В системах автоматизации производственных процессов в качестве составных частей используются преобразователи различных типов и усилители сигналов.
Преобразователем называется устройство, преобразующее входную информацию по форме или по виду энергоносителя.
Существуют следующие виды преобразователей:
— функциональные;
— измерительные;
— преобразователи вида энергии.
Функциональными преобразователями называются устройства, преобразующие входную информацию в соответствии с заданным алгоритмом работы без изменения вида энергии.
Примерами функциональных преобразователей являются струйные дискретные и аналоговые элементы, турбулентные усилители и т. д.
Измерительными преобразователями называются устройства, преобразующие измеряемые физические величины в электрические, пневматические или гидравлические сигналы, содержащие информацию о значениях этих измеряемых величин.
По способу обработки информации измерительные преобразователи могут быть:
— дискретными;
— аналоговыми;
— импульсными.
Функциональные схемы измерительных преобразователей представлены на рисунках 7.1 – 7.3. На рисунках используются следующие условные обозначения:
ИП – измерительный преобразователь;
ЧЭ – чувствительный элемент;
ПУ – пороговое устройство (триггер Шмита);
УУ – управляющее устройство;
ИУ – исполнительное устройство;
УС – усилитель сигнала;
ПЧ – преобразователь частоты;
G – эталонный генератор частоты;
х – входная величина (линейное перемещение, давление, температура и т.д.) ;
у – выходная величина;
ру – давление управления;
рс – давление смещения;
kу — коэффициент усиления;
tи – длительность импульса.
Рис. 7.1. Структурная схема системы управления с дискретным измерительным преобразователем
Рис. 7.2. Структурная схема системы управления с аналоговым измерительным преобразователем
Рис. 7.3. Структурная схема системы управления с импульсным измерительным преобразователем
Одной из разновидностей измерительных преобразователей является преобразователь прямого действия, который состоит только из чувствительного элемента, и его выходной сигнал поступает в управляющее устройство без усиления и без преобразования по форме.
Чувствительными элементами струйных измерительных преобразователей являются струи газов и жидкостей, потоки в каналах и дросселях, использующие эффекты смены режимов течения (ламинарное – турбулентное) и другие аэрогидромеханические эффекты, которые вызывают изменение параметров струи, характеризующих её течение, в зависимости от изменения измеряемой физической величины (в первую очередь – давления и расхода).
Преобразователи вида энергии преобразуют энергию одного вида в энергию другого вида.
Наиболее распространены пневмоэлектрические преобразователи, преобразующие пневматический сигнал в электрический, а также электропневматические, преобразующие электрический сигнал в пневматический. Существуют и более сложные преобразователи: термо-пневмо-электрические, акустико-пневмо-электрические и т.д. Преобразователи вида энергии могут быть как аналоговыми, так и дискретными.