Пред.
След.
Макеты страниц
Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике ГЛАВА XIV. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВПреобразователи электрических сигналов — устройства, осуществляющие преобразование входного сигнала в эквивалентный ему электрический сигнал другого вида или в соответствующее механическое воздействие. В соответствии с классификацией, данной в работе [12], электродвигатели, осуществляющие преобразование электрического сигнала в механическое регулирующее воздействие, приложенное непосредственно к объекту регулирования, относятся к классу исполнительных устройств. В связи с этим в § 5 настоящей главы рассматриваются лишь такие преобразователи электрических сигналов в механические, которые используются в электрогидравлических и электропневматических усилителях в качестве управляющих элементов. Отдельные устройства одной и той же системы регулирования могут использовать электрические сигналы различного характера (например, постоянное напряжение, формируемое измерительным элементом, и амплитудно-модулированное напряжение, поступающее на обмотку управления двухфазного асинхронного электродвигателя). Поэтому также рассмотрим общие проблемы, связанные с прохождением управляющего сигнала через преобразующий элемент. Применяемый для этой цели в § 1 частотный подход полностью согласуется с частотным методом исследования САР. 1. МОДУЛЯТОРЫМодуляторы являются нелинейными многополюсниками и предназначены для преобразования управляющих медленно меняющихся сигналов постоянного тока, снимаемых обычно с различного рода датчиков или приемников, в сигналы переменного тока пропорциональной величины с фазой, изменяющейся на 180° при перемене полярности управляющего сигнала. В системах автоматического регулирования применяются модуляторы различных типов. Наибольшее распространение получили двухполупериодные модуляторы, в которых используются полупроводниковые диоды, электронные лампы, полупроводниковые триоды-транзисторы, и реже — варикапы, фотодиоды или фототриоды. Однополупериодный модулятор на полупроводниковых диодах. Принцип работы однополупериодного модулятора на диодах рассмотрим на примере схемы, приведенной на рис. XIV.1, а.
Рис. XIV. 1. Однополупериодный модулятор: а — схема; б — кривые изменения токов и напряжений В первом полупериоде опорного напряжения при входном сигнале Если входное напряжение
Рис. XIV.2. Эквивалентная схема модулятора Полярность выходного напряжения определяется направлением большего по величине тока, т. е. полярностью входного напряжения. Кривые изменения токов Во втором полупериоде опорного напряжения диоды запираются, и напряжение на выходе модулятора будет малой величины, определяемой разностью обратных токов диодов. Рассмотрим более подробно эквивалентную схему модулятора, приведенную на рис. XIV.2. В данном случае Для простоты предположим, что характеристики диодов одинаковы и достаточно точно аппроксимируются выражением:
Активное сопротивление каждой половины вторичной обмотки вместе с внутренним сопротивлением диода обозначим
Рис. XIV.3. Графики напряжений, действующих на диоды Через диоды будет протекать ток только тогда, когда При Для этих моментов времени вместо двух уравнений (XIV.1) справедливо лишь первое уравнение, которое можно записать
и
так как
то начальный угол отсечки
или
откуда
Момент отпирания диода
откуда
Из изложенного выше следует, Для случая, когда открыты оба диода, решая систему уравнений (XIV.1), получим
Форма выходного напряжения модулятора показана на рис. XIV.4. Если принять
Рис. XIV.4. Форма импульса на выходе модулятора Если выделить, например, с помощью фильтра или резонансного усилителя одну из гармоник (обычно первую, так как она имеет наибольшую амплитуду), то, как это следует из выражения (XIV.3), ее амплитуда оказывается пропорциональной входному напряжению
Так как
При изменении полярности напряжения
Уравнение (XIV.4) является приближенным. Точное выражение для амплитуды первой гармоники, полученное в результате разложения импульса выходного напряжения, показанного на рис. XIV.7, в ряд Фурье, имеет вид
где R — сопротивление нагрузки;
При малых углах отсечки, т. е. когда Коэффициент преобразования такого модулятора определится по формуле
Семейство кривых (рис. XIV.5), рассчитанных по формуле (XIV.6), позволяет определить коэффициент передачи модулятора при любом отношении
Рис. XIV.5. Зависимость коэффициента передачи модулятора от уровня входного сигнала при различных отношениях сопротивления нагрузки к внутреннему сопротивлению диода
Рис. XIV.6. Зависимость коэффициента передачи от уровня входного сигнала Следует отметить, что отношение Семейство характеристик (рис. XIV.5) использовано для построения зависимости При Однополупериодный модулятор является наиболее простым. Основные недостатки модулятора следующие: малый коэффициент преобразования, значительные амплитуды высших гармоник и переменный характер нагрузки на генератор опорного (несущего) напряжения.
|
1 |
Оглавление
|