Преобразующие устройства

Преобразующие устройства служат для преобразования управляющих и информационных сигналов в устройствах автоматики к виду, удобному для их последующей обработки или фиксации. Преобразующие устройства должны иметь малую инерционность и хорошую согласованность с другими узлами автоматики, достаточно высокое быстродействие.

Реле времени (РВ) обеспечивает при подаче сигнала на вход х_ВХ (t) получение сигналов на выходе х_ВЫХ (t + T₁) … х_ВЫХ (t + Т_k), разнесенных по времени (сдвинутых на время Т₁ — Т_к),

Электронные реле времени. Схема простейшего электронного реле времени показана на рис. 17, а. При замыкании управляющего контакта K1 (сигнал на входе) одновременно подается напряжение на базу транзистора VT1 и катушку реле К2. Так как в начальный момент конденсатор С1 не заряжен, то на базу транзистора подается положительный потенциал через делитель напряжения R1—R2. Транзистор закрыт и катушка реле отключена (сигнал на выходе). Когда конденсатор начнет заряжаться через цепь С1—R2—К1, отрицательный потенциал конденсатора будет подаваться на базу транзистора и транзистор откроется, вызвав срабатывание реле. Время выдержки сигнала Т_B будет зависеть от емкости конденсатора и сопротивления резистора, т. е. T_B = C₁R₂

Реле времени двигателя (рис. 17, б) состоит из двигателя М, редуктора Р, барабана Б, на котором расположены кулачки а—е и контакты К1—К6, установленные напротив кулачков. При подаче сигнала на вход (включение двигателя) барабан начинает вращаться; движущиеся кулачки на барабане воздействуют на контакты, вызывая их срабатывание (сигнал на выходе). Время выдержки сигнала Т_B = Тα/360°, где Т — период вращения барабана; α — угол наклона кулачков относительно начала отсчета. Меняя угловое положение кулачков, можно устанавливать время и очередность срабатывания контактов

Реле счета импульсов (РСИ) выдает сигнал на выходе при поступлении заданного числа сигналов на входе х_ВЗ.З. Необходимость преобразования сигнала часто возникает при создании команды после определенного числа повторяющихся действий (число ходов, операций и т. д.). Электроконтактное РСИ (рис. 18) состоит из ручного переключателя SА1, шагового искателя ШИ и реле K1, которое служит для выдачи команды на выходе. С помощью SА1 задается число повторяемых команд. При использовании первой команды замыкается контакт SQ1 (сигнал на входе), и включенная катушка шагового искателя через храповой механизм вызывает перемещение контакта шагового искателя из нулевого в первое положение и т. д. При выполнении заданного числа команд ручным переключателем контакт шагового искателя занимает позицию контакта ручного переключателя. Цепь катушки реле замкнется, реле сработает (сигнал на выходе).

За последнее время стали находить широкое применение электронные (бесконтактные) РСИ, которые повышают срок службы счетных устройств, а также быстроту отсчета. В электронном РСИ в качестве ручного переключателя применяют электронный регистр, в который засылается число запоминаемых команд, а в качестве шагового искателя — реверсивный электронный счетчик.

Дешифраторы служат для преобразования кода числа, поступающего на его вход, в управляющий сигнал только на одном из его выходов. Схема простейшего дешифратора, формирующая какой-либо один из четырех управляющих сигналов (рис. 19) (четыре различных адреса), состоит из регистра адреса, построенного на триггере первого (Т1), второго (Т2) разрядов, и логических элементов (DD0—DD7). А0—A3 — управляющие сигналы (адреса). Запись и выдача управляющих сигналов происходят по адресу, записанному в регистре. Например, если в регистре записан код числа 3 (в двоичной системе счисления 11), то управляющий сигнал сформируется на выходе элемента «И» (DD7), т. е. запись команды идет по третьему адресу (A3).

Преобразователи семисегментного кода в десятичный код применяют в знакосинтезирующих печатных устройствах и индикаторах, а также других устройствах, где цифровая информация образуется методом синтеза фигур из нескольких отрезков прямых.

В устройствах автоматики применяют преобразователи: двоично-десятичного кода в двоичный код; двоично-десятичного кода в десятичный код; преобразование информации в прямой, обратный, дополнительный коды и т. д.

Реле с герконом (рис. 20) представляет собой контактную систему, взаимодействующую с внешним магнитным полем. Геркон 1 (герметический контакт) или герконы размещаются внутри катушки 2 (обмотки) реле. Геркон представляет собой миниатюрную стеклянную трубку 3 (баллон) с впаянными внутри нее двумя контактными пружинами 4 из магнитомягкого ферромагнитного материала (пермаллоя). Контактные пружины одновременно выполняют функции якоря, сердечника (магнито-провода), контактов и возвратной пружины. Концы пружин покрывают тонким слоем серебра, золота или радия для обеспечения надежного контакта при соприкосновении пружин. Внутри баллона геркона либо создают вакуум, либо это пространство заполняют инертным газом (азот, аргон). При подаче тока в обмотку реле возникает магнитный поток, намагничивающий контактные пружины геркона. Между ними возникает электромагнитная сила и контакты замыкаются. Преимущества герконов — длительность срока службы, относительно высокое быстродействие, стабильность контактного сопротивления.

Оптрон является одним из основных элементов оптоэлектроники, получивших распространение в последние годы. Он (рис. 21) состоит из источника — светоизлучателя (светодиода) и приемника излучения (светочувствительного детектора, фотодиода, фототранзистора или фототиристора), связанных оптической средой и конструктивно объединенных в одном корпусе (оптопара).

Диодные оптроны характеризуются термостабильностью и линейностью характеристик и используются в быстропереключающихся схемах, генераторах, для согласования высоковольтных и низковольтных цепей, измерений в цепях высокого напряжения усилия, модуляции и переключения.