Следящие системы с отрицательной обратной связью. Автоматически уравновешивающийся термометр сопротивления. (Тема 1.5) презентация

Автоматические следящие системы – это системы, способные к самонастройке. Это достигается наличием отрицательной обратной связи в системе.

Рис.1.5.1. Блок-схема следящей системы.

сигнал
разбаланса

Измерительная
система

Источник
информации

Исполнительный
элемент

Источник информации – это, например, атмосфера.

Измерительная система – это, например, мостовая схема.

Сигнал разбаланса – это, например, ток в измерительной диагонали мостовой схемы.

Усилитель сигнала разбаланса – это обычая электронная схема усилителя.

Исполнительный элемент – это, например, электромотор, вращающий регулируемый резистор мостовой схемы. Он приводится в движение усиленным сигналом разбаланса

Если мостовая схема вышла из равновесия (например, в результате изменения температуры), то возникает сигнал разбаланса. Он усиливается усилителем.

Усиленный сигнал разбаланса поступает на исполнительный элемент (электромотор), который начинает вращаться и настраивает измерительную систему (мостовую схему).

В результате мостовая схема приводится в равновесие. Сигнал разбаланса исчезает. Исполнительный элемент прекращает работу.

Таким образом система настраивает сама себя. Она следит за изменением температуры.

Здесь действует обратная связь, потому что сигнал разбаланса, возникший в измерительной системе , приводит к воздействию на неё же.

Эта обратная связь отрицательна, потому в результате ее действия сигнал разбаланса исчезает.

Возможна другая обратная связь – воздействие на источник информации.

В этом случае параметры измерительной системы зафиксированы. Исполнительный элемент изменяет температуру в локальном объеме, в результате чего сигнал разбаланса исчезает. Тогда температура в этом объеме поддерживается постоянной.

Так работает

домашний холодильник!

Рис. 1.5.2. Принципиальная схема автоматически уравновешивающегося термометра сопротивления

Основой АУТС является мостовая схема Rt-R3-R4-r2-r1-R5. Схема питается переменным током от сети через понижающий трансформатор ТР.

В этой схеме регулируется сразу два плеча с помощью реохорда r1-r2.

В случае изменения температуры возникающий сигнал разбаланса подается на обмотку L1 реверсивного двигателя РД.

На обмотку L2 реверсивного двигателя РД подается переменное опорное напряжение, сдвинутое по фазе с помощью конденсатора С относительно сигнала разбаланса на 900 . РД начинает вращаться, двигает реохорд и каретку самописца. Сигнал разбаланса исчезает, двигатель останавливается.

Направление движения РД зависит от знака сдвига фаз.

Если сдвиг фаз между опорным напряжением и сигналом разбаланса составляет 900, то РД вращается в одну сторону.

Рис.1.5.4. Эпюры напряжения на обмотках реверсивного двигателя

Если же сдвиг фаз между опорным напряжением и сигналом разбаланса составляет -900, то РД вращается в другую сторону.

Следовательно, для изменения направления вращения РД, напряжение на обмотке L1 должно изменяться по фазе на 1800. Докажем, что это зависит от направления изменения температуры.

Пусть температура увеличилась. Тогда Rt возрастает. Если в данный момент в точке А положительное напряжение, то больший ток идет по пути наименьшего сопротивления – через R5-r1.(Фаза напряжения - см. рисунок).

Если же температура уменьшается, то Rt также уменьшается. Если в данный момент в точке А положительное напряжение, то больший ток опять-таки идет по пути наименьшего сопротивления – через Rt.(Фаза напряжения - см. рисунок).

Видно, что фаза напряжения изменилась на 1800! Что и требовалось доказать!...