Навигация:
ГлавнаяВсе категории → Производство железобетонных изделий

Усилители


Усилители

Назначение усилителя заключается в том, чтобы поступивший сигнал от воспринимающего элемента или преобразователя усилить до величины, которую можно было бы передавать на расстоянии или использовать в измерительной схеме прибора (например, компенсатора).

В зависимости от вида используемой энергии усилители выпускают электрические, пневматические и гидравлические.

Электрические усилители в свою очередь подразделяют на электронные (ламповые или полупроводниковые) и магнитные.

Основным показателем усилителя является его коэффициент усиления К. Коэффициентом усиления К называют отношение величины сигнала, снимаемого с выхода усилителя, к величине сигнала, подаваемого на вход.

Электронные усилители предназначены для усиления маломощных электрических сигналов. Такие усилители безынерционны — не имеют кинематики и сравнительно просты. Их подразделяют: по числу каскадов усиления — на однокаскадные и многокаскадные; по роду тока — на усилители постоянного и переменного тока.

На рис. 1 показана схема однокаскадного усилителя. Входным напряжением усилителя UBX является напряжение, подаваемое на сетку лампы, выходным ивых — падение напряжения “для преодоления сопротивления R в цепи анода.

При отсутствии напряжения на сетке, т. е. при UBX=0, в цепи анода будет протекать ток /а, называемый постоянной слагающей анодного тока и зависящий для данной лампы от величины анодного напряжения и сеточного смещения, т. е. напряжения на сетке.

С изменением сеточного напряжения изменяется величина анодного тока. Изменение этого тока, протекающего через анодную нагрузку, изменяет величину напряжения на ней.

В зависимости от уровня входного напряжения применяют од-нокаскадное или многокаскадное усиление сигналов.

Если необходимо усилить величину постоянного тока, который может создаваться в первичном измерительном устройстве (например, в термопаре), применяют схему преобразования его в переменный ток. Преобразовать сигнал постоянного тока (постоянного напряжения) в переменный ток можно механическим вибропреобразователем.

Рис. 1. Схема однокаскадного лампового усилителя

Рис. 2. Схема вибрационного преобразователя постоянного тока а переменный

Вибропреобразователем служит электромагнитное реле, возбуждаемое переменным током. Якорь 2 реле, вибрируя с частотой переменного тока, подключает цепь постоянного тока поочередно к одной из половин первичной обмотки трансформатора, изменяя этим направление тока в первичных обмотках. Изменение направления тока в первичных обмотках вызывает во вторичной обмотке переменный ток, усиливаемый затем усилителем переменного тока, работающим по схеме, рассмотренной выше.

Полупроводниковые усилители предназначены также для усиления маломощных сигналов. В их схемах используют транзисторы. В таких усилителях применяют в основном три схемы включения транзисторов. Эти схемы усилителей отличаются одна от другой в зависимости от того, какой из элементов транзистора является заземленным.

Схема включения транзисторов с заземленной базой. В этой схеме входной сигнал подается на эмиттер и базу последовательно постоянному напряжению (батарея Еi). Сопротивление нагрузки RH включено последовательно с источником постоянного тока (батарея Е2) и коллектором.

Так как эмиттерный переход имеет прямое включение, то входное сопротивление его очень мало. Коллекторный переход включен в обратном направлении, следовательно, выходное сопротивление его весьма велико. Эта схема значительно усиливает напряжение и мощность (около 100 раз и более) за счет энергии батареи Е2.

В схеме с заземленным эмиттером триод меняет фазу входного сигнала на противоположную, так как положительная полуволна входного сигнала уменьшает величину тока во входной и выходной цепях. Усиление параметров, создаваемое схемой, превышает вход ное: по току — десятки раз, по напряжению — в сотни раз.

Рис. 3. Схемы полупроводниковых усилителей:
а — с заземленной базой; б — с заземленным эмиттером; в —- с заземленным коллектором

Рис. 4. Схема магнитного

Схема с заземленным коллектором. По этой, схеме обеспечивается усиление по напряжению меньше единицы, усиление же по току по сравнению с другими схемами, самое большое (в десятки раз). Входное сопротивление составляет сотни ом, выходное — десятки ом.

Магнитные усилители предназначены для усиления слабых сигналов постоянного тока путем превращения их в более мощные сигналы переменного тока. Такие усилители отличаются простотой устройства, значительным коэффициентом усиления, отсутствием подвижных частей и нечувствительностью к значительным перегрузкам.

Имеется несколько типов таких усилителей. На рис. 4 приведена схема простейшего магнитного усилителя, состоящего из двух дросселей.

Напряжение переменного тока распределяется между обмотками магнитного усилителя и сопротивлением нагрузки RH- Изменяя ток в обмотке управления I (намагничивания), можно регулировать распределение напряжения между обмотками магнитного усилителя и сопротивлением нагрузки RH. При отсутствии тока в управляющей обмотке напряжение почти целиком уравновешивается э. д. с. магнитного усилителя МУ, а на сопротивлении RH напряжение (а следовательно, и мощность.) весьма мало.

При полном токе в обмотке управления, наоборот, напряжение в МУ мало, а на сопротивление RH падает почти все напряжение.

При намагничивании меняется индуктивное сопротивление МУ, в результате чего и происходит перераспределение нагрузки.

Всякому изменению величины тока в обмотке управления соответствуют в десятки и сотни раз большие изменения его в рабочей цепи. Ток рабочей цепи определяют по формуле

где г — активное сопротивление рабочих обмоток МУ; о — угловая частота; L — индуктивность рабочих обмоток МУ.

Пневматические усилители предназначены для преобразования механических перемещений измерительных устройств в соответствующее давление сжатого воздуха.

В пневматическом усилителе измерительный элемент, для перемещения которого требуется очень незначительное усилие, управляет мощным потоком энергии. Рассмотрим это на схеме рис. 5.

Рис. 5. Схема пневматического усилителя типа «сопло — заслонки»

Рис. 6. Схема струйного гидравлического усилителя

Пневматические усилители используют устройство «сопло — заслонка». Сжатый воздух давлением pi поступает в междроссельную камеру через дроссель постоянного сечения. Дроссель изменяет проходное сечение трубопровода. Давление сжатого воздуха р в камере является величиной переменной, так как в камере имеется еще одно отверстие — сопло, через которое воздух поступает в атмосферу. Сопло прикрывается заслонкой, которая может перемещаться к соплу и от него измерительным элементом. Проходное сечение сопла в 3—4 раза больше сечения отверстия дросселя.

При постоянном сечении сопла расход материала через него будет зависеть от положения заслонки. Чем ближе заслонка расположена к соплу, тем меньше сечение, через которое происходит истечение воздуха, и тем меньше расход через сопло. Таким образом, совокупность сопла и заслонки можно рассматривать как Дроссель переменного сечения.

Величина давления в камере 1 и, следовательно, выходное давление р зависят от расхода воздуха через переменный дроссель.

Расход-же через сопло зависит от положения заслонки. Отсюда следует, что перемещением заслонки можно изменять давление воздуха, поступающего на вторичный прибор. Если заслонка полностью закрывает сопло, то давление р будет равно давлению питания. Чем дальше отстоит заслонка от сопла, тем меньше окажется выходное давление р, и наконец оно может стать равным атмосферному. Функции заслонки может выполнять также дросселирующий шарик.

Гидравлические усилители, как и пневматические, предназначены для усиления входных сигналов и преобразования перемещения измерительных элементов в давление жидкости.

Гидравлические усилители подразделяют на струйные, золотниковые и дроссельные.

Струйный усилитель состоит из трубки, плиты с приемными соплами 2 и силового цилиндра. Струйная трубка, закрепленная на полой оси, может поворачиваться. Через эту ось к трубке подводится жидкость под давлением.

Принцип работы струйного усилителя заключается в том, что кинетическая энергия струи масла, направляемая в сопло, преобразуется в потенциальную энергию деления. Величина и направление результирующего давления на поршень зависит от положения струйной трубки.

Когда струйная трубка расположена в среднем положении на одинаковом расстоянии от осей приемных сопл, давление масла в обеих полостях цилиндра p1 и р2 будет одинаковым. Если же под воздействием измерительного элемента трубка отклонится от-среднего положения, давление в одном из приемных сопл возрастет, а в другом уменьшится; в результате в полостях силового цилиндра возникнет разность давлений p1—р2 и поршень начнет перемещаться.

Направление перемещения поршня будет зависеть от направления отклонения сопла струйной трубки. При этом масло через второе сопло поступает обратно в корпус усилителя. Таким образом, небольшие усилия на перемещение струйной трубки вызывают большие изменения усилий в цилиндре и перемещение его поршня.

Обратная связь в усилителях. Между входом и выходом усилителя может существовать обратная связь. Обратной связью называют связь в направлении от выхода к входу.

При обратной связи часть энергии, получаемой на выходе усилителя, подают на его вход, меняя тем самым коэффициент усиления.

ную и отрицательную. Положительная связь может увеличить усиление, если на вход подают совпадающие по фазе сигналы. При отрицательной связи, когда сигналы не совпадают по фазе, усиление уменьшается. Положительная обратная связь увеличивает усиление сигналов.

Усилители автоматических компенсаторов. Усилители, устанавливаемые в качестве нуль-индикаторов в автоматических компенсаторах, выполняют как на электронных лампах, так и на полупроводниках.

Ламповые усилители состоят из двух блоков: усилителя напряжения и усилителя мощности.

На вход усилителя подается переменное напряжение с измерительной схемы. После его усиления в усилителе оно поступает на реверсивный двигатель, который воздействует на измерительную схему, и отсчетное устройство.

Если от измерительной схемы должен поступать постоянный ток, то усилитель на входе имеет вибропреобразователь, рассмотренный выше.

Работу лампового усилителя можно уяснить из разбора схемы на рис. 1.36. Напряжение, поступившее с измерительной схемы, усиливается электронными лампами усилителя напряжения 1, который состоит из двух двойных триодов Л1 и Л2 (6Н2П).

Рис. 7. Схема лампового усилителя

Первая лампа и один триод второй лампы создают три каскада усиления напряжения. Другой триод второй лампы Л2 является выпрямителем для питания постоянным током анодов усилителя напряжения. Усилитель выполнен на резисторах.

Для изменения коэффициента усиления в усилителе предусмотрен резистор R. При помощи этого резистора можно изменять напряжение, подаваемое на сетку третьего каскада. Сетка первого каскада находится под отрицательным напряжением смещения, обеспечиваемым резистором и конденсатором C1. В анодную цепь каждого каскада включены резисторы Ri1и R2.

Каскад усилителя мощности собран на двух двойных триодах типа 6Н1П, работающих параллельно. Такое включение триодов дает возможность увеличить отдаваемую мощность усилителя.

Второй конец обмотки двигателя соединен через корпус с катодами ламп Л3 и Л4. Так как аноды этих ламп подключены к двум крайним точкам обмотки трансформатора, напряжение на ни$; находится в противофазе.

На сетку лампы усилителя мощности поступает переменное напряжение от усилителя напряжения. В зависимости от того, совпадает ли эта фаза с фазой напряжения на аноде одной или другой половины ламп Л3 и Ль, проводимость каждой половины ламп будет различной. В результате этого через обмотку реверсивного двигателя, включенную в цепь питания ламп Л3 и Ль, будет протекать пульсирующий ток, состоящий из постоянной составляющей и наложенной на нее переменной составляющей частотой в 50 Гц.

Переменная составляющая создает поле, взаимодействующее с полем второй обмотки двигателя, сдвинутым по фазе относительно первой обмотки на 90°. Сдвиг фаз создается включением в цепь питания второй обмотки конденсатора. В результате взаимодействия указанных полей образуется вращающееся магнитное поле, которое увлекает за собой ротор двигателя.

При перемене полярности напряжения на входе усилителя меняется фаза напряжения в обмотке управления двигателя, который в свою очередь изменит направление вращения. Постоянная составляющая тока, не участвуя в создании момента, способствует успокоению ротора при прекращении сигнала.

На рис. 8 показана схема полупроводникового усилителя типа УПД. Входной блок включает две резистора: R1 и R2. Один резистор подбирают из условия обеспечения требуемого входного сопротивления, а второй служит для грубого изменения чувствительности усилителя. При большем сигнале входом служат клеммы, а при меньшем — клеммы.

Усилители собраны на отдельной печатной плате. Схемы содержат по два каскада усилителя на транзисторах Т1 и Т4. Первые каскады собраны по схеме с общим эмиттером.

Для создания температурной стабильности усилителя в блоках предусмотрены обратные связи по постоянному току. В каждом блоке имеется обратная связь по переменному току, стабилизирующая коэффициент усиления.

Рис. 8. Схема полупроводникового усилителя





Похожие статьи:
Поверка регулирующего клапана с мембранным исполнительным механизмом

Навигация:
ГлавнаяВсе категории → Производство железобетонных изделий

Статьи по теме:





Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум