Урок 4

ПЕРЕТВОРЕННЯ ІНФОРМАЦІЇ В АСУ

У системах автоматичного керування існує два потоки інформації: перший потік — це інформація про об'єкт керування, яка сприймається датчиками через канали, і засоби обробки і поступає у систему автоматичного керування; другий потік — це керівна інформація, яку видає комп'ютер системи автоматичного керування на виконавчі пристрої через засоби обробки інформації. 

Обидва потоки інформації проходять цілим каскадом різноманітних перетворень. Розглянемо найважливіші перетворення цих потоків інформації.

Узгодження рівнів сигналів. Вихідні сигнали датчиків, як правило, не можна передавати безпосередньо в комп'ютер, їх спочатку потрібно узгодити за рівнем. Багато датчиків (наприклад, термоелементи, тензорезистори тощо) мають рівень вихідного сигналу недостатній для передачі каналом зв'язку в комп'ютер, і тому їх потрібно підсилювати. Для підсилення сигналів у сучасних системах автоматичного керування застосовуються операційні підсилювачі, охоплені різними видами зворотних зв'язків. Сучасна електронна промисловість випускає широку гаму типів операційних підсилювачів, як загального призначення, так і спеціалізованих.

Узгодження імпедансів. Крім узгодження сигналів за рівнем, необхідно узгоджувати імпеданси (тобто повні опори) послідовно з'єднаних пристроїв обробки інформації. Пристрій з низьким вхідним опором істотно впливає на процеси, що протікають в об'єкті, до якого він приєднаний. Наприклад, вольтметр з низьким вхідним опором, увімкнений паралельно до пристрою, напругу на якому слід виміряти, спотворює режим досліджуваного кола, оскільки зменшує еквівалентний опір цього кола, в результаті чого напруга на пристрої, до якого приєднаний вольтметр, відрізнятиметься від напруги на пристрої без вольтметра.

Пристрій з високим вихідним імпедансом дуже чутливий до опору навантаження, оскільки навантаження з малим опором спричинює значні вихідні струми, що може призвести до перевантаження пристрою.

Зменшення впливу електромагнітних завад.На роботу систем автоматичного керування негативно впливають завади. 

Канали обробки і передачі інформації через взаємні резистивні, індуктивні і ємнісні зв'язки впливають один на одного, чим створюють взаємні завади. Частину сигналу одного каналу, яке через ці зв'язки проникає у розміщений поблизу сусідній канал, часто називають наводкою. Особливо велику за інтенсивністю наводку створюють електричні кола живлення на високочутливі вхідні пристрої систем автоматичного керування.

Зовнішні завади поділяються на промислові, атмосферні і космічного походження.

Аналогова фільтрація. У багатьох випадках смуги частот сигналу і смуги частот завад відомі заздалегідь. Наприклад, частоти вихідних сигналів датчиків температури, тензодатчиків, датчиків вологості лежать у діапазоні від нуля до кількох герц (рідше до десятків герц). Наводка від мережі живлення має, як відомо, частоту коливання 50 Гц. Смуга частот шумів простягається від часток герца до мегагерців.

За допомогою аналогової фільтрації корисні сигнали підсилюються у вибраній смузі частот, а завади, що лежать поза цією смугою, пригнічуються. 

Мультиплексування сигналів. Вихідні сигнали багатьох типів датчиків систем автоматичного керування змінюються дуже повільно внаслідок інерційності процесів в об'єктах керування. Швидкодія ж сучасних цифрових пристроїв обробки сигналів дуже велика. Для прикладу можна зазначити, що смуга частот термоперетворювачів становить  одиниці герца, у той час як тактова частота цифрових пристроїв обробки інформації (процесорів, контролерів) становить сотні мегагерців. Пропускна здатність сучасних каналів зв'язку також є значною. Таким чином, цифрові пристрої обробки інформації мають таку продуктивність, а канали зв'язку таку пропускну здатність, що можуть одночасно обробляти сотні і тисячі вихідних сигналів датчиків паралельно. Щоб це здійснити, застосовуються мультиплексори.

Дискретизація аналогових сигналів. Вихідні сигнали датчиків є неперервними, тобто існують у будь-який момент часу. Цифрові ж пристрої обробки сигналів обробляють окремі значення сигналів, що наведені у вигляді чисел. Таким чином, на пристрій обробки має надходити не аналоговий сигнал у кожний момент часу, а послідовність окремих значень сигналу через певні інтервали часу. Процес періодичної вибірки окремих значень із аналогового сигналу і представлення неперервного аналогового сигналу послідовністю дискретних значень називається дискретизацією аналогового сигналу .

КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ:

1.       Які потоки інформації існують в системах автоматичного керування?

2.       Які перетворення проходять ці потоки?

3.       Розкажіть про узгодження рівнів сигналів.

4.       Розкажіть про узгодження імпедансів.

5.       Розкажіть про вплив електромагнітних завад на роботу автоматизованих систем.