного поля. Коэффициент усиления по мощности К^ со­ ставляет здесь 30... 100. У двух- и многокаскадного усилителей коэффициент усиления равен произведению коэффициентов усиления каждого каскада. Увеличить коэффициент усиления можно также введением положительной обратной связи. Если в дополнение к независимо­ му возбуждению в ЭМУ ввести обмотку самовозбуждения, то к обмотке управления требуется подводить только часть энергии, необходимой для создания потока, а остальная необходимая энер­ гия будет поступать от обмотки самовозбуждения в виде положи­ тельной обратной связи. Обмотку самовозбуждения можно включать как последователь­ но, так и параллельно с обмоткой якоря. Сопротивление цепи возбуждения с целью предотвращения самопроизвольного воз­ буждения ЭМУ необходимо устанавливать несколько большим определенного порогового значения, называемого критическим сопротивлением. В обычной электромашине постоянного тока поперечная реак­ ция якоря искажает магнитное поле главных полюсов и вызывает искрение щеток. Поэтому для ослабления поперечной реакции якоря в силовой электротехнике принимаются соответствующие меры. Но в ЭМУ с поперечным полем магнитный поток реакции якоря используется для получения ЭДС. С этой целью на коллек­ торе двухполюсной электромашины устанавливают дополнитель­ ную пару щеток q—q, ось которых перпендикулярна оси основ­ ных щеток/7—/7 (рис. 2.9). На рис. 2.9 двигатель, вращающий с постоянной скоростью якорь ЭМУ, условно не показан. На обмотку Wy, расположенную на полюсах генератора, представляющего собой ЭМУ, подается управляющий ток /у. В поперечной цепи рассматриваемой элект­ ромашины наводится ЭДС Eq. Поперечная пара щеток q—q замы­ кается накоротко или через небольшое сопротивление подмагничивающей обмотки W^, поэтому даже небольшая ЭДС Eq вызыва­ ет значительный ток. Якорь, вращаясь в созданном таким образом Рис. 2.9. Схема двухкаскадного ЭМУ с попе­ речным полем поперечном магнитном поле, наводит ЭДС продольной цепи. Под действием этой ЭДС в цепи нагрузки возникает соответ­ ствующий ток. yf"" ГЛУХУЮ Такой ЭМУ представляет собой одно''^ 1ААЛДЛ(^^ якорный двухкаскадный усилитель, у ко^у\( ^ торого магнитный поток второго каскада i ^у А создается поперечной реакцией якоря на первом каскаде усиления. Поэтому такие ЭМУ называют также ЭМУпоперечного поля. Однако такой усилитель работоспособен лишь при небольших токах нагрузки. Это происходит потому, что если к щеткам про­ дольной цепи подключить существенную нагрузку, то через об­ мотку якоря пойдет значительный ток и возникающая при этом реакция якоря будет противодействовать управляющему магнит­ ному потоку. Для компенсации подобной продольной реакции якоря в ЭМУ с поперечным полем помимо управляющей обмот­ ки помещают также и компенсационную обмотку. Она включает­ ся последовательно в цепь нагрузки и нейтрализует размагничи­ вающее действие нагрузочного тока. Поток реакции якоря должен уравновешиваться потоком, со­ здаваемым компенсационной обмоткой. Если поток реакции якоря больше, чем поток, создаваемый компенсационной обмоткой, то ЭМУ недокомпенсирован и при большом токе нагрузки усиление падает. Если поток реакции яко­ ря меньше, чем поток, создаваемый компенсационной обмоткой, то ЭМУ перекомпенсирован и при большом входном токе возни­ кают нелинейные искажения. Наконец, если эти магнитные пото­ ки равны, то рассматриваемый ЭМУ является более или менее точно скомпенсированным. Ток в компенсирующей обмотке мож­ но регулировать с помощью соответствующего реостата. Общий коэффициент усиления двухкаскадного ЭМУ с попе­ речным полем обычно составляет 10 000. Иногда он достигает 100000. Постоянная времени при этом достаточно велика и составляет 0,1...0,25 с. При мощности до нескольких кВт ЭМУ и приводной асинх­ ронный двигатель обычно конструктивно размещают в одном кор­ пусе. Гидро- и пневмоусилители. Эти усилители по принципу дей­ ствия подразделяются на дроссельные и струйные. К д р о с с е л ь н ы м у с и л и т е л я м в первую очередь следует отнести золотниковые усилители. Золотниковым усилителем явля ется специальное прецизионное механическое устройство, кото­ рое состоит из гильзы с дросселирующими окнами и перемеща­ ющегося внутри нее плунжера. Оно предназначается для распре­ деления по рабочим трубопроводам давления и расхода рабочей среды (масла или воздуха), поступающей по напорному трубо­ проводу. Золотники бывают плоские и цилиндрические. Наиболее часто применяются цилиндрические золотники. На рис. 2.10 приведена схема усилителя на основе отсечного золотника. Здесь осуществляется управление двухсторонним при­ водом, т.е. рабочая среда под давлением подается то в одну, то в другую полость рабочего цилиндра. Золотниковое устройство со­ стоит из гильзы 1 и плунжера 2, перемещающегося внутри этой гильзы под управляющим воздействием х. Перемещаясь, плунжер перекрывает окна в гильзе, ведущие к трубопроводам 4w 3, обес­ печивающим подачу рабочей среды в соответствующую рабочую полость исполнительного цилиндра. По трубопроводу 6 к золот­ нику подводится под давлением рабочая среда, а по трубопрово­ дам 5и /возможен ее отвод от золотника. Плунжер 2 представляет собой сдвоенный поршень или целостную цилиндрическую де­ таль с проточками и в среднем положении перекрывает одновре­ менно оба окна, ведущие к трубопроводам 4w 3, Этим отсекается поступление рабочей среды в рабочий цилиндр или отток ее оттуда. При смещении плунжера относительно среднего положения соответствующие окна открываются для подачи рабочей среды в ту или иную полость рабочего цилиндра и для оттока ее из другой полости. Скорость перемещения рабочего поршня определяется степенью открытия соответствующего окна. Золотниковые усилители этого типа позволяют получать на выходе мощность до 100 кВт при воздействии на плунжер мощно­ сти порядка нескольких ватт. Разница между определяющим размером окна гильзы и шири­ ной поршня плунжера называется величиной перекрытия золот­ ника. В зависимости от знака такого перекрытия различают:

5 4 Рис. 2.10. Схема золотникового гидроусилителя:

/ — гильза;

2 — плунжер;

3 — трубопровод подвода (отвода) к (из) рабочей полости;

4 — трубопровод подвода (отвода) к (из) рабочей полости;

5, 7 — трубопроводы отвода от золотника;

6 — трубопровод подвода к золотнику P2-P m m Тур I Рис. 2.11. Конструктивная схема (a) и статическая характеристика (б) гидро- или пневмоусилителя на базе струйной трубки: 1, 2 — приемные сопла;

3 — приемник;

4 — поворотная трубка;

5 — ось;

6 — противовес • золотники с положительным перекрытием, когда ширина поршня плунжера больше определяющего размера окна гильзы;

• золотники с нулевым перекрытием, когда ширина поршня плунжера равняется определяющему размеру окна гильзы;

• золотники с отрицательным перекрытием, когда ширина пор­ шня плунжера меньше определяющего размера окна гильзы. Отсечные золотники выполняют с положительным перекрыти­ ем, чем достигается более плотная отсечка подачи рабочей среды, но при этом возникает соответствующая зона нечувствительности. Наоборот, проточные золотники выполняются с отрицатель­ ным перекрытием, вследствие чего через золотник такого типа всегда проходит поток рабочей среды. В с т р у й н ы х г и д р о - и п н е в м о у с и л и т е л я х в каче­ стве усилительного элемента используется струйная трубка. Соот­ ветствующая конструктивная схема и статическая характеристика такого усилителя приведены на рис. 2.11. В соответствии с рис. 2.11 струйный гидро- или пневмоусилитель состоит из поворотной трубки 4, в которую подается рабочая среда, и приемника 3 с соплами 7 и 2. Под действием управляющего сигнала х струйная трубка 4 поворачивается вокруг оси 5, в результате чего изменяется направление струи рабочей среды и ее поступление в приемные сопла 7 и 2 Обычно гидро- и пневмоусилители на базе поворотных струйных трубок снабжаются также противовесами 6, предназна­ ченными для удержания этой трубки в равновесном положении. Струйные гидравлические трубки работают с давлением масла 4...8 бар при расходе через трубку 5... 10 л/мин. Максимальное отклонение такой трубки составляет обычно 1...2 мм. Гидро- и пневмоусилители бывают и одно- и двухкаскадные. Пневмоусилители характеризуются на порядок более высоким, чем гидроусилители, коэффициентом усиления и на один-два по­ рядка более высоким быстродействием. Однако они менее точны, поэтому они применяются, главным образом, в быстродейству­ ющих зажимных устройствах, но не в управлении перемещения­ ми рабочих органов. 2.4. Переключательные и логические элементы Переключающие устройства и распределители предназначены для включения, отключения и переключения электрических це­ пей в электроприводе и потоков жидкости или газа в пневмо- и гидроприводе. Электромагнитные контактные реле. Одним из основных элект­ рических аппаратов, осуществляющих под воздействием поступа­ ющего на них дискретного электрического сигнала коммутацию в электрических цепях различных систем, применяющихся в систе­ мах автоматизации в машиностроении, является электромагнит­ ное контактное реле. Такое реле по конструкции представляет со­ бой базу (обычно пластину) из электроизоляционного материала (обычно из гетинакса или текстолита), на которой закрепляются катушка-соленоид со втягивающимся в нее стальным сердечни­ ком и изолированные друг от друга пары контактов. На штоке сердечника закрепляются изолированные друг от друга траверсы, на которых установлены пары контактов, способные замыкать или размыкать соответствующие контакты, установленные на базовой пластине. Таким образом, перемещение сердечника, происходя­ щее вследствие подачи напряжения на катушку-соленоид, может вызвать замыкание или размыкание контактами, установленны­ ми на траверсах, до двенадцати пар контактов, установленных на базовой пластине. Это свойство, заключающееся в замыкании или размыкании контактов многих участков сети вследствие подачи единственного сигнала на обмотку соответствующего реле, назы­ вается размножением контактов. Какая именно пара контактов на базовой пластине будет при подаче напряжения на катушку замы­ каться, а какая — размыкаться, определяется начальной установ­ кой этих пар контактов. Так устроены и работают широко распро­ страненные в схемах станочной автоматизации и управления реле типа РП. Подобные реле называются промежуточными, потому что они, с одной стороны, не являются датчиками — источника­ ми тех или иных информационных сигналов, а с другой — не воздействуют непосредственно на исполнительные механизмы, а лишь вырабатывают для них управляющие воздействия. Задача се тей из таких реле состоит в логической обработке поступающих на них дискретных сигналов от различных датчиков и в выработке дискретных же управляющих сигналов для исполнительных меха­ низмов. Описанное электромагнитное реле является электрически ней­ тральным, т.е. изменение знака напряжения, подаваемого на об­ мотку такого реле, не меняет знак выходного сигнала. Нейтраль­ ное электромагнитное реле имеет два устойчивых состояния, а именно: контакты реле замкнуты, и контакты реле разомкнуты. Мощность управляющей обмотки реле может быть значительно меньше мощности в цепи нагрузки, так что можно говорить об электромагнитном контактном реле как об усилителе мощности. В схемах электроавтоматики часто используются электромаг­ нитные контактные реле, которые чувствительны к направлению тока в обмотке. Такие реле называются поляризованными. Поляри­ зация таких реле осуществляется за счет магнитного потока сме­ щения, создаваемого постоянным магнитом. При срабатывании поляризованного электромагнитного контактного реле происхо­ дит замыкание или размыкание одной из двух групп контактов. По мощности, необходимой для срабатывания, реле подразде­ ляются на высокочувствительные (до 10 мВт) и слаботочные нормальной чувствительности (до 1... 5 Вт). По коммутируемой мощ­ ности различают переключательные реле малой мощности (до 50 Вт постоянного или до 120 В -А переменного тока), промежуточные (до 150 Вт постоянного тока и 500 В- А переменного тока), а так­ же силовые контакторы. Основным недостатком электромагнитных контактных реле является их потенциальная ненадежность и ограниченный срок службы, связанный с «подгоранием» контактов. Для противодей­ ствия такому подгоранию контактов реле помещается его изгото­ вителем в герметизированный корпус. Герметизированный кор­ пус реле заполняется атмосферой из нейтрального или даже вос­ станавливающего газа, чаще всего водорода. Проектирование конкретной электрической системы управле­ ния тем или иным объектом машиностроения начинается с раз­ работки принципиальной электроконтактной схемы. В этой схеме определенным образом увязываются обмотки катушек-соленои­ дов промежуточных реле и контактные пары, т.е. создаются сети обмоток и сети контактов. Для питания релейно-контактных схем в основном использу­ ется постоянный ток напряжением 24 В или реже 48 В, так как при этом обеспечиваются более высокая электробезопасность и более высокие усилия, приложенные к контактам, а также ис­ ключается «дребезг контактов», который может возникнуть вслед­ ствие того, что в моменты перехода мгновенных значений пере­ менного тока через нуль контакты удерживаются на месте лишь силами инерции. Постоянное напряжение, используемое для запитки релейно-контактных релейных схем, вырабатывается обычно с помощью мостовых выпрямительных устройств. Другой причиной использования в релейно-контактных схемах пониженного напряжения является то, что для обеспечения на­ дежности контактов надо увеличивать силу, с которой они замы­ каются или размыкаются. Это сила пропорциональна силе тока, протекающего через обмотку реле. Увеличение же силы тока при той же самой потребляемой мощности требует уменьшения рабо­ чего напряжения обмотки. Разработать принципиальную релейно-контактную схему — значит определенным образом расположить и увязать друг с дру­ гом, с источником питания и заземлением элементы, представ­ ляющие собой обмотки промежуточных реле и их контакты, а также входные сигналы и вырабатываемые схемой управляющие воздействия. Исходными данными для такой разработки могут служить цик­ лограммы движений рабочих органов, где указываются последо­ вательность этих движений и существующие при этом причинноследственные связи, циклограммы включений исполнительных аппаратов, где кроме вышесказанного указываются и времена со­ ответствующих включений, а также специальные таблицы, где указывается характер выходных сигналов, т.е. являются эти сиг­ налы импульсными или потенциальными. Разница между импуль­ сным и потенциальным сигналами в цепях управления заключа­ ется не в их сравнительной длительности, а в том, что импульс­ ный сигнал через то или иное время, которое может быть доста­ точно большим, снимается сам собой, а потенциальный сигнал требует для своего снятия подачи второго управляющего сигнала, хотя бы этот второй сигнал следовал сразу же за первым. Обозначения на принципиальных схемах обмоток и контактов электромагнитных реле приведены на рис. 2.12. Обмотки катушек самих промежуточных реле обозначаются на схемах прямоугольником, расположенным поперек линии связи. Это показано на рис. 2.12, а. Обмотка реле на схеме обозначается буквами РП, при которых ставится порядковый номер данного реле, заданный разработчиком этой схемы. На рис. 2.12, ^изобра­ жен замыкающий контакт, на рис. 2.12, в — размыкающий кон­ такт, а на рис. 2.12, г изображен перекидной контакт, т.е. такой контакт, при срабатывании которого одна пара контактов замы­ кается, а другая — размыкается. Контакты того или иного проме­ жуточного реле предваряются цифрой, обозначающий порядко­ вый номер данной пары контактов в этом реле. Источниками дискретных сигналов для релейных электрокон­ тактных переключательных схем могут быть любые аппараты с электрическим выходом. Например, это могут быть кнопки, осу РГТ14 Г111Ч 4> а ЗКРП о Рис. 2.12. Обозначения на принципиальных схемах обмоток и контактов электромагнитных реле: а — катушка реле;

б — замыкающий контакт;

в — размыкающий контакт;

г — перекидной контакт ществляющие подачу сигналов «Пуск» и «Стоп», или путевые выключатели, подающие дискретные сигналы под действием дви­ жения рабочих органов станка. Обозначения на принципиальных релейно-контактных схемах таких источников сигналов приведе­ ны на рис. 2.13. В соответствии с рис. 2.13 кнопки, на которые непосредственно нажимает оператор, обозначаются КН, а справа при них пишется цифра, которая, как и в предыдущем случае, обозначает поряд­ ковый номер данной кнопки в схеме. Кнопки могут быть замыка­ ющими, например кнопка «Пуск» (рис. 2.13, а), и размыкающи­ ми, например кнопка «Стоп» (рис. 2.13, б). Путевые, или коне­ чные, выключатели графически изображаются также, как и кноп­ ки, но сопровождаются надписями ПВ или КВ. Эти надписи также сопровождаются цифрой, которая, как и в предьщущем случае, обозначает порядковый номер данного путевого выключателя в рассматриваемой схеме. На рис. 2.13, в изображен замыкающий путевой выключатель, а на рис. 2.13, г изображен размыкающий путевой выключатель. Кнопки и путевые выключатели продолжают свое действие до тех пор, пока длится их нажатие. Но можно сделать так, что они останутся включенными и после того, как нажатие на них пре­ кратится. В этом случае говорят о «западающих» кнопках. Чтобы вернуть такую кнопку в исходное состояние, нужно нажать на нее во второй раз либо нажать другую, сбрасывающую кнопку. Сохра. КН1 КН2 б,КВ1,ПВ ^ а в КВ2,ПВ2 г Рис. 2.13. Обозначения кнопок и путевых выключателей на принципи­ альных схемах электромагнитных реле: а — замыкающая кнопка;

б — размыкающая кнопка;

в — замыкающий путевой выключатель;

г — размыкающий путевой выключатель няют свое новое состояние и после снятия ручного воздействия на них такие конструктивно отличающиеся от кнопок устройства, как тумблеры и переключатели. Однако механические устройства и защелки, удерживающие кнопки в нажатом состоянии, подвер­ жены износу и влиянию окружающей среды, так что они являют­ ся элементом потенциальной ненадежности. Поэтому сохранение воздействия, произведенного кнопкой, лучше обеспечивать элек­ трическим схемным путем. Обратим также внимание на то, что сами кнопки конструктивно могут быть весьма разнообразными, отличаясь формой и размерами головки, на которую производит­ ся нажатие. Такие головки могут быть клавишного типа или же рассчитанными на нажатие одним пальцем, а могут быть и так называемого грибкового типа, рассчитанного на нажатие всей ла­ донью. С головками грибкового типа выполняются все кнопки ава­ рийного останова, требующие быстрого нажатия. Выходные сигналы релейных переключательных схем могут поступать на все аппараты с дискретным электрическим входом. Особое место в схемах электроавтоматики занимают контакторы. Контакторами называются электромагнитные аппараты, предназ­ наченные для включения и отключения силовых цепей. Контакто­ ры, предназначенные для включения и отключения трехфазных асинхронных электродвигателей, называются магнитными пуска­ телями. Потребителями выходных сигналов электрических пере­ ключательных схем являются следующие виды аппаратов: • обмотки пускателей (контакторов) электрических моторов;

• соленоиды, управляющие гидравлическими и пневматиче­ скими золотниками и распределителями;

• сигнальные лампочки и светодиоды. Соответствующие обозначения приведены на рис. 2.14. На рис. 2.14 приведены обозначения на принципиальных релейно-контактных схемах потребителей дикретных сигналов. Примером типовых решений, используемых при разработке принципиальных релейно-контактных схем, может служить схема постановки на самопитание. Она изображена на рис. 2.15. Согласно этой схеме реле, поставленное на самопитание, остается вклю­ ченным и после того, как оператор перестает нажимать на пуско­ вую кнопку.

К ЭМ Л ^ Рис. 2.14. Обозначения на принципиальных релейно-контактных схемах адресатов дискретных сигналов: а — контактор;

б — электромагнит;

в — электролампа +24 в I ' KHl \ Ш, —о о crzzi 1КРП1 КН2 Л HI Рис. 2.15. Типовая принципиальная релейно-контактная схема постановки на самопитание 2КРП Следует заметить, что при срабатывании нескольких контак­ тов иногда оказывается небезразличным, какие из них сработают раньше, а какие позже. Сработавшие контакты могут быть «под­ хвачены» элементами с запоминанием, что изменит ситуацию для элементов, запоздавших со срабатыванием. Вследствие случайно­ го разброса времен срабатывания в одном случае раньше других сработают одни контакты, а в другом — другие. Это приводит к неопределенности в поведении переключательной схемы. Такое явление называется «состязанием контактов». Для придания определенности поведению переключательной схемы наряду с другими методами применяется введение гаран­ тированных задержек времени на срабатывание и на отпускание тех или иных контактных реле. Существуют различные техниче­ ские приемы построения электромагнитных контактных реле с задержками на срабатывание и отпускание. Такие задержки могут быть как регулируемыми (устанавливаемыми), так и постоянны­ ми. В настоящее время вместо электромагнитных контактных реле все чаще применяют их бесконтактные эквиваленты. Гидравлические и пневматические релейные элементы. В ряде случаев при автоматизации производственных процессов в маши­ ностроении оказывается целесообразным осуществлять непосред­ ственное изменение направления тех или иных потоков жидкости или газа без организации логических электрических цепей. Это осуществляется гидравлическими или, соответственно, пневма­ тическими релейными элементами. Гидравлические аппараты, которые изменяют направление потока рабочей жидкости (масла) в двух или более линиях назы­ ваются гидрораспределителями. Схожесть некоторых физических свойств рабочих масел и воз­ духа отражается на схожести конструкций гидро- и пневмораспределителей. Гидро- и пневмоусилители можно подразделить на распределители давления и распределители расхода, распредели­ тели золотникового и струйного типов, распределители с исполь­ зованием базового элемента типа сопло —заслонка, распредели­ тели клапанного типа, а также комбинированные. Рис. 2.16. Классификация гидрораспредели­ телей по способу управления Механические i Ручные По характеру управляющего воздей­ Гидравлические ствия промышленные гидрораспреде­ лители классифицируются, как пока­ Г Электрические зано на рис. 2.16. В ручных гидрораспределителях, ког­ да нажатие осуществляется операто­ Элекгрогидравлические ром, речь идет о гидрокнопках. Электрогидравлические гидрорас­ пределители, как правило, являются двухкаскадными, и электроуправляемым у них является лишь первый каскад. Для целей автоматизации производственных процессов в ма­ шиностроении широко применяется модульный монтаж гидро­ аппаратуры на основе функционально, конструктивно и эксплуа­ тационно законченных блоков. В гидросистемах для целей автоматизации производственных процессов в машиностроении также используются такие элемен­ ты как фильтры и аккумуляторы, а также специальные средства технической диагностики. В пневмоавтоматике к переключающим элементам относятся различного рода пневмораспределители, обратные пневмоклапаны, клапаны быстрого выхлопа, клапаны вьщержки времени, а также логические элементы. Классификация пневмораспределителей, используемых для автоматизации производственных процессов в машиностроении, приведена на рис. 2.17. Муфты. Потоки энергии, используемые для целей автоматиза­ ции производственных процессов в машиностроении, могут быть не только электрическими, гидравлическими или пневматичес­ кими, но и механическими. В последнем случае для регулирова­ ния этих потоков используются устройства, называемые муфтами. Управляемые муфты в системах автоматизации производственных процессов в машиностроении служат для передачи движения от одного вала к другому в соответствии с сигналами управления. Различают муфты с механической связью между ведущим и ведомым валами (большей частью фрикционные), а также индук­ ционные и конденсаторные муфты. Основными показателями работоспособности муфты являются максимальный передаваемый ею крутящий момент и теплостой­ кость. Для дополнительного увеличения коэффициента трения и передаваемого момента соприкасающиеся поверхности фрикци­ онных полумуфт делают из специальных материалов. В сухих фрик Управление пневмораспределителем С ручным управле­ нием Механи­ ческое Электро­ магнитное Без ручного дубли­ рования С ручным дубли­ рованием Пневма­ тическое управление С повыше­ нием давления С пониже­ нием давления Электро­ пневма­ тическое Повыше­ ние давления Пониже­ ние давления Н Кнопка Н Толкатель Н Рычаг Ролик Педаль Ломаю­ щийся рычаг Рис. 2.17. Классификация пневмораспределителей по способу управления ционных муфтах обычно происходит трение стали или чугуна по накладкам из фрикционного материала на асбестовой основе или по металлокерамическим накладкам. Фрикционные детали муфт, работающих в масле, обычно делают из закаленной стали, тру­ щейся по накладкам из фрикционной пластмассы или из метал­ локерамики. В маломощных электроуправляемых фрикционных муфтах под­ вижные полумуфты обычно не имеют обмоток. Под действием магнитного поля неподвижной обмотки эта полумуфта, переме­ щаясь, входит во фрикционный контакт с другой полумуфтой. Для передачи больших крутящих моментов применяют мно­ годисковые муфты с подвижной катушкой управляющего элект­ ромагнита. У таких муфт площадь соприкосновения ведущей и ведомой части оказывается в несколько раз больше. Наряду с дисковыми применяются конусные и цилиндриче­ ские обжимные фрикционные муфты. Это позволяет передавать с их помощью большие вращающие моменты. Однако такие муфты обладают значительными габаритными размерами и конструктивно достаточно сложны. Зазор между полумуфтами иногда заполняют электромагнит­ ным порошком. При включении муфты под действием магнитно­ го поля зерна этого порошка должным образом ориентируются и связывают между собой полумуфты. Такой порошок состоит из зерен размером от 4 до 50 мкм и бывает сухим на базе графита или талька либо жидким с пропиткой силиконовыми или трансфор маторными маслами или фтористыми соединениями. Подобные муфты характеризуются большей надежностью и меньшей инер­ ционностью. Их время срабатывания не превышает 20 мс. К их недостаткам следует отнести сложность конструкции, убыль фер­ ромагнитного порошка во время эксплуатации, а также необхо­ димость периодической смены этого порошка в среднем через 400...500Ч работы. В электромагнитных муфтах ведущая и ведомая полумуфты об­ разуют замкнутую магнитную систему. В асинхронных индукцион­ ных муфтах на одной из полумуфт закреплены электромагнитные полюсы с обмоткой возбуждения, называемой индуктором и пи­ таемой постоянным током управления. На ответной полумуфте закреплена короткозамкнутая обмотка, аналогичная роторной обмотке асинхронного двигателя. При вращении индуктора, вслед­ ствие электромагнитного взаимодействия, аналогичного тому, ко­ торый имеет место в асинхронном двигателе, ведомая полумуфта увлекается за ведущей. Такая муфта способна передавать мощность от нескольких ватт до тысяч киловатт. Как и в асинхронных двигателях, момент в такой муфте передается только в том случае, если ведомая полу­ муфта вращается медленнее ведущей. Поскольку ведомая полу­ муфта всегда вращается медленнее ведущей, т.е. имеет место проскальзывание S, то их еще называют муфтами скольжения. Обычно -5'= 0,03...0,05. Следует учесть, что с ростом 5'падает КПД муфты. Если момент нагрузки на муфту превышает некоторую порого­ вую величину, происходит то, что называется опрокидыванием муфты — ее ведомая полумуфта останавливается. Логические элементы. Современные системы автоматизации производственных процессов в машиностроении часто требуют построения цепей, где реализуется достаточно сложная логика преобразования дискретных входных сигналов в выходные диск­ ретные. Традиционно такое логическое преобразование осуществ­ лялось с помощью релейно-контактных элементов. Однако в по­ следнее время такое преобразование осуществляется с помощью дискретных логических компонентов транзисторных переключа­ тельных схем, реализующих те или иные логические функции.

П I Xi-T& I I Г ^ I \—Y Рис. 2.18. Обозначения логических элементов: а — инвертирующий элемент;

б — элемент конъюнкции;

в — элемент дизъюнк­ ции Принятые обозначения таких логических элементов показаны на рис. 2.18. К числу таких логических элементов относятся: • элемент инвертирования входного дискретного сигнала, экви­ валентный размыкающему контакту, что показано на рис. 2.18, а;

• элемент конъюнкции (логического умножения) двух входных дискретных сигналов, эквивалентный последовательному соеди­ нению, что показано на рис. 2.18, б;

• элемент дизъюнкции (логического сложения) двух входных дискретных сигналов, эквивалентный параллельному соединению, что показано на рис. 2.18, в.

2.5. Триггерные и пересчетные устройства Триггер — это типовая ячейка, играющая исключительно важ­ ную роль при построении различных переключающих схем и схем с памятью. Слово триггер в переводе с английского означает «ку­ рок» — спусковое устройство огнестрельного оружия. Поэтому схе­ мы на триггерах называют также спусковыми схемами. Статический триггер, наиболее широко применяемый в систе­ мах автоматизации производственных процессов в машинострое­ нии, представляет собой двухкаскадный усилитель постоянного тока, охваченный глубокой положительной обратной связью. Это значит, что при малейшем изменении входного сигнала, веду­ щем к увеличению выходного сигнала, величина сигнала, посту­ пающая на вход триггерного устройства за счет обратной связи, возрастет, что приведет к дальнейшему росту выходного сигнала и т.д. Процесс будет продолжаться лавинообразно, пока на выхо­ де триггера не установится значение выходной величины, равное значению насыщения. Если затем выходная величина начнет умень­ шаться, то это приведет к ее дальнейшему уменьшению. Этот про­ цесс падения значения выходной величины также будет происхо­ дить лавинообразно, пока на выходе не установится ее нулевое значение. Переключение выходной величины со значения насы­ щения на нулевое и наоборот осуществляется «щелчком». Таким образом, триггер характеризуется наличием двух, а не одного, стабильных состояний на выходе. Реализовать триггерную ячейку можно и на электромагнитных контактных реле. Однако в последнее время триггерная ячейка промышленно выпускается как типовой элемент систем автома­ тизации производственных процессов в машиностроении, будучи реализованной на транзисторных переключательных схемах. Принципиальная схема простейшего электронного триггера на двух транзисторах приведена на рис. 2.19, а, а принятое обозначе­ ние такой ячейки — на рис. 2.19, б. •о + VT \—Y Xi Рис. 2.19. Схема электронного триггера и обозначение триггерной ячейки:

а — принципиальная схема электронного триггера;

б — условное обозначение триггерного логического элемента Схема, представленная на рис. 2.19, а, является симметричной с равными попарно сопротивлениями резисторов R2 и R3, R1 и R6, емкостями конденсаторов С1 и С2, одинаковыми транзисто­ рами VT1 и VT2, а также одинаковыми диодами VD1 и VD2 и одинаковыми сопротивлениями резисторов R5 и R6. При подаче напряжения питания и при отсутствии входных сигналов триггер установится в одно из устойчивых состояний, причем для каждо­ го реального триггера это состояние всегда будет одним и тем же. Это происходит потому, что даже при скачкообразном включе­ нии напряжения питания коллекторный ток транзисторов VT1 и VT2 не может увеличиться скачком вследствие наличия в схеме конденсаторов С1 и С2, Нарастание коллекторных токов транзис­ торов VT1 и VT2 происходит по-разному вследствие естественно­ го разброса параметров используемых в схеме резисторов, емкос­ тей, диодов и транзисторов. В результате для данного триггера кол­ лекторный ток одного из транзисторов будет всегда при включе­ нии напряжения питания нарастать быстрее, чем коллекторный ток другого транзистора. Вследствие этого один транзистор будет открываться быстрее другого и напряжение на его коллекторе бу­ дет падать соответственно быстрее. Коллектор «опережающего» транзистора через соответствующий резистор связан с базой дру­ гого транзистора. Уменьшение напряжения на коллекторе этого транзистора приводит к уменьшению напряжения на базе другого транзистора. Это, в свою очередь, приведет к увеличению напря­ жения на коллекторе этого другого транзистора, к дальнейшему увеличению напряжения на базе первого транзистора и к увели­ чению его коллекторного тока. Этот процесс будет протекать ла­ винообразно, так что один транзистор в результате подачи пита­ ния полностью откроется, а другой полностью закроется. Для того чтобы изменить состояние триггера, необходимо на входы транзисторов подать отрицательный импульс напряжения. Ранее открытый транзистор при этом полностью закроется, а ра­ нее закрытый транзистор — полностью откроется. Это новое со­ стояние триггера также будет устойчивым, так как на базе откры­ того транзистора вследствие перекрестной обратной связи воз­ никнет высокое (открывающее) напряжение, а на базе закрытого транзистора — низкое (запирающее) напряжение. Такой триггер называется статическим триггером с раздель­ ными входами. Эти два раздельных входа можно объединить и по­ давать импульс на общий вход рассматриваемой ячейки через раз­ делительную последовательно включенную электрическую ем­ кость. При подаче на емкость прямоугольного импульса можно считать, что изменение сигнала, поступающего на вход триггера, происходит только на фронтах импульса, а на горизонтальной верхней площадке этого импульса никаких изменений входного сигнала не происходит. Следовательно, при подаче прямоуголь­ ного импульса на общий вход триггера через разделительный кон­ денсатор на базы обоих транзисторов поступают положительный импульс, соответствующий переднему фронту импульса, и отри­ цательный импульс, соответствующий его заднему фронту. Поло­ жительный импульс не оказывает никакого влияния на состоя­ ния обоих транзисторов. Отрицательный импульс, не меняя со­ стояния открытого транзистора, инициирует процесс отпира­ ния ранее закрытого транзистора. Но, начавшись, этот процесс приобретает лавинообразный характер, так что ранее закрытый транзистор полностью открывается, а ранее открытый транзис­ тор полностью закрывается. Это и есть процесс переключения триг­ гера, или, как говорят, «триггер перебрасывается». Временная диаграмма работы триггера со счетным входом при­ ведена на рис. 2.20. Недостатком работы такого триггера является ее сравнительно небольшая выходная мощность. Поэтому непосредственно под­ ключать к такому триггеру индицирующее устройство (например, светодиод или неоновую лампочку) либо какое-нибудь исполни­ тельное устройство в большинстве случаев оказывается невозмож­ ным. На практике обычно подключают нагрузку через эмиттерный повторитель, построенный на полупроводниковом триоде. Это позволяет получать на выходе триггера более значительные рабо­ чие токи. Для возникновения и для снятия одного импульса на выходе триггера требуются два фронта импульса (передних или задних) ^вых ^вых Сх -fl-Г ] ^Гк L п 1— 1 1. •L_C~lL 1 Г' Рис. 2.20. Временная диаграмма работы триггера со счетным входом на его входе. Следовательно, триггер является делителем на два для частоты импульсных сигналов, поступающих на его вход. Если из триггерных ячеек построить цепочку, чтобы выход предыдущего триггера являлся входом последующего, и на счет­ ный вход первого триггера подавать серию импульсов (унитарный код), то на его выходе импульсы будут появляться вдвое реже, располагаясь между передними (задними) фронтами входных импульсов. Таким образом, комбинация состояний триггеров в такой це­ почке будет представлять собой двоичную параллельную запись общего числа импульсов, поступивших на счетный вход первого триггера. Такой пакет дискретных значений напряжений может быть использован в дальнейшем в системах автоматизации произ­ водственных процессов в машиностроении. Совокупность триггеров, предназначенная для хранения ин­ формации в виде параллельного двоичного кода, носит название параллельного регистра, В таких регистрах некоторый обнуляющий сигнал сначала уста­ навливает все триггеры регистра в исходное (нулевое) состояние. Подача сигнала на шину, разрешающую запись числа в данный регистр, открывает все входные вентили (входные схемы И) и пропускает значения разрядов записываемого числа на входы соответствующих триггеров, так что соответствующие триггеры «взводятся». При отсутствии сигнала на шине, разрешающей за­ пись, никакие изменения числа на входе регистра не влияют на состояния триггеров. Число, записанное и сохраненное в виде состояний триггеров, появляется на выходах регистра в момент подачи сигнала, открывающего выходные вентили (выходные схе­ мы И). Одна строчка триггеров может быть использована для за­ писи информации, поступающей из нескольких различных мест, а также для передачи ее нескольким другим устройствам. В этих случаях каждый триггер имеет несколько вентилей, соответствен­ но на входе или на выходе, открываемых сигналом, определя­ ющим эти места или устройства. Для рассмотренной схемы регистра характерны три такта ра­ боты: • обнуление (очистка памяти);

• запись информации;

• считывание информации. Если формирование обнуляющего сигнала по каким-либо при­ чинам оказывается затруднительным, применяется двухканальная (парафазная) запись информации. При таком способе записи вхо­ ды обнуления используются только один раз для общего началь­ ного обнуления триггерной цепочки (например, после включе­ ния подачи питания). Перед каждым новым вписыванием инфор­ мации специального обнуления не производится. Информация данного разряда и ее инверсия одновременно подаются при от­ крытии входного вентиля записи на два различных входа тригге­ ра, устанавливая его в положение, определяемое значением реги­ стрируемого числа. Разрядными ячейками статических регистров чаще всего явля­ ются синхронные триггеры, т.е. такие триггеры, которые имеют специальный вход для синхронизирующего сигнала и изменяют свое состояние в моменты времени, определяемые подачей этого синхронизирующего сигнала. Противоположностью им являются используемые в статиче­ ских регистрах асинхронные устройства, В асинхронных устройствах изменения внутренних состояний и связанных с ними выходных сигналов вызываются непосредственно изменениями состояний входов. При этом «новое» состояние асинхронной схемы одно­ значно определяется «старым» ее состоянием и значением ин­ формации, подаваемой на вход триггерной схемы в данный мо­ мент. Наряду с рассмотренными параллельными регистрами широ­ ко применяются такие типовые триггерные схемы, как последова­ тельные регистры, чаще называемые сдвиговыми регистрами. Сдвиговым, или последовательным, регистром (иногда упот­ ребляют термин «сдвигающий регистр») называется цепочка триг­ геров, построенная таким образом, что информация с каждого триггера в отличие от ранее рассмотренного параллельного реги­ стра, где информация о состоянии каждого триггерного разряда могла поступать лишь на выход всего регистра, может передавать­ ся соседнему триггерному разряду. Разрядные ячейки такого реги­ стра представляют собой синхронные триггеры, переключаемые по фронту тактового сигнала. Структурная схема такого устройства приведена на рис. 2.21, а, а временная диаграмма его работы при синхронизирующем сиг­ нале с — на рис. 2.21, б. Регистрируемая входная информация по­ дается в виде последовательности импульсов, развернутой во вре­ мени t, т.е. в унитарном коде, на вход А'орегистра. Регистр предва­ рительно обнуляется общим сбрасывающим сигналом. Этим сиг­ налом может, в частности, являться синхронизирующий сигнал с с 1 Т (> — <> (> г •— < > т < h T (> Ui 12 ^ ir Us ^ t f > • Y, с П ПП П П П ПППППП III III 1 1 1 1 _L _L nг nб Рис. 2.21. Структурная схема и временная диаграмма сдвигового регистра на статических триггерах:

а — структурная схема сдвигового регистра;

б — временная диаграмма работы сдвигового регистра на статических триггерах при условии отсутствия каких бы то ни было импульсов на входе триггерного регистра. Информацию, если она подается в парал­ лельном коде, можно также записать через входы А'р..^^, как и в случае уже рассмотренного параллельного регистра. В качестве выходов регистра используются выходы триггеров каждого разря­ да. Это означает, что считываемая величина также представляется параллельным двоичным кодом. При подаче тактового сигнала с состояние каждого триггера заносится в триггер, расположенный справа от него. Таким образом, число, имеющееся в регистре, сдвигается на один разряд вправо. Существуют схемы сдвиговых регистров, в которых можно на­ правлять выходы триггерных разрядов с помощью соответствую­ щих вентилей (схем И) в соседние разряды, находящиеся либо справа, либо слева от данного триггерного разряда. Сдвиговые ре­ гистры, в которых можно осуществлять сдвиг записанного в них числа как вправо, так и влево, называются реверсивными. Триггерные ячейки, соединенные в цепочки, подсчитывают в параллельном коде общее число импульсов, поступивших на вход цепочки. Задача счета импульсов имеет большое значение для пе­ реработки информации в системах автоматизации производствен ных процессов в машиностроении. Поэтому такая задача заслужи­ вает специального рассмотрения. Вообще, пересчетной схемой или просто счетчиком называет­ ся устройство, служащее для подсчета импульсов. Счетчики под­ разделяются на параллельные и последовательные. В параллельных двоичных счетчиках основным элементом каждого разряда явля­ ется триггер со счетным входом, а синхронизирующий сигнал является общим для триггеров всех разрядов. В последовательных счетчиках элементами каждого разряда являются одинаковые ста­ тические триггеры, соединенные так, что выход предьщущего триг­ гера является входом последующего триггера, а выходами всего счетчика являются выходы триггеров каждого разряда, образую­ щие двоичное число, равное общему числу импульсов, поступив­ ших на вход счетчика. Такая схема является статической лишь в конечном счете, ког­ да в ней заканчиваются все переходные процессы, на которые нужно отвести некоторое, характерное для данной схемы, время. Однако в системах автоматизации производственных процес­ сов в машиностроении быстродействие электронной схемы обыч­ но не является лимитирующим фактором, так что возможно при­ менение такого простейшего счетчика в сочетании с соответству­ ющими считывающими схемами. Счетчики также подразделяются на суммирующие и вычита­ ющие. Суммирующий счетчик считает в прямом направлении, т. е. пос­ ле поступления на его вход очередного импульса записанное в нем число увеличивается на 1. Вычитающий счетчик считает в обратном направлении, т.е. после поступления на его вход очередного импульса записанное в нем число уменьшается на 1. Практически это можно осущест­ влять путем подачи на вход последующего триггера инверсии вы­ хода предыдущего триггера, а не самого этого выхода. Сигнал со­ стояния триггера по-прежнему следует снимать с самого его вы­ хода, а не с его инверсии. Отдельную группу счетчиков составляют устройства с выход­ ным кодом «1 из /2», называемые кольцевыми счетчиками. При использовании натурального двоичного кода емкость счет­ чика равняется 2 ^ - 1, где К — число разрядов этого счетчика. Однако в практике построения схем переработки информации часто оказывается необходимым осуществлять счет по модулю, не являющемуся целой степенью двойки. В этом случае говорят об устройствах с вынужденным скачком в коде (укороченных уст­ ройствах). Такие устройства также называют счетчиками с прину­ дительным насчетом. Особое значение в схемах автоматизации имеют кольцевые счет­ чики емкостью 10. Они называются десятичными, или декадными. IT U T -Ч 1^ TT i Yi —( T ' ^ Y, Y, ix Y Рис. 2.22. Схема суммирующего декадного счетчика Схема последовательного суммирующего декадного счетчика на статических триггерах, работающего в двоичном коде 8421, приведена на рис. 2.22. В этом счетчике между триггерами 1-го и 2-го разрядов уста­ навливается элемент конъюнкции, входами которого являются инверсный выход триггера 1-го разряда и выход триггера послед­ него 4-го разряда, который также является выходом Y^ самого старшего разряда этой декады десятичного счетчика. Выход эле­ мента конъюнкции подключен к счетному входу триггера 2-го разряда данной декады. Декады последовательного кольцевого суммирующего десяти­ чного счетчика можно соединять между собой таким образом, что­ бы выход старшего разряда предыдущей декады был входом младшего разряда последующей декады. В этом случае в несколь­ ких таких декадах окажется записанным электрический код деся­ тичного числа, равного общему количеству импульсов, поступив­ ших на счетный вход младшего разряда первой декады. Используя схемы суммирующего и вычитающего счетчиков, можно построить реверсивный счетчик, способный работать в обо­ их этих режимах. Будет ли работать в данный момент рассматрива­ емый реверсивный счетчик на сложение или на вычитание, опре­ деляется двояким образом. В одном случае счетчик имеет один вход для подачи подсчитываемых импульсов и два входа для подачи знаков действия, сигналы на которых определяют, будет выпол­ няться для данного импульса суммирование или вычитание. В дру­ гом варианте счетчик имеет два разных счетных входа. Импульсы, поступающие по одному из них, суммируются, а по другому — вычитаются.

2.6. Преобразователи кодов Часто возникает необходимость перевода кода «1 из п» в другие коды, более удобные для преобразования и использования, такие как двоичный или двоично-кодированный десятичный коды. Про­ цесс перевода кода «1 из п» в обычный двоичный код называют кодированием (шифрацией), а обратный перевод двоичного кода в код «1 из п» — декодированием (дешифрацией). Двоичный код на­ зывается также «код 8421», поскольку именно таковы относитель­ ные веса его соседних разрядов. Известно, что методы прямого кодирования и декодирования практически осуществимы лишь при небольшом числе входов и внутренних состояний схемы, поскольку они сопровождаются пол­ ным перебором и рассмотрением всех возможных комбинаций вхо­ дов и внутренних состояний схемы. Сложное же устройство с боль­ шим числом входных и выходных сигналов и внутренних состоя­ ний рассматривать как единое целое затруднительно, поэтому его обычно делят на меньшие части, схемно, конструктивно и эксплу­ атационно законченные. Эти части обычно являются функциональ­ ными блоками, или субблоками. В большинстве случаев любое уст­ ройство может быть собрано из готовых типовых субблоков со стан­ дартными функциями. Это широко применяется при построении используемых в системах автоматизации устройств с высокой и средней степенью интеграции. К числу таких типовых субблоков относятся кодирующие и декодирующие устройства, называемые так­ же шифраторами (кодерами) и дешифраторами (декодерами). Наибольшее распространение получил такой шифратор, где входным сигналом является сигнал одной из десяти шин (код «1 из 10»), поступающий, например, от контактов кнопок или путевых выключателей. Этот код преобразуется в код тетрады од­ ного из двоично-десятичных кодов, т.е. в двоичный код соответ­ ствующей десятичной цифры, для чего достаточно (с избытком) четырех двоичных разрядов, называемых тетрадой. Одноступенча­ тые комбинационные шифраторы называются также простыми. Двухступенчатые схемы — это такие схемы, когда выходы про­ стых шифраторов части входных каналов используются в качестве входов других простых шифраторов, осуществляющих окончатель­ ное кодирование всех каналов — называются также оптимальными. Обычно схемы шифрации реализуются на элементах дизъюнк­ ции с отрицанием (инверсией). Аналогично можно построить и схемы шифраторов, реализованные на элементах конъюнкции с отрицанием. Обратной задачей является дешифрация, т.е. выбор в ответ на подаваемый на входы устройства дешифрации код той или иной шины на выходе этого дешифратора. Подавая на входы дешифра­ тора тот или иной код, можно осуществить выполнение требу­ емой исполнительной команды, например зажечь сигнальную лам­ почку, включить или выключить электродвигатель и т.д. Дешифратор представляет собой комбинационную схему с чис­ лом входов, на которые поступает параллельный код в виде паке та сигналов, меньшим, чем число выходов этого дешифратора. Каждый из выходов дешифратора соответству­ ет своему сочетанию кодовых сигна­ ^10~Ч^ Y=XI8LX2 лов на его входе. Дешифратор, который использует ^2<^-Ч^ полные конъюнкции входных сигна­ лов, называется полным. Рис. 2.23. Схема конъюнкции Дешифратор, в котором некоторые на диодах конъюнкции входных сигналов не используются, называется укороченным. Применяемая в дешифраторах схема конъюнкции двух входов Хх и Xi изображена на рис. 2.23. В соответствии с этим сигнал Кна выходе схемы окажется равным условной единице только в том случае, когда на резисторе R не будет никакого падения напряже­ ния. Для этого требуется, чтобы ток через этот резистор отсут­ ствовал, т.е. чтобы оба диода на схеме оказались запертыми, что имеет место лишь тогда, когда на оба диода подаются запираю­ щие напряжения, равные условным единицам. Это и значит, что выходной сигнал такой схемы будет представлять собой конъюн­ кцию входных сигналов, т.е. их логическое умножение. Надо ска­ зать, что в принципе можно увеличивать число входов такой схе­ мы и, следовательно, увеличивать число аргументов в осуществ­ ляемой этим узлом конъюнкции. Структурная схема двухступенчатой матричной дешифрации приведена на рис. 2.24. В соответствии с рис. 2.24 единичный сигнал на выходе всей матричной схемы появится только в том случае, когда совпадут сигналы в разрядах тех двоичных чисел, которые подаются на входы по осям дешифрирующей матрицы. Если входами дешифрирующей матрицы являются параллель­ ные двоичные счетчики, то выходная шина выбирается в соответ­ ствии с числами, записанными в этих сче1чиках. Такой дешифратор назы­ вается координатным. Явление неоднозначности отсчета при использовании двоичного кода имеет место всегда. Дело заключается в том, что различного рода задатчи13 / & & ки кодов в реальности могут быть ста­ 8421Za тическими только после окончания переходного процесса, пусть и весь­ ^ ма короткого, а во время этого могут & возникать различные ошибочные коды. Если во время такого переход­ Рис. 2.24. Структурная схема ного процесса будет подан синхрониматричной дешифрации •Г зирующий тактовый сигнал, то в последующем устройстве, на­ пример в регистре с параллельным вводом, будет записан именно один из этих ошибочных кодов. Использование в качестве после­ дующих блоков асинхронных устройств, не нуждающихся в синх­ ронизирующих сигналах, не приводит к решению проблемы, так как во время переходного процесса неверные значения будут воз­ никать уже на выходе такого блока. Радикальным решением здесь является использование специ­ альных кодов, которые предусматривают изменение кодовых зна­ чений при переходе от одного соседнего числа к другому только в одном разряде. Кодов, осуществляющих такие единичные перехо­ ды, может быть разработано много, но наибольшее распростра­ нение вследствие простоты своей структуры и легкости последу­ ющего преобразования в обычный двоичный код, удобный для выполнения арифметических операций, получил код, называе­ мый кодом Грея, или рефлексным кодом. Код Грея (ГК) наряду с обычным двоичным кодом (ДК) для всех десятичных цифр (для четырех двоичных разрядов, образую­ щих одну тетраду) приведен в табл. 2.1. Но при представлении двоично-кодированных десятичных чи­ сел, т.е. таких чисел, когда двоичным кодом изображается не все число в целом, а каждая цифра в его десятичной записи, обыч­ ный код Грея становится неудобным. Это объясняется тем, что при переходе, например, от 9 к 10 в двоично-кодированном деся­ тичном коде происходит изменение трех двоичных разрядов. Между тем двоично-кодированные десятичные числа широко применя­ ются при клавишном вводе информации, так как тогда обычные десятичные цифры могут вводиться оператором последователь­ но, цифра за цифрой. Поэтому для ввода двоично-кодированного десятичного кода часто применяют модифицированный код Грея с избытком 3, т.е. такой код Грея, каждая кодовая комбинация которого смещена на три позиции. Модифицированный таким образом код Грея приведен в табл. 2.2. При переходе от одной десятичной декады к последующей в случае использовании модифицированного кода Грея изменения происходят только в нечетных декадах. Это соответствует переходу от записи 0010 1010 к записи ОНО 1010. Самым простым из методов контроля кодирования является контроль по четности, или контроль по паритету. Суть этого мето да состоит в том, что к информационным двоичным разрядам, составляющим тот или иной код, всегда добавляется некоторая кодовая комбинация нулей и единиц с таким расчетом, чтобы общее число единиц в результирующей комбинации было всегда, например, четным. Тогда устройство, считывающее информацию, проверяет общее число единиц во введенной информации, что позволяет обнаруживать случаи с искажением информации, если Т а б л и ц а 2. Десятич­ Двоичный ная код цифра 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0000 0001 0010 ООН 0100 0101 ОНО 0111 1000 1001 Код Грея 0000 0001 ООН 0010 Десятичная Двоичный цифра код 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0000 0001 0010 ООН 0100 0101 ОНО 0111 1000 Т а б л и ц а 2. Модифициро­ ванный код Грея 0010 ОНО 0111 0101 0100 1100 1101 1111 1110 оно 0111 0101 0100 1100 только такое искажение не происходило одновременно в двух или вообще в четном числе двоичных разрядов. Однако такое одновре­ менное искажение информации является маловероятным. Другой из часто встречающихся методов построения помехо­ устойчивых кодов — это применение кодов с постоянным индек­ сом. Под постоянным индексом понимается постоянное, заранее определенное число единиц в кодовой записи числа. Очень широко применяется код с постоянным индексом, называемый «1 из «», когда в п разрядах может существовать только одна 1. Например, команды управления движением (три кнопки: «влево», «вправо» и «стоп») кодируются по трем разным шинам 100, 001 и 010, что может быть проконтролировано на наличие в этих шинах только одной 1. Между тем для экономии числа шин (числа двоичных разрядов) эти же команды могут быть закодированы более эко­ номным образом с использованием только двух шин, например так: 01, 10, 11. Однако в этом случае нельзя контролировать един­ ственность введенной 1. Другим часто применяемым помехоустойчивым кодом являет­ ся код «2 из 5», который является одной из разновидностей дво­ ичного кодирования десятичных чисел. Этот код представлен в табл. 2.3. Коды с контролем четности или с постоянным индексом яв­ ляются наиболее простыми помехоустойчивыми кодами. Когда вероятность нарушений ввода или передачи информации велика либо когда не допускается даже малейшее искажение принимае Таблица 2. Десятичная цифра 0 1 2 3 4 Код «2 из 5» 00011 00101 01001 10001 00110 Десятичная цифра 5 6 7 8 9 Код «2 из 5» 01010 10010 01100 10100 мой информации, применяются специальные коды с диагности­ рованием и локализацией ошибок. Это дает возможность организо­ вать самоисправляющееся кодирование. Преобразователи любого кода в любой другой код, а не только в код «1 из п», называются трансляторами, или преобразователями, кодов. В принципе любой транслятор кодов можно построить на базе дешифратора исходного кода, сочетающегося с шифратором по­ лученного промежуточного результата в заданный выходной код. Однако это в большинстве случаев не является оптимальным ни с точки зрения числа используемых элементов, ни с точки зрения числа совершаемых операций. Поэтому для типовых трансляторов кодов существуют отрабо­ танные решения, которыми и следует пользоваться. Например, для преобразования кода Грея, в котором целесо­ образно осуществлять ввод информации, в двоичный код, в кото­ ром лучше выполнять дальнейшие, например арифметические, операции с этой информацией, существуют следующие соотно­ шения: Y, = x,@ Го;

Y2 = X^® Y,. Например, в коде Грея ЛГо= 00;

Xi = 01;

^^2 = И. Тогда в двоичном коде Го = 00;

Ki = 01 е 00 = 01;

Гз = 01 0 01 = 10. Для любого разряда, начиная со второго (младший разряд счи­ таем нулевым), справедливо итерационное соотношение Yfc- \. Наоборот, для преобразования двоичного кода в код Грея спра­ ведливы соотношения:

YK= ^К® ^0 ^OJ Г2 = ^1 e X2.

Например, в двоичном коде ^^0= 00;

A i = 01;

^2 = Ю. ^ Тогда в коде Грея Го = 00;

^i = 01 Ф 00 = 01;

Гз = 01 Ф 10 = И. Для любого разряда, начиная со второго (младший разряд счи­ таем нулевым), можно использовать итерационное соотношение Для избирательного переключения каналов используются ти­ повые устройства, называемые коммутаторами. Коммутаторы принято подразделять на две группы: 1) селекторы (демультиплексоры, называемые в теории пере­ ключательных схем также распределителями);

2) коллекторы (мультиплексоры). Селекторы служат для передачи входного сигнала на один из нескольких выходных путей, причем номер (адрес) этого выход­ ного пути определяется с помощью специального сигнала. Коллекторы передают на свой единственный выход сигналы с одной из многих входных шин, выбираемой в соответствии со специальным сигналом. Все названные преобразователи описывались применительно к использованию параллельных кодов. Однако их можно перестро­ ить и для работы с последовательными кодами. Особенно просто перейти от параллельного кода к последовательному, если для описания данного преобразователя использовались итеративные соотношения.

Контрольные вопросы 1. На какие группы подразделяются процессы переработки информа­ ции в машиностроении? 2. Что такое отрицательная и положительная обратные связи и како­ вы их влияния на характеристики компонентов? 3. Что такое фильтры в системах автоматизации и какие существуют их разновидности? 4. Что такое цифроаналоговые преобразователи и аналого-цифровые преобразователи? 5. В чем заключается процедура квантования? 6. В чем состоит принцип «суммирования с весами» при преобразова­ нии кода числа в анапоговую величину и что такое «лестница сопротив­ лений»? 7. Дайте определение коэффициента усиления и логарифмического коэффициента усиления. 8. Что такое КПД усилителя? 9. Что приводит к фазовым искажениям, вносимым усилителем? 10. Что такое чувствительность, динамический диапазон, частотная характеристика и полоса пропускания усилителя? 11. Что такое гармонические и импульсные усилители? 12. Что характерно для усилителей постоянного и переменного сигна­ лов? 13. Что характерно для резонансных и полосовых усилителей? 14. Как устроен простейший электронный усилитель? 15. Какие существуют разновидности гидро- и пневмоусилителей? 16. Как работает магнитный усилитель и каковы его основные досто­ инства и недостатки? 17. Что такое электромашинный усилитель с поперечным полем? 18. Что такое компенсация в электромашинном усилителе? 19. Что называется триггерной схемой? 20. Что называется параллельным, а что последовательным кодом? 21. Какие схемы называются синхронными, а какие асинхронными? 22. Что такое пересчетные схемы? 23. Что такое кольцевой счетчик? 24. Что такое сдвиговый регистр? 25. Что такое шифратор и дешифратор? 26. Для чего в машиностроении применяется двоично-кодированный десятичный код? 27. Что такое код с постоянным индексом? 28. Что такое код Грея? 29. Как производится преобразование кода Грея в обычный двоичный код и обратно? 30. Что такое контроль по паритету и каковы его основные достоин­ ства и недостатки?

ГЛАВА ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ МЕХАНИЗМЫ И СОПУТСТВУЮЩИЕ ИМ УСТРОЙСТВА 3. 1. Общие требования к исполнительным механизмам в системах автоматизации Исполнительные механизмы в системах переработки и исполь­ зования технологической информации предназначены для непо­ средственного воздействия на регулируемый процесс или через регулирующий орган. Исполнительные механизмы обязательно содержат исполни­ тельные серводвигатели различных типов и различной физиче­ ской природы. Кроме того, содержат также различные датчики, устройства усиления и переработки информации, переключатель­ ные устройства и устройства обратной связи. Исполнительные механизмы или сервоприводы в общем слу­ чае включают в себя цепи усиления, переключатели и исполни­ тельные двигатели. Исполнительные механизмы. По виду воздействия на состояние системы автоматизации исполнительные механизмы принято под­ разделять на силовые и параметрические. С и л о в ы е и с п о л н и т е л ь н ы е м е х а н и з м ы создают на своем выходе силу или момент, которые однозначно определяют соответствующее положение рабочего органа. Параметрические исполнительные механизмы служат для изменения параметров, характеризующих данный ра­ бочий орган. Основными определяющими характеристиками исполнитель­ ных механизмов являются: • быстродействие;

• точность;

• рабочий диапазон;

• полоса рабочих частот;

• максимальная полезная мощность;

• максимальная и номинальная нагрузки;

• пусковая и рабочая нагрузки;

• мощность, необходимая для управления;

• коэффициент полезного действия;

• ресурс работы. Если говорить о механических перемещениях, то этим требо­ ваниям в наибольшей мере отвечают гидроприводы (поступатель­ ного, вращательного и поворотного движений). Там, где требует­ ся особо высокое, «щелчковое», быстродействие, применяются пневматические и пневмоэлектрические приводы. В электроприводах вспомогательных механизмов используют двух- и трехфазные асинхронные нерегулируемые двигатели, а также шаговые двигатели (ШД) и двигатели постоянного тока. В каждом конкретном случае автоматизации при выборе вари­ анта исполнительного механизма разработчик устанавливает свои приоритеты для тех или иных перечисленных факторов. Сервоприводы. Сервоприводы принято подразделять на приво­ ды с поступательным и вращательным движением. Сервоприводы с вращательным движением, в свою очередь, принято подразде­ лять на сервоприводы с постоянной или пропорциональной ско­ ростями. При конструировании или выборе сервоприводов целесообразно использовать один какой-либо источник энергии: заводские элек­ тросеть и пневмосеть, а также применять управляющие воздей­ ствия на сервопривод какой-либо одной формы, т.е. либо элект­ рические, либо гидравлические, либо пневматические. Однако это не всегда практически удается. Именно этим и объясняется широ­ кое распространение различного рода комбинированных сервоп­ риводов: электрогидравлических, электропневматических и пневмогидравлических. Выходным параметром исполнительных устройств в техноло­ гическом оборудовании машиностроительных производств, как правило, является перемещение того или иного рабочего испол­ нительного органа. По характеру перемещения, создаваемого ис­ полнительным устройством, все эти устройства могут быть под­ разделены на приводы поступательного, вращательного или по­ воротного движения. В зависимости от физической природы используемой при этом энергии каждое из названных ранее исполнительных устройств может быть электрическим, гидравлическим или пневматическим. Электрические исполнительные устройства, в свою очередь, под­ разделяются на исполнительные устройства, использующие элек­ трические серводвигатели, и исполнительные устройства, исполь­ зующие электромагниты. Соответствующая классификация исполнительных устройств приведена на рис. 3.1. На рис. 3.1 соединение общей горизонтальной линией различ­ ных вертикальных классификационных линий обозначает, что дан­ ные исполнительные устройства могут быть всех указанных типов. Для описания свойств любого серводвигателя, независимо от его физической природы, используются следующие характеристики: Исполнительные устройства Поступательные Вращательные Поворотные Электрические Электро­ двигатели Электро­ магниты Гидравлические Пневматические Рис. 3.1. Классификация исполнительных устройств схем автоматизации 1) рабочая характеристика серводвигателя в случае вращатель­ ного движения представляет собой зависимость оборотов двигате­ ля « и полезного момента М на валу двигателя от полезной мощ­ ности Р этого двигателя («ном и Рном — соответственно номиналь­ ные обороты и мощность). Рабочая характеристика серводвигате­ ля в случае поступательного движения представляет собой зави­ симость скорости движения и тягового усилия от полезной мощ­ ности Р этого двигателя;

2) механическая характеристика серводвигателя в случае вра­ щательного движения определяет зависимость оборотов двигате­ ля п от развиваемого им момента М при различных значениях параметра, определяющего его обороты, например для электро­ двигателя от напряжения питания. В семействе механических ха­ рактеристик двигателя эта величина является параметром. Меха­ ническая характеристика серводвигателя в случае поступательно­ го движения определяет зависимость скорости двигателя от раз­ виваемого им полезного тягового усилия при различных значени­ ях параметра, определяющего его скорость, например для гидро­ привода даются значения скорости двигателя в зависимости от развиваемого им полезного тягового усилия при различных зна­ чениях расхода питающей рабочей жидкости;

3) регулировочная характеристика серводвигателя в случае вра­ щательного движения определяет зависимость оборотов, развива­ емых двигателем, от той величины, изменением которой опреде­ ляют обороты этого двигателя. Регулировочные характеристики двигателя также представляют собой семейство кривых, в кото­ ром параметром является величина нагрузки. Регулирующей вели­ чиной, например, для электродвигателей может являться напря­ жение и, подаваемое на якорь двигателя постоянного тока, либо ток его обмотки возбуждения, а нагрузка характеризуется под По •»ном •* м„.

м Рис. 3.2. Характеристики двигателей вращательного движения: а — рабочая характеристика;

б — механическая характеристика;

в — регулиро­ вочная характеристика ключаемым к электродвигателю сопротивлением /?„• Регулирово­ чная характеристика серводвигателя в случае поступательного дви­ жения определяет зависимость скорости, развиваемой двигателем, от той величины, изменением которой задают скорость этого дви­ гателя. Регулировочные характеристики двигателя также представля­ ют собой семейство кривых, в котором параметром является ве­ личина нагрузки. Примеры характеристик для случая вращательного движения приведены на рис. 3.2. На рис. 3.2, а изображена рабочая характеристика, на рис. 3.2, б — механическая характеристика, а на рис. 3.2, в — регули­ ровочная характеристика.

3.2. Управляемые исполнительные электродвигатели постоянного тока Электродвигатели постоянного тока используются в качестве базовых при построении самых различных электроприводов. Прин­ ципиально электродвигатели постоянного тока состоят из статора с обмоткой возбуждения, к которой подводится постоянное на­ пряжение, и якоря, называемого иначе ротором, со своей обмот­ кой, к которой через щетки и коллектор также подводится посто­ янное напряжение. Управление скоростью вращения вала такого электродвигателя принципиально можно производить либо изменением тока об­ мотки возбуждения при неизменном напряжении на якоре, либо изменением напряжения на якоре при неизменном токе обмотки возбуждения, либо и тем, и другим. При установившемся режиме работы такого электродвигателя почти вся подводимая к нему электрическая энергия, за исклю­ чением потерь на трение, превращается в механическую работу. Однако при пуске двигателя, когда скорость вращения его якоря близка к нулю, комплексное сопротивление цепи якоря мало и через якорь течет большой пусковой ток. Он может вызвать пере­ грев обмотки якоря, а также ведет к возникновению, пусть и крат­ ковременному, большого механического момента на валу, кото­ рый можно рассматривать как удар. Чрезмерно большой пусковой ток может также вызвать повышенное искрение между коллекто­ ром и щетками. Поэтому для пуска таких двигателей применяются специаль­ ные схемы, автоматически обеспечивающие постепенный рост тока в обмотке якоря по мере роста скорости его вращения. Суть рабо­ ты таких схем заключается в том, что последовательно с цепью обмотки якоря при малой скорости его вращения, когда его ком­ плексное сопротивление еще мало, подключаются ограничиваю­ щие омические сопротивления, которые по мере разгона якоря и повышения его комплексного сопротивления, а значит, и паде­ ния напряжения на нем автоматически шунтируются. Для уменьшения инерционности регулируемых электродвига­ телей постоянного тока, используемых в схемах автоматизации, применяют якорь уменьшенного диаметра при увеличении его дли­ ны, что ведет к уменьшению механического момента инерции такого якоря. В последнее время в таких электродвигателях приме­ няют также печатные роторы, т.е. плоские роторы, полученные из фольгированного материала методом травления. Положительными особенностями регулируемых электродвига­ телей постоянного тока являются: • большой вращающий момент, развиваемый при сравнитель­ но небольших габаритных размерах;

• широкий диапазон регулирования скорости вращения;

• большой вращающий момент при пуске;

• высокий КПД, достигающий 90 %. К недостаткам таких электродвигателей надо отнести следующие: • износ коллектора, обусловленный механическим трением и электрической эрозией;

• необходимость ухода и наблюдения за коллектором и щетка­ ми все время эксплуатации такого электродвигателя;

• невысокие безотказность и долговечность;

• излучение электромагнитных помех, обусловленное искрени­ ем между щетками и коллектором;

• сравнительно большая масса и инерционность якоря, что ве­ дет к снижению быстродействия такого электродвигателя. Электродвигатели постоянного тока широко используются в схемах автоматизации, так как они позволяют плавно регулиро вать обороты, получать практически любые скорости вращения и высокие вращающиеся моменты, а также могут достаточно про­ сто реверсироваться. Конструктивно статор электродвигателя постоянного тока пред­ ставляет собой корпус цилиндрической формы с закрепленными на ней полюсами. Эти полюсы для улучшения формы создаваемого магнитного поля заканчиваются полюсными наконечниками. Полю­ сы статора охватывает статорная обмотка. В электродвигатель по­ стоянного тока также входит сердечник ротора, напрессованный на ось электродвигателя. Обмотка ротора состоит из отдельных секций, концы которых подсоединены к изолированным друг от друга медным пластинам коллектора. Напряжение постоянного тока подается на секции роторной обмотки через коллектор, к которо­ му прижимаются щетки (обычно графитовые или медно-графитовые). В результате взаимодействия магнитного потока статора с то­ ком ротора возникает момент, заставляющий ротор вращаться с соответствующей угловой скоростью. Ток в статорной обмотке называется также током возбуждения. Часто магнитный поток статора создается не электромагнитами, а постоянными магнитами. Тогда величина вращающего момента определяется только напряжением обмотки ротора. Для улучше­ ния динамических качеств электродвигателей постоянного тока разработаны специальные конструкции регулируемых электродви­ гателей с малоинерционным ротором традиционной конструк­ ции и печатным ротором, когда для создания роторных обмоток используется технология травления фольгированной плоской изо­ ляционной подложки. Обмотка возбуждения может запитываться от отдельного ис­ точника напряжения, в таком случае говорят, что имеет место независимое возбуждение. Она может также запитываться от того же источника, что и роторная обмотка, причем может включать­ ся с нею последовательно, параллельно или последовательно-па­ раллельно. Обороты двигателя постоянного тока можно регулировать од­ ним из следующих способов: • изменение напряжения питания;

• изменение активного сопротивления в цепи якоря;

• изменение магнитного потока статора, пропорционального току статора;

• изменение действующего (за период) значения силы тока якоря в случае питания обмотки якоря импульсами переменной ширины (широтно-модулированными импульсами). Регулирование изменением напряжения питания осуществля­ ется либо за счет питания от специального генератора, выходное напряжение которого можно плавно изменять, либо при помощи регулируемого делителя напряжений, либо за счет использования изменяющегося выходного напряжения усилителя. При неизмен­ ном токе возбуждения обороты электродвигателя будут тем боль­ ше, чем больше напряжение питания электродвигателя. Вращаю­ щий момент, развиваемый электродвигателем, остается при этом постоянным. Можно также осуществлять регулирование скорости вращения электродвигателя постоянного тока путем изменения сопротив­ ления цепи якоря. Однако при этом значительная часть мощности теряется на нагрев регулировочного реостата. Регулирование оборотов двигателя за счет использования регу­ лировочных реостатов в цепи обмоток возбуждения является бо­ лее экономичным. Интересно, что при неизменном напряжении питания данного электродвигателя постоянного тока обороты элек­ тродвигателя будут тем больше, чем меньше ток в обмотке его возбуждения. Это объясняется тем, что для генерации ЭДС, ком­ пенсирующей напряжение питания, при меньшей величине маг­ нитного потока, создаваемого током обмотки возбуждения, тре­ буется за единицу времени «ометать» обмоткой ротора большую площадь. Это и значит вращаться с большей угловой скоростью. Развиваемая электродвигателем при этом мощность остается по­ стоянной, но развиваемый им вращающий момент уменьшается обратно пропорционально оборотам электродвигателя. Импульсный способ регулирования оборотов. Наибольшее рас­ пространение, особенно в устройствах автоматизации, получил импульсный способ регулирования оборотов. Для управления дви­ гателями малой мощности используются транзисторные схемы, изменяющие длительность импульсов тока, а для двигателей сред­ ней и большой мощностей применяются тиристорные схемы. Тиристор представляет собой газонаполненный электронный триод или функционально аналогичный ему полупроводниковый триод, у которого на сетку и анод (а в случае полупроводникового триода — на базу и коллектор) подаются периодические, чаще всего гармонические колебания. После того, как в результате по­ дачи на сетку или базу газонаполненный (полупроводниковый) триод отопрется («зажжется»), дальнейшее снятие сигнала с сет­ ки (базы) не приведет к запиранию триода. Он останется откры­ тым до следующей полуволны анодного (коллекторного) напря­ жения. Таким образом, длительность импульса тока, протекаю­ щего через этот триод, будет однозначно определяться сдвигом фазы сеточного напряжения по отношению к анодному напряже­ нию (в случае использования полупроводникового тиристора, сдвигом фазы напряжения базы по отношению к коллекторному напряжению). Параметры схемы следует выбирать так, чтобы за счет включе­ ния в цепь якоря последовательной катушки индуктивности и па раллельного конденсатора (т.е. использования фильтра перемен­ ной составляющей) и за счет применения многофазных тиристорных схем обеспечить величину пульсации напряжения пита­ ния двигателя в пределах 5... 10 %. При соблюдении такой величи­ ны пульсации работа электродвигателя практически не отличает­ ся от его работы при постоянном напряжении. Следящие электроприводы. Область применения следящих элек­ трических приводов в станкостроении и, вообще, в технологи­ ческом оборудовании механической обработки особенно расши­ рилась после появления высокомоментных электродвигателей по­ стоянного тока с мощными постоянными магнитами, изготовля­ емыми из новых магнитных сплавов, обычно получаемых метода­ ми порошковой металлургии, а также электродвигателей посто­ янного тока с малоинерционным ротором. Регулируемые электродвигатели постоянного тока в следящем приводе охватываются отрицательной обратной связью по скоро­ сти вращения, реализуемой, как правило, с помощью тахогенератора, Тахогенератор представляет собой микромашину постоянного тока с независимым возбуждением и является генераторным дат­ чиком оборотов, поскольку вырабатываемое им напряжение про­ порционально его скорости вращения. Тахогенератор обычно ус­ танавливается соосно с электродвигателем, обороты которого он измеряет. Отрицательная обратная связь по скорости вращения приводит к тому, что при изменении момента сопротивления (нагрузки) Л/с обороты электродвигателя постоянного тока должны будут изменяться лишь незначительно. В самом деле, если обороты элек­ тродвигателя начнут снижаться, то это приведет к снижению на­ пряжения на выходе тахогенератора и к уменьшению величины напряжения, вычитаемой из напряжения, поступающего на вход усилителя, питающего электродвигатель. Это значит, что напря­ жение на выходе этого усилителя автоматически вырастет и регу­ лируемый электродвигатель будет запитываться большим напря­ жением, что и должно скомпенсировать возрастание М^. Процесс повышения напряжения, питающего электродвигатель, будет про­ должаться до тех пор, пока не перестанут снижаться обороты это­ го электродвигателя, В следящих приводах подач осуществляется также отрицатель­ ная обратная связь не по скорости, а по угловому положению выходного вала привода, например с помощью датчика типа ре­ зольвера, работающего в трансформаторном режиме. Выходной сдвиг фазы резольвера с помощью тиристорного преобразователя воздействует на широтно-импульсное модулированное напряже­ ние, поступающее на вход регулируемого электродвигателя по­ стоянного тока, что, как мы уже видели, приводит к регулирова нию его оборотов. Это способствует точному позиционированию данного привода подач. В целом следящие электроприводы постоянного тока с отри­ цательными обратными связями по скорости и положению обес­ печивают точно дозированное перемещение рабочего исполни­ тельного органа с заданной скоростью, с достаточно большим усилием и в малой зависимости от испытываемых нагрузок, кото­ рые могут изменяться непредсказуемым случайным образом. Это особенно важно для тяжелых станков и для станков с числовым программным управлением.

3.3. Электродвигатели переменного тока Принцип действия электродвигателей переменного тока за­ ключается в использовании взаимодействия вращающегося маг­ нитного поля, создаваемого переменным током в обмотках не­ подвижной части электродвигателя, т.е. его статора, с токами, индуцируемыми этим током в обмотках подвижной части элект­ родвигателя, т.е. в его роторе. Электродвигатели переменного тока, у которых частота вра­ щения ротора совпадает с частотой вращения магнитного поля, создаваемого переменным током, называются синхронными. Синхронные двигатели малой мощности, лежащей в преде­ лах от долей ватта до нескольких сотен ватт, используются в схемах автоматизации в тех случаях, когда необходимо поддер­ живать постоянство частоты вращения. Сюда относятся разли­ чные механические задатчики, лентопротяжные механизмы, са­ мописцы и др. Электродвигатели переменного тока, у которых частота вра­ щения ротора отстает от частоты вращения магнитного поля, со­ здаваемого переменным током, называются асинхронными, В схемах автоматизации в машиностроении в качестве испол­ нительных электрических серводвигателей переменного тока наи­ более широкое применение нашли именно асинхронные элект­ родвигатели. Как и у электродвигателей постоянного тока, у электродвига­ телей переменного тока вследствие малости величины комплекс­ ного сопротивления ротора при малых скоростях его вращения пусковой ток оказывается достаточно большим. Поэтому и здесь применяются ограничивающие пусковые схемы, подобные схе­ мам, применяемым при пуске электродвигателей постоянного тока с поправкой на число фаз питающего переменного напряжения. В зависимости от числа фаз питающего переменного напряже­ ния различают однофазные, двухфазные и трехфазные электро­ двигатели переменного тока. О д н о ф а з н ы е э л е к т р о д в и г а т е л и переменного тока ха­ рактеризуются небольшой мощностью и используются главным образом в нерегулируемых приводах, например в вентиляторах. Д в у х ф а з н ы е э л е к т р о д в и г а т е л и переменного тока ха­ рактеризуются сравнительной простотой регулирования как ско­ рости вращения, так и развиваемого вращающегося момента. Это обусловило их широкое применение для целей автоматизации. Т р е х ф а з н ы е э л е к т р о д в и г а т е л и переменного тока ха­ рактеризуются высокой развиваемой мощностью, достигающей нескольких киловатт. Они находят применение в нерегулируемых приводах станков, компрессоров, насосов и т. п. По сравнению с электродвигателями постоянного тока элект­ родвигатели переменного тока обладают следующими преимуще­ ствами: • большая безотказность и долговечность;

• более широкий диапазон регулирования частоты вращения и вращающегося момента;

• меньшие потери на трение, что обусловливается отсутствием коллектора со щетками;

• отсутствие электромагнитных помех, создаваемых искрени­ ем;

• меньшая инерционность. В то же время электродвигатели переменного тока по сравне­ нию с электродвигателями постоянного тока обладают следую­ щими недостатками: • более высокие масса и габаритные размеры при одних и тех же развиваемых мощности и вращающих моментах;

• более низкий КПД;

• меньшие пусковой момент и быстродействие. Эти электродвигатели в основном используются в стационар­ ных устройствах, питаемых от заводской электросети.

3.4. Синхронные шаговые электродвигатели Работа синхронного шагового электродвигателя состоит в том, чтобы при подаче на него одного электрического импульса его зубчатый ротор поворачивался на дозированную величину, как правило, на один зубец. Конструктивно подвижный ротор и неподвижный статор ша­ гового электродвигателя обычно состоят из трех (по числу фаз управляющего напряжения) секций, набранных из трансформа­ торного железа. Секции ротора жестко закреплены на валу шаго­ вого электродвигателя, а секции статора жестко закреплены на неподвижной части этого вала шагового электродвигателя. И ро­ тор, и статор шагового электродвигателя изготовлены с одинако Рис. 3.3. Схема поворота ротора синхронного шагового электродвигателя выми прямоугольными выступами, на­ зываемыми зубцами. Шаг зубцов на ро­ торе и на статоре одинаков, но зубцы всех трех секций статора относительно оси вращения расположены одинаково, а зуб­ цы второй секции ротора смещены от­ носительно первой секции ротора на 1/3 шага, и зубцы третьей секции ротора смещены относительно той же первой секции ро­ тора на 2/3 шага. На каждой из секций обмоток статора размеща­ ют управляющие обмотки с числом полюсов N. При подаче импульса напряжения Jfna обмотку одной из секций статора ротор шагового электродвигателя поворачивается на такой угол Аф, чтобы минимизировать магнитное сопротивление воздуш­ ного зазора между выступами статора и соответствующей секции ротора (рис. 3.3). В соответствии с этим, зубцы данной секции рото­ ра, если не принимать специальных мер, устанавливаются прямо против зубцов соответствующей секции статора, т. е. угол Аф граду­ сов, на который поворачивается ротор, определяется соотношением Аф = 360/ЗЖ Подача импульса на обмотку следующей секции статора вызы­ вает поворот ротора шагового электродвигателя еще на угол Аф и так далее. Последовательность подачи импульсов прямоугольного напряжения на обмотки секций статора определяется соответству­ ющей электронной коммутирующей схемой. Возможны и специ­ альные схемы коммутации, при которых устойчивыми будут не только положения «зубец (ротора) против зубца (статора)», но и положения «зубец против зубца с заданным смещением». Ско­ рость вращения ротора шагового электродвигателя однозначно определяется частотой подачи на обмотки его статора прямо­ угольных импульсов напряжения. Поэтому такие шаговые элект­ родвигатели являются синхронными. Применение их оказывается целесообразным, когда требуется стартстопное вращение с то­ чным позиционированием и (или) с заданной скоростью враще­ ния вала. Общий угол поворота ротора однозначно определяется суммарным числом импульсов, поданных на вход данного шаго­ вого электродвигателя. Шаговые электродвигатели характеризуются таким специфи­ ческим параметром, как приемистость, которая иногда называет­ ся также разрешающей способностью. Приемистостью, или разре­ шающей способностью, шагового электродвигателя называется та предельная частота поступающих на его вход сигналов, начиная с которой данный шаговый электродвигатель перестает их надеж­ но, т.е. без пропусков, отрабатывать. У современных двигателей такого типа предельная разреша­ ющая способность обычно составляет 2 кГц, доходя в некоторых случаях до 8... 10 кГц. Соответствующий угол поворота ротора при подаче на вход шагового электродвигателя единичного импульса обычно составляет (1,5 ± 0,5)°. По сравнению с электродвигателями постоянного и перемен­ ного токов синхронный шаговый электродвигатель характеризу­ ется более высокой безотказностью, более высокой устойчиво­ стью к внешним помехам, а также меньшими габаритными раз­ мерами. Однако такие электродвигатели имеют меньший, чем элек­ тродвигатели постоянного и переменного токов, КПД и мощность, не превышающую обычно сотен ватт, а следовательно, и разви­ вают меньший вращающий момент. Однако в последнее время появились шаговые электродвигатели, способные развивать значительную мощность. Появились также дви­ гатели такого типа, у которых зубчатые статор и ротор развернуты по оси или плоскости (по двум осям), так что подобные шаговые электродвигатели способны непосредственно осуществлять линей­ ные перемещения вдоль этой оси или по этой плоскости. 3.5. Электромагниты Электромагниты среди силовых электрических исполнительных аппаратов являются наиболее конструктивно и схемно простыми, а также эксплуатационно надежными. Однако они развивают срав­ нительно небольшие усилия и мощности (до сотен ватт) и харак­ теризуются двумя допустимыми крайними положениями рабоче­ го органа, а между этими двумя допустимыми ограничениями положение рабочего органа не регулируется. Различают две разновидности электромагнитов: • с сердечником из ферромагнитного материала, например из пакета трансформаторного железа, к которому при подаче напря­ жения на обмотку катушки электромагнита притягивается под­ вижная деталь, называемая якорем электромагнита;

• без сердечника из ферромагнитного материала. Эти электро­ магниты выполнены в виде катушки с обмоткой, в которую (ка­ тушку) при подаче на нее напряжения втягивается подвижный сердечник. Когда употребляют термин «электромагниты», обычно имеют в виду именно электромагниты первой разновидности. Электро­ магниты второй разновидности принято называть соленоидами. Обозначаются электромагниты и соленоиды на принципиальных схемах релейно-контактной автоматики одинаково. Электромагниты применяются, главным образом, в электро­ магнитных контактных реле, а также для управления пневмати­ ческими и гидравлическими клапанами и золотниками и в схва­ тах роботов, т.е. везде, где требуются перемещения рабочих орга­ нов на небольшие и фиксированные расстояния. Электромагниты постоянного тока бывают нейтральными и поляризованными. Электромагниты переменного тока развивают меньшее тяговое усилие и характеризуются меньшей чувствитель­ ностью, чем электромагниты постоянного тока, при одних и тех же габаритных размерах и поэтому применяются реже. Электромагниты по характеру перемещения рабочего органа могут подразделяться на электромагниты с линейным и поворот­ ным движением, а также на тянущие и толкающие. Толкающие электромагниты, используются, в основном, в гидравлических и пневматических устройствах, а тянущие — для непосредственного управления движением машин и механизмов. Электромагниты могут снабжаться дополнительными контак­ тами. Эти дополнительные контакты могут быть использованы для целей сигнализации и фиксации факта срабатывания данного элек­ тромагнита, а также для подключения дополнительных со­ противлений в цепь обмотки электромагнита после его срабаты­ вания. Дело в том, что для удержания электромагнита в сработав­ шем состоянии требуется меньший ток, чем для его (электромаг­ нита) срабатывания. Уменьшение тока, протекающего через об­ мотку электромагнита, уменьшает ее нагрев и, следовательно, повышает безотказность и долговечность электромагнита.

3.6. Гидравлические серводвигатели Гидравлические серводвигатели осуществляют превращение энер­ гии, находящейся под давлением рабочей жидкости в поступатель­ ное либо вращательное движение некоего подвижного рабочего органа. В качестве рабочей среды в гидравлических серводвигателях используют жидкости с хорошей смазывающей способностью, та­ кие как минеральные масла, спиртоглицериновая смесь, а также специальные синтетические жидкости. В рабочую жидкость добав­ ляют также различные антикоррозионные, антиокислительные, антифрикционные присадки и присадки, уменьшающие износ дви­ гателя. Давление рабочей жидкости в современных гидравлических серводвигателях составляет 30...50 бар. Скорость течения рабочей жидкости в гидравлических трубопроводах достигает 5 м/с. Гидравлические серводвигатели могут обеспечивать как посту­ пательное, так и вращательное движение рабочего органа. В пер­ вом случае используются различные типоразмеры и конструкции рабочих цилиндров и поршней как двухстороннего действия, ког да рабочая жидкость подается в полости, расположенные по обе стороны поршня, так и одностороннего действия, когда рабочая жидкость подается в полость, расположенную с одной стороны поршня, а возврат этого поршня в исходное положение после снятия давления рабочей жидкости осуществляется специальной пружиной. Различные по принципу действия гидравлические двигатели вращательного типа изображены на рис. 3.4. К числу таких грщравлических серводвигателей следует отнести гидродвигатель с поворотной лопастью, схема которого изобра­ жена на рис. 3.4, а, гидродвигатель ротационного типа, схема ко­ торого изображена на рис. 3.4, б, а также аксиально-поршневой гидродвигатель с наклонной шайбой, схема которого изображена на рис. 3.4, в. Существуют и другие типы гидравлических серво­ двигателей вращательного движения. Гидравлический серводвигатель с поворотной лопастью, изоб­ раженный на рис. 3.4, а, устроен и работает следующим образом. Рабочая жидкость под давлением Р^ поступает в подводящий трубопровод 2, ведущий в рабочую полость 3 поверх лопасти 5, контактирующей с корпусом 6, Сливающаяся жидкость под давле­ нием Рот через отводящий трубопровод 1 вытекает из полости 7, Рис. 3.4. Схемы гидравлических серводвигателей:

а — лопастный;

б — ротационный;

в — аксиально-поршневой;

7 — отводящий трубопровод;

2 — подводящий трубопровод;

3 — рабочая полость;

4 — выходной вал;

5— лопасть;

6— корпус;

7— сливная полость;

8— корпус;

9— ротор;

10 — пластины;

11 — ось гидродвигателя;

12 — выходной вал;

13 — наклонная шайба;

14 — плунжеры;

15 — корпус;

16 — рабочие полости находящейся ниже лопасти 5. Под действием разности давлений Рр и PQJ лопасть 5 поворачивает выходной вал 4 этого гидравли­ ческого серводвигателя. Поворот лопасти 5 происходит между ог­ раничителями. Гидравлический серводвигатель ротационного типа, изображен­ ный на рис. 3.4, б, устроен и работает следующим образом. В корпусе 8, являющемся статором, устанавливается ротор Р, так что его ось вращения смещена относительно оси статора 8, Иными словами, ротор 9 устанавливается эксцентрично относи­ тельно корпуса 8. В пазах ротора 9 помещаются пластины 10, Рабо­ чая жидкость под давлением Р^ поступает к этому гидравлическо­ му серводвигателю и с остаточным давлением Рот выходит из него. За счет разности этих давлений пластины 10 поворачиваются, ув­ лекая за собой ротор 9. Заметим, что при вращении ротора 9 пла­ стины 10 под действием возникающей центробежной силы при­ жимаются к внутренним стенкам корпуса 8, Для лучшей гермети­ зации рабочих полостей такого гидравлического сервопривода в пазы ротора 9 иногда помещают пружины, подпирающие пласти­ ны 10, или подают под некоторым давлением рабочую жидкость. Гидравлический серводвигатель аксиально-поршневого типа, изображенный на рис. 3.4, в, устроен и работает следующим обра­ зом. Выходной вал 12 гидравлического серводвигателя устанавли­ вается по оси 11 корпуса 15 этого серводвигателя. Под углом к этому валу устанавливается и жестко закрепляется наклонная шайба 13. В силовом контакте с ней находятся плунжеры 14, скользящие в соответствующих цилиндрических направляющих корпуса 15. На­ конечники плунжеров 74, находящиеся в силовом контакте с на­ клонной шайбой 13, имеют сферическую форму и обычно изго­ товляются из твердых износостойких сплавов. Рабочие полости 16 за плунжерами 14 через гидрораспределители соединяются с ис­ точником давления и со сливным баком. В аксиально-поршне­ вом гидравлическом серводвигателе, как правило, используются не два плунжера, которые на рис. 3.4, в попали в осевое сечение, а пять. Усилия, создаваемые рабочей жидкостью и направленные вдоль осей плунжеров раскладываются на наклонной шайбе по правилу параллелограмма сил, что в результате приводит к появ­ лению на валу 12 некоторого вращающего момента. Среди других типов гидравлических серводвигателей стоит упо­ мянуть шестеренные серводвигатели с наружным и внутренним зацеплениями. Наряду с рассмотренными аксиально-поршневы­ ми гидравлическими серводвигателями, у которых рабочие плун­ жеры располагаются параллельно выходному валу, существуют и применяются радиально-поршневые гидравлические серводвига­ тели, у которых рабочие плунжеры располагаются перпендику­ лярно выходному валу. Для регулирования скорости гидравлических серводвигателей используются два метода: объемное регулирование и дросселиро­ вание. При о б ъ е м н о м р е г у л и р о в а н и и расход рабочей жид­ кости, определяющий скорость гидравлического серводвигателя, изменяется путем изменения рабочего объема регулируемой гид­ ромашины. При д р о с с е л ь н о м р е г у л и р о в а н и и изменяется гидрав­ лическое сопротивление путем изменения проходного сечения (дросселирования) регулирующих устройств. Дроссельное регулирование обладает более высоким быстро­ действием по сравнению с объемным, но из-за присущих этому способу регулирования значительных потерь он применяется, в основном, в гидравлических серводвигателях малой мощности (до 3...5кВт).

3.7. Пневматические серводвигатели Пневматические серводвигатели предназначены для преобра­ зования энергии сжатого газа, чаще всего воздуха, в механиче­ скую энергию поступательного или вращательного движений. Пнев­ матические устройства менее инерционны по сравнению с гид­ равлическими. Это объясняется меньшими значениями вязкости и удельного веса газа (воздуха) по сравнению с минеральными маслами или другими рабочими жидкостями. Пневматические сер­ водвигатели по сравнению с гидравлическими обладают и други­ ми, на первый взгляд незначащими, но практически весьма важ­ ными эксплуатационными преимуществами перед гидравличе­ скими. Дело в том, что гидравлические устройства обладают свой­ ством подтекать, и со временем окружающая их производствен­ ная среда загрязняется. Пневматические устройства, особенно ис­ пользующие в качестве рабочей среды сжатый воздух, свободны от этого недостатка. Но пневматические серводвигатели не могут точно воспроиз­ водить заданный закон перемещения. Это объясняется сжимаемо­ стью газа, т.е. сильной зависимостью его объема от давления. Многими фирмами выпускаются гаммы рабочих пневмоцилиндров общепромышленного назначения. Эти пневмоцилиндры с ус­ пехом могут быть использованы для целей автоматизации произ­ водственных процессов в машиностроении. Так, у типовых пневмоцилиндров общепромышленного назначения скорость переме­ щения поршня колеблется в диапазоне от 1 до 10 м/с, диаметр цилиндра изменяется от 0,01 до 0,3 м, ход поршня лежит в пределах от нескольких мм до 2... 3 м, а ресурс службы составляет до 10 млн ходов поршня. Питаются такие рабочие пневмоцилиндры обычно от заводской пневмосети через соответствующие фильтры и ре­ дукторы. Пневмодвигатели с прямолинейным движением выходного вала, реализуемые на базе различных пневмоцилиндров, бывают весьма разнообразными. Они могут быть одно- и двухстороннего действия, с одно- и двухсторонним штоком, двухпоршневые, однопоршневые с отверстиями в гильзе, многопоршневые, сдво­ енные, телескопические, со встроенным ресивером. Пневмодви­ гатели могут также представлять собой вращающиеся пневмоцилиндры с полым или сплошным штоком либо сдвоенные враща­ ющиеся пневмоцилиндры. Нагрузка, которую преодолевают пневматические серводвига­ тели поступательного движения, также бывает весьма разнооб­ разной. Это может быть осевая нагрузка, направление которой совпа­ дает с осью разгруженного в радиальном направлении штока, осевая нагрузка, направление которой совпадает с осью неразразгруженного в радиальном направлении штока, радиальная на­ грузка, сочетание радиальной и осевой нагрузки, осевая нагрузка с шарнирно закрепленными штоком и задней крышкой, осевая нафузка с шарнирно закрепленными штоком и гильзой цилинд­ ра. Серводвигатель может при этом устанавливаться как горизон­ тально, так и вертикально. Для реализации вращательного движения выходного вала на­ шли практическое применение все типы пневматических сервод­ вигателей, принцип действия которых подобен принципу действия ранее рассмотренных гидравлических серводвигателей с враща­ тельным движением на выходе. Но кроме этого для реализации вращательного движения выходного вала нашли практическое применение также и такие специфические типы пневматических серводвигателей, как турбинный, применяемый для приводов шлифовальных станков, и винтовой, применяемый для приводов конвейеров, транспортеров и рольгангов. Наиболее широко применяемые типы пневматических испол­ нительных двигателей сведены в классификационную схему, при­ веденную на рис. 3.5. Среди этих двигателей наибольшее применение к настоящему времени нашли пластинчатые пневматические серводвигатели. Они способны развивать большие угловые скорости вращения, но при этом создают небольшой вращающий момент. Поэтому в такой двигатель обычно встраивается одна или несколько ступеней пла­ нетарных редукторов. Обычно для таких двигателей требуется обиль­ ная смазка. Поршневые пневмоцилиндры в принципе могут иметь весьма широкий диапазон параметров, но существуют ряды их типораз Пневмодвигатели Поворотные пневмодвигатели Двухпозиционные поршневые Н Шиберные Многопозиционные поршневые Многопозиционные пластинчатые Н Пневмомоторы Шестеренные Аксиальнопоршневые Радиальнопоршневые Мембранные Пластинчатые Винтовые М Турбинные Пневмоцилиндры Односторонние С пружинным возвратом С односторонним штоком с двухсторонним штоком Сдвоенные Н Телескопические Н Многопозиционные С встроенным ресивером Н С гибким штоком Вращающиеся пневмоцилиндры Мембранные М \-А Ч Сильфонные Камерные Шланговые Рис. 3.5, Классификация пневматических серводвигателей меров, отличающихся диаметром самого цилиндра и штока, а также усилием на штоке. Типовой пневмоцилиндр для смягчения ударов в крайних положениях поршня имеет встроенные в крыш ки пневматические демпферы. Для торможения штока в промежу­ точном положении предусматриваются специальные пневмоуправляемые тормозные устройства, размещаемые в штоковой крыш­ ке этого пневмоцилиндра. Характерной особенностью пневматических серводвигателей является то, что наряду с поршневыми компонентами широко применяются упругие элементы в виде металлических и неметал­ лических мембран и сильфонов. Это позволяет строить такие специфические серводвигатели поступательного движения, как мембранный, применяемый, в основном, в зажимных устройствах;

сильфонный, применяемый в датчиках и специальных устройствах с небольшой величиной перемещения и усилий;

камерный, применяемый, для зажима деталей в нескольких точках, а также шланговый, применяемый в транспортирующих устройствах со значительной величиной пе­ ремещения (порядка 10 м) и небольшими перемещаемыми мас­ сами. На рис. 3.6 представлен пневматический мембранный серво­ двигатель одностороннего действия. Такой серводвигатель устроен и работает следующим образом. При подаче сжатого воздуха под давлением PQ В рабочую полость 4 над мембраной 5 шток 2 перемещается до упора 3, При этом пру­ жина 1 сжимается. После снятия давления сжатого воздуха PQ пру­ жина 1 распрямляется до исходного состояния и шток 2 возвра­ щается в исходное положение. Заметим, что наряду с односторонними существуют также и двухсторонние мембранные пневматические серводвигатели, у которых обратный ход штока также совершается под действием сжатого воздуха, а не пружины. Мембранные пневмодвигатели широко применяются в зажим­ ных, фиксирующих, тормозных, прессующих и тому подобных устройствах станков и другого технологического оборудования. У мембранных пневматических серводвигателей по сравнению с поршневыми меньше рабочий ход. Однако эти серводвигатели Рис. 3.6. Схема мембранного пневматического серводвигате­ ля: 7 — пружина;

2 — шток;

3 — упор;

4 — рабочая полость;

5 — мембра­ на более просты в изготовлении, поскольку здесь не требуется вы­ держивать жесткие допуски, более герметичны и не нуждаются в подаче распыленной смазки. К недостаткам мембранных пневмо­ приводов следует отнести небольшую абсолютную величину хода, непостоянство развиваемого таким приводом усилия по ходу, срав­ нительно низкую долговечность. 3.8. Исполнительные приводы металлорежущих станков Исполнительные приводы различной физической природы применяются в технологическом оборудовании машинострое­ ния, конкретно в станках, для осуществления следующих дви­ жений: • координатные перемещения подач;

• главное движение;

Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 6 |



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.