Файл: Основы автоматизации для металлургов..pdf

буются цифровые данные. Эти преобразователи чаще всего приме­ няются на металлообрабатывающих станках с цифровым управле­ нием для идентификации положения крестового суппорта, на ко­ тором укреплена обрабатываемая деталь.

Преобразователи бывают соединены с регистрирующей или, чаще, показывающей системой аналоговых измерительных прибо­ ров. Считывание цифрового кода осуществляется несколькими спо­ собами. Наиболее часто используются механические считывающие щетки или фотоэлектрическое считывание. Можно применять и магнитное считывание или некоторые реже встречающиеся способы,

например пневматические.

При механическом считывании (рис. 11) кодовые схемы образуют электропро­ водящие и неэлектропроводящие плос­ кости, по которым скользят твердые щетки. В зависимости от того, с какой

щей, на соответствующем выводе появляется или исчезает напря­ жение. Недостатком механических преобразователей цифровой ве­

между стационарным источником света и фотоэлектрическими эле­ ментами (фотодиодами). Источником света служат специальные лампы или неоновые трубки. Оптическая система со щелью обра­ зует узкий луч, который проходит через кодирующий диск и попа­ дает на серию фотоэлектрических элементов. Оптические преобра­ зователи цифровой величины в перемещение создают почти в 20 раз меньшее трение, чем механические, и имеют больший срок службы. Однако они сложнее, имеют большие габариты и требуют специ­ ального электрического оборудования для источника света (газо­ разрядная лампа) и фотоэлектрических элементов. Наиболее ча­ стыми причинами неполадок бывают осветительные лампы. Поэ­ тому в тех случаях, когда требуется высокая надежность, включают параллельно две лампы. В преобразователе используется двоичный

50

код, чаще всего код Грея. Измеренные цифровые значения обычно

от точности кодовой схемы и расположения считывающего уст­ ройства. Точность лимитируется разрешающей способностью, обу­ словленной минимальной ценой деления кодового диска. Число делений по всему периметру (360°) обычно составляет 27 —21 0 (128—1024), максимум 21 3 = 8292. Скорость преобразования зависит от скорости регулировки и, если принять во внимание способ при­ менения преобразователя, не является основным показателем. Важным показателем является длительность преобразования, яв­ ляющаяся интервалом времени, в течение которого осуществляется один цикл измерений и получается один результат — одно значение измеренной величины. Это время приходится на осуществление считывания и получение информации с аналого-цифрового пре­ образователя. Длительность преобразования следует отличать от периода повторения при автоматически повторяемых измерениях. Период повторения должен быть всегда более длительным, чем время преобразования.

Аналого-цифровые компенсационные преобразователи

Основными узлами преобразователя являются два органа (блока, элемента), осуществляющие противоположные преобразо­ вания (рис. 13, а) . Прямое преобразование осуществляет аналогоцифровой преобразователь, преобразующий аналоговую величину в цифровую. Органом обратной связи служит цифро-аналоговый преобразователь. Он совершает обратное преобразование циф­ ровой величины в аналоговую, которая в блоке сравнения сравни­ вается с первоначальной аналоговой величиной. Принцип этого

пока цифровой выход не будет соответствовать аналоговому входу. При этом разность между входным сигналом и сигналом обратной связи снизится до величины, при которой аналого-цифровое пре­

на блок управления и коммутации, который последовательно воз­ буждает катушки реле Ri—Ro. Затем по положению контактов определяют цифровое значение измеряемой величины в двоичной системе (замкнутый контакт — 1, разомкнутый — 0). Компенсаци­ онное напряжение формируется по положению контактов этих же реле. Цифро-аналоговый преобразователь состоит из источников напряжений, полученных по эталонному напряжению с помощью омических делителей, значения которых соответствуют отдельным

весовым коэффициентам использованного двоичного кода. В за­ висимости от положения контактов реле отдельные источники на­ пряжения подсоединяются ко входу сумматора. Суммированные напряжения создают компенсационное напряжение.

Работу преобразователя можно объяснить на примере измере­ ния напряжения, равного 21 в. В начале измерения все контакты

UM-Uк

блок упрабления и переключения

„!"-/2д

к сумматору напряжение 16 в (самый высокий двоичный разряд). Разность напряжений на выходе блока сравнения вновь оказыва­ ется положительной, поэтому блок управления, вновь возбуждает реле Из, которое подсоединит к сумматору источник напряжение 8 е. Компенсационное напряжение равно тогда 24 в. Разность нап­ ряжений получается отрицательной, блок управления в этом слу­ чае рассоединяет контур катушки реле Rs и возбуждает следую­ щую катушку реле R2- Контакт г2 присоединяет к сумматору напряжение 4 в. Разность напряжений на выходе блока сравнения положительная, контур реле остается включенным и возбуждается

52

дешифратора это значение переводится в десятичный код, а ре­ зультат появляется на цифровом индикаторе.

В действительности конструкция компенсационных аналогоцифровых преобразователей намного сложнее. Старые преобразо­ ватели были электромеханическими, при их изготовлении исполь­

лого-цифровые преобразователи, отличающиеся большой скоростью преобразования, высокой надежностью и длительным сроком службы. По сравнению с другими типами преобразователей ана­ лого-цифровые преобразователи отличаются высокой точностью

Эти преобразователи работают по принципу косвенного преоб­ разования. Входная величина преобразуется в соответствующие

интервалы времени, которые затем измеряются с помощью счет­ чика импульсов. Принцип работы преобразователя показан на рис. 14.