">
Математика Логика
Информация о работе

Тема: Функции алгебраической логики

Описание: Cтруктурная схема системы телеуправления. Виды соединения звеньев сар. Критерий устойчивости Михайлова. Частотные критерии устойчивости. Показатели регулирования в сар. Косвенные и интегральные оценки качества переходных процессов. Коэффициент усиления.
Предмет: Математика.
Дисциплина: Логика.
Тип: Экзаменационные вопросы
Дата: 13.08.2012 г.
Язык: Русский
Скачиваний: 58
Поднять уникальность

Похожие работы:

1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ И СПОСОБЫ ЗАДАНИЯ ФАЛ. ПОЛНОСТЬЮ И НЕ ПОЛНОСТЬЮ ОПРЕДЕЛЕННЫЕ ФАЛ.

При анализе и синтезе дискретных автоматов наибольшее распространение получили простые двоичные величины. Математическим аппаратом, описывающим их является алгебра логики. Логической переменной называется величина, которая может принимать одно из двух значений – 0/1. Функция алгебры логики (ФАЛ) это f(х1,х2…хN), где Х – логическая переменная. Два значения, которые принимают логические переменные и функция принято обозначать 0 и 1. Набором для ФАЛ называется какая-либо комбинация всех логических переменных, являющихся аргументами ФАЛ. Поскольку каждому набору соответствует 1 число, то полный набор – число двоичных чисел. Общее число ФАЛ n переменных определяется по формуле: N=2n. Существует несколько способов задания ФАЛ. ФАЛ считается заданной, если каждому ее набору поставлено в соответствие значение этой ФАЛ.

- Табличный способ задания. Задается таблицей истинности. При n переменных таблица содержит 2n строк и n столбцов и плюс 1 столбец, в котором находится значение функции.

Х1 Х2 Х3 Z  0 0 0 1  0 0 1 1  0 1 0 1  

Графический способ. Множество значений n переменных ФАЛ поставлены в соответствие множеству вершин n-мерного единичного куба. Куб называется единичным, т. к. кажде его ребро соединяет вершины, наборы которых отличаются лишь одной переменной.

Координатный способ. Заключается в представлении ФАЛ в виде карты Карно или диаграммы Вейча.

Х 0 1  0 00 10  1 01 11  

Аналитический способ. При этом функция задается в виде алгебраического выражения, в котором записываются аргументы и действия.

F(х1,х2,х3)=х1х2х3+х1х2х3+х1х2х3+х1х2х3

Числовой способ. Каждый набор считают двоичным числом, причем самую левую и самую правую часть числа считают соответственно самым старшим и самым младшим разрядом числа. Функцию задают в виде десятичных номеров тех наборов переменных для которых она принимает значение 1.

ФАЛ полностью определена, если значение функции однозначно определяется на всех наборах входных переменных. Функция неполностью (частично) определена, если существуют наборы на которых значение ФАЛ безразлично. (значок тильда ~ в соответствующей клетке таблицы состояний можно заменять любым значением, при этом значение ФАЛ, соответствующее тем наборам, где она не определена не изменится.)

2. ОСНОВНЫЕ ЗАКОНЫ И ФОРМУЛЫ УПРОЩЕНИЯ АЛГЕБРЫ ЛОГИКИ.

Сложение Х+0=Х Х+1=1 Х+Х=Х Х+Х+Х+Х+Х+Х=Х

Умножение Х*0=0 Х*1=Х Х*Х=Х Х*Х*Х*Х*Х*Х=Х

ФАЛ прямых и инверсных значений.

Х+х=1

Х*х=0

Переместительный закон.

Х1+Х2=Х2+Х1

Х1*Х2=Х2*Х1

Сочетательный закон

Х1+(Х2+Х3)=(Х1+Х2)+Х3

Х1*(Х2*Х3)=(Х1*Х2)*Х3

Распределительный закон

Х1*Х2+Х1*Х3=Х1*(Х2+Х3)

(Х1+Х2)*(Х1+Х3)=Х1*Х1+Х1*Х3+Х2*Х1+Х2*Х3=Х1*(1+Х2+Х3)+Х2*Х3=Х1+Х*Х3

Законы обращения.

х1*х2=х1+х2

х1+х2=х1*х2

Формулы поглощения

а) Х1+Х1*Х2+Х1*Х3+…+Х1*Хn=Х1*(1+Х2+Х3..)=Х1

б) Х1*(Х1+Х2)*(Х1+Х3)…(Х1+Хn)=Х1

в) Х1*(х1+Х2)=Х1*Х2

Формулы склеивания.

а) Х1*Х2+Х1*х2=Х1*(Х2+х2)=Х1

б) (Х1+Х2)*(Х1+х2)=Х1*Х1+Х1*х2+Х1*Х2+Х2*х2=Х1

в) Х1+х1*Х2=Х1+Х2

3. АЛГОРИТМ ПЕРЕХОДА ОТ ДНФ К ДСНФ И ОТ КНФ К КСНФ.

ДСНФ – дизъюнктивная совершенная нормальная форма задания ФАЛ

Алгоритм перехода от ДНФ к ДСНФ

определяют те слагаемые, в которых есть отсутствующие переменные

затем эти слагаемые домножаются на сумму прямого и инверсного значения недостающей переменной

раскрыаются скобки

Fднф=Х1*Х2+Х1*Х3

Fдснф=Х1*Х2*(Х3+х3)+Х1*(Х2+х2)*Х3=Х1*Х2*Х3+Х1*Х2*х3+Х1*х2*Х3

Дизъюнктивной нормальной формой называется такая форма ФАЛ, когда функция представляет собой сумму произведений входных переменных, но в отличие от ДСНФ в некоторых произведениях некоторые переменные могут отсутствовать.

КСНФ – конъюнктивная совершенная нормальная форма задания ФАЛ.

Алгоритм перехода от КНФ к КСНФ

определяют сомножители с недостающими слагаемыми

затем в этих сомножителях добавляются произведения прямого и инверсного значений недостающей переменной

применяются формулы склеивания

объединяются подобные

Fкнф=(Х2+Х3)*(Х1+х3)

Fкснф=(Х2+Х3+Х1*х1)*(Х1+х3+Х2*х2)=(Х2+Х3+Х1)*(Х2+Х3+х1)*(Х1+х3+Х2)*(Х1+х3++х2)

Конъюнктивной нормальной формой называется такая запись функции, когда она представляет собой произведение сумм переменных, причем в каждом сомножителе не обязательно (в отличие от КСНФ) присутствие всех переменных в качестве слагаемых.

4. МЕТОДЫ МИНИМИЗАЦИИ ФАЛ. (АНАЛИТИЧЕСКИЙ, КАРТЫ КАРНО, КВАЙНА-МАККЛАСКИ). МИНИМИЗАЦИЯ НЕ ПОЛНОСТЬЮ ОПРЕДЕЛЕННЫХ ФУНКЦИЙ.

Минимизация ФАЛ – это нахождение такой формы записи функции, которая соответствовала бы критериям минимизации: экономичность, быстродействие, количество элементов того или иного типа. Наиболее часто цель уменьшить количество элементов будущего автомата. Количество букв в выражении определяет количество контактов схемы. Количество операций в выражении определяет количество элементов в бесконтактной схеме.

Аналитический метод – для небольших функций. Основывается на законах преобразования функций алгебры логики и формулах.

Метод карт Карно – для функций средней длины, но не более, чем для 5 переменных.

Алгоритм построения карты Карно по аналитически заданной функции

надо по числу переменных построить пустую карту и расположить переменные

заданную функцию записать в ДСНФ

для каждой конъюнкции ДСНФ найти соответствующую клетку и записать в нее 1.

Свойства карт Карно: - соседние клетки отличаются состоянием лишь 1 переменной

- соседними являются не только рядом стоящие клетки, но и крайне правые с крайне левыми и крайние нижние с крайними верхними.

В итоге минимизации получается МДНФ – минимальная ДНФ.

По карте Карно переходим к аналитической записи

- все единицы (ДНФ) и нули (КНФ) заключаем в прямоугольные контуры.

- единичные контуры не содержат нулей и наоборот

- число клеток в контуре 2n, площадь любого контура симметрична относительно границ переменной, пересекаемых данным контуром

- начинают объединять с тех 1 и 0, которые могут войти лишь в 1 контур

- контуры могут объединять лишь соседние клетки

- выражение может быть записано в ДНФ и КНФ

ДНФ – дизъюнкция конъюнкций соответствующих единичных клеток

КНФ – конъюнкция дизъюнкций соответствующих нулевых клеток

- желательно иметь наименьшее число контуров с наибольшим числом клеток

1 0 0 1  0 1 1 0  0 1 1 0  1 0 0 1  

ДНФ по двум контурам: Z=Х2*Х3+х2*х3

3. Метод Квайна-МакКласки.

Основан на операциях склеивания/поглощения.

поиск простых импликант, через которые можно выразить функцию

поиск тупиковых форм

из ТДНФ выбирается та, которая содержит минимальное число вхождений переменной Х, то есть МДНФ

Для не полностью определенных функций минимизация производится таким же образом, а на месте неопределенного значения в кортах Карно например можно ставить любое удобное значение.

5. АНАЛИЗ КОМБИНАЦИОННЫХ СХЕМ

Анализ комбинационных схем заключается в нахождении Функции алгебры логики, соответствующей данному автомату.

Проводится для исключение лишних элементов из схемы (минимизировать)

+ определить как работает схема при различных повреждениях ее элементов

+ изучить работу в переходном режиме

Перед анализом необходимо исключить все элементы не для логических операций (усилители, стабилизаторы…)

Последовательность анализа:

Удаляются все нелогические элементы (которые не влияют на логику)

Для контактных схем записывается функция, соответствующая схеме

Для бесконтактных схем:

Выявляются общие участки или элементы схемы

Записываются аналитические выражения для участков

Формируется функциональная зависимость для всей схемы

6. СИНТЕЗ КОМБИНАЦИОННЫХ СХЕМ

Синтез комбинационных автоматов заключается в построении схемы автомата по физическому описанию ее работы. Происходит в 3 этапа:

по данному физическому описанию работы схемы составляется соответствующее ему математическое выражение.

минимизация полученного математического выражения, составление функциональной схемы

составление принципиальной схемы автомата.

7. ОБЩИЕ СВОЙСТВА МНОГОТАКТНЫХ ДИСКРЕТНЫХ УСТРОЙСТВ. ОПРЕДЕЛЕНИЕ АБСТРАКТНОГО АВТОМАТА. СПОСОБЫ ЗАДАНИЯ АБСТРАКТНЫХ АВТОМАТОВ (АНАЛИТИЧЕСКИЙ, ТАБЛИЧНЫЙ, ГРАФИЧЕСКИЙ)

Автомат- это преобразователь информации, способный под воздействием входных сигналов переходить из одного состояния в другое и выдавать выходные сигналы.

Дискретные автоматы работают в моменты времени. Такт – это отрезок времени в течение которого состояние автомата не меняется. Состояние выходов автоматов с памятью определяется не только состоянием входов в момент времени но и состоянием в предыдущий момент времени. Автомат описывается тремя алфавитами – алфавитами, описывающими состояние входов автомата, выходов автомата и его внутреннее состояние.

Абстрактный автомат можно получить, закодировав все возможные состояния реального автомата алфавитами абстрактного автомата. Автоматы бывают детерминированные – те автоматы, где для одинаковых слов входного алфавита соответствуют одинаковые слова выходного алфавита, и стохастические – где нет этого. Конечный автомат описывается пятью параметрами: входным алфавитом, выходным алфавитом, внутренним состоянием, функцией переходов (изменение внутренних состояний автомата при разных входных воздействиях) и функцией выходов (описывает порядок изменения состояний выходов).

Для построения используются 2 части – логический преобразователь и блок памяти.

Синхронные автоматы для выделения дискретных моментов времени имеют в своей структуре специальные устройства. Асинхронные таковых не имеют, а моменты определяются изменением состояния входов или внутренних состояний. Автомат имеет 2 состояния устойчивое, когда не меняется входное воздействие и неустойчивое, когда оно меняется. Автомат может задаваться тремя способами – аналитическим, табличным и графическим. При табличном способе задания автомата заполняются 2 таблицы. Это таблица переходов, в которой записываются внутренние состояния в зависимости от предыдущего состояния входов и предыдущего внутреннего состояния. И таблица выходов, разная для автоматов первого и второго рода. Первого рода – автоматы Мили. Второго – Мура. Функция выхода определяет состояние выхода в данный момент времени в зависимости от состояния входов и внутреннего состояния в этот момент – для автомата Мили. А для автоматов Мура состояние выходов в момент времени зависит только от внутреннего состояния. При графическом задании составляется граф, который имеет кружки, обозначающие внутреннее состояние, стрелки переходов из состояния в состояние и проставленные над ними буквы, обозначающие то или иное входное воздействие.

8. РЕГУЛЯРНЫЕ ВЫРАЖЕНИЯ. ОПРЕДЕЛЕНИЕ. РАЗМЕТКА МЕСТ И РАСЧЛЕНЕНИЕ РЕГУЛЯРНЫХ ВЫРАЖЕНИЙ.

Регулярное выражение – это выражение, описывающее регулярное событие. Регулярное событие – событие, полученное путем применения конечного числа операций дизъюнкций, произведений и итераций к любому конечному алфавиту. Любой конечный автомат может быть представлен в виде регулярного выражения. Для проектирования структурных схем автоматов строят таблицы переходов и выходов. Для перехода от РВ к таблицам удобно использовать расчлененную форму регулярного выражения. Расчленение производится в 2 этапа:

Разметка мест

Запись подсобытий, или внутренних состояний.

Место в регулярном выражении – это конкретное внутреннее состояние автомата, в которое он приходит при поступлении соответствующей буквы входного алфавита. Места обозначаются вертикальными чертами. Снизу подписывается порядковый номер внутреннего состояния, а сверху – буква входного алфавита. Места бывают начальными, промежуточными и конечными. Расчленением называется представление выражения в виде ряда записей, отражающих внутреннее состояние автомата с указанием, из какого предыдущего внутреннего состояния пришел автомат и под каким входным воздействием.

Далее можно переходить к таблицам.

9. АЛГЕБРА СОБЫТИЙ. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ.

Событие – это конечное множество слов, заданных во входном алфавите и представленных выходной буквой. Алгебра событий в некотором алфавите Р- множество всех событий М, на котором заданы 2 двухместные операции (дизъюнкция и произведение) и одна одноместная операция итерация. Есть 2 неосновных операции – дополнение события и пересечение событий.

Дизъюнкция событий С1 и С2 это событие С, содержащее слова, входящие в событие С1 и С2.

Произведение двух событий – событие С, полученное путем поочередного приписывания справа к каждому слову С1 всех слов события С2. От перестановки множителей не меняется.

Итерация события С-пустое слово а также множество всех слов события С, умноженное само на себя

Дополнение события С – событие, содержащее все слова в алфавите Р, не входящие в событие С.

Пересечение событий С1 и С2 – событие, содержащее только те слова, которые есть и в С1 и в С2.

Регулярное событие – событие, полученное путем применения конечного числа операций дизъюнкции, произведения и итерации к любому конечному алфавиту.

10. СИНТЕЗ АВТОМАТА С ПАМЯТЬЮ ПО ВРЕМЕННОЙ ДИАГРАММЕ: СОСТАВЛЕНИЕ КАНОНИЧЕСКОЙ ТАБЛИЦЫ.

Вначале выделяются такты – отрезки временной диаграммы, в течение которых состояние схемы не изменяется.

Затем определяется количество входов и выходов автомата для составления таблиц кодирования входных и выходных алфавитов.

Непосредственно кодирование входного и выходного алфавитов абстрактного автомата.

Описание событий, происходящих в автомате, и какие при этом существуют выходные буквы.

Составление регулярного выражения

Разметка мест регулярного выражения

Расчленение регулярного выражения

Минимизация регулярного выражения

Составление таблиц переходов и таблиц выходов.

Определение структуры реального автомата по регулярному выражению и составление канонической таблицы, в которой показаны входные воздействия предыдущего момента времени, внутренние состояния автомата в предыдущий и настоящий моменты времени и выход реального автомата. С помощью канонической таблицы далее определяются формулы ДСНФ для включения каждого элемента памяти и каждого входа схемы.

11. АЛГОРИТМ ПОСТРОЕНИЯ ПЕРВИЧНЫХ ТП и ТВ ПО СЛОВЕСНОМУ ОПИСАНИЮ АВТОМАТА.

Этот метод применяют при синтезе асинхронных автоматов.

вводится исходное состояние схемы ??

вводится текущее внутренне состояние i=1

рассматривают и записывают в ТП все столбцы состоянии ?i. При этом если необходимо вводятся новые внутренние состояния i=i+1, индекс которых соответствует индексу предыдущего внутреннего состояния.

каждому новому внутреннему состоянию будет соответствовать своя строка ТП.

данная процедура повторяется до тех пор, пока не закончатся все внутренние состояния.

Пример: Автомат имеет 2 входа Х1, Х2

Если Х2=1 z(t)=0

Если Х1=1 Z(t)=1

Если Х1,Х2=1,1 Z(t)=0

Если Х1,Х2=0,0 Z(t)=Z(t-1)

Закодируем входной алфавит: Х1 Х2 Р  0

0

1

1 0

1

0

1 Р1

Р2

Р3

Р4   Р

? Р1 Р2 Р3 Р4  ??

??

??

?? ????

????

????

???? ??

????

??

?? ??????????????????? ??

??

??

????  И составим таблицу ТП:

()-устойчивое состояние

когда текущее равно

предыдущему.

Под исходным внутренним состоянием понимают такое состояние системы, когда на входе и на выходах 0. Z ?  0

1 ?0

?1  Составляем таблицу кодирования выходного алфавита. Z для реального автомата, ??для абстрактного:

Составляем таблицу ТВ: Р

? Р1 Р2 Р3 Р4  ??

??

??

?? ?0

?0

?1

?0 ?0

?0

?0

?0 ?1

?1

?1

?1 ?0

?0

?0

?0  

12. ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ РЕЛЕ, ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ, ПАРАМЕТРЫ, ХАРАКТЕРИСТИКА. ТРЕБОВАНИЯ К РЕЛЕ 1 КЛАССА НАДЕЖНОСТИ.

Любое электромагнитное реле состоит из 2 частей: магнитной системы(сердечник, обмотка, ярмо, подвижный якорь) и исполнительной части (контактная группа). Ярмо, сердечник и якорь образуют магнитопровод, обмотка с сердечником – воспринимающая часть.

Принцип действия. Ток в обмотке реле создает магнитный поток, который, замыкаясь по магнитопроводу, за счет магнитных сил притягивает якорь. Якорь, притягиваясь, замыкает фронтовой и общий контакты исполнительной части реле. Реле это элемент АТиС, имеющий выходную характеристику, называемую релейной. Скачкообразное изменение выходной величины при непрерывном изменении входной. Коэффициент возврата – отношение максимального значения входной величины при которой отпускается якорь к минимальному значению входной величины, при которой происходит срабатывание.

Коэффициент запаса – отношение рабочего тока к току притяжения.

Параметры: ток притяжения – минимальный ток в обмотке реле, при котором притягивается якорь и замыкаются фронтовые контакты, ток отпускания – наоборот, рабочий ток – ток перегрузки, при котором якорь надежно притянут, ток прямого подъема – без контактного давления замыкание контактов, ток полного подъема – с необходимым контактным давлением. Такие же параметры для напряжения, мощности, ампервитков и т. д. Переходное сопротивление контактов. Временные параметры: время трогания – время от момента подачи питания до трогания якоря (на притяжение и на отпускание), время перелета – время от размыкания общего и тылового до момента замыкания общего и фронтового контактов, время срабатывания – время трогания и перелета вместе. Характеристики: выходная (релейная), механическая(усилие от хода якоря), тяговая/электромеханическая (сила, создаваемая электромагнитом от хода якоря), нагрузочная (сила притяжения электромагнита от магнитодвижущей силы при постоянном зазоре), а также ВАХ контактов, предельные параметры, коммутируемая мощность и т. д.

Требования по 1 классу надежности: невозможность сваривания контактов реле, невозможность залипания якоря, отпадание якоря под собственным весом, обеспечение сохранности параметров реле (герметизация), мощная контактная система, большое межконтактное расстояние при разомкнутых контактах (более 3мм), большое контактное давление на замкнутых контактах (25-30 гр).

13. ПОЛЯРИЗОВАННЫЕ И КОМБИНИРОВАННЫЕ РЕЛЕ.

Поляризованное реле отличается от нейтрального тем, что зависит от полярности полюсов питания. В магнитопроводе поляризованного реле существует два потока: Фо – поляризующий и Фк – рабочий. Поляризующий создается за счет постоянного магнита, а рабочий – за счет тока в катушке. Имеется 2 воздушных промежутка – в одном эти потоки направлены встречно, а в другом совместно. Якорь притянется в том промежутке, где потоки складываются. Достоинства: реагирует на направление тока в обмотке, более высокая чувствительность за счет наличия постоянного потока Фо, более высокое быстродействие, запоминает направление тока при последнем включении. Недостатки: зависимость устойчивости реле от свойств постоянного магнита, большие потоки утечки, влияние реле друг на друга из-за большой чувствительности. Есть дифференциальная и мостовая схемы включения. По способу регулировки нейтральные, с преобладанием и трехпозиционные. Нейтральное – когда якорь остается в прежнем положении за счет силы, создаваемой потоком магнита. С преобладанием – якорь при срабатывании не проходит среднюю линию и при отключении всегда приходит в исходное состояние. Характеристики – все те же что и у нейтрального реле плюс надежность замыкания контактов – давление, которое создается действием постоянного магнита при обесточивании и чувствительность якоря – минимальные ампервитки, которые нужны для перемещения якоря из одного положения в другое. Комбинированное реле содержит в себе нейтральное и поляризованное реле. Имеет два якоря. При включении и выключении тока в обмотке без перемены полярности работает нейтральный якорь, а при перемене полярности питания – поляризованный якорь перебрасывается и срабатывает нейтральный якорь.



14. РЕЛЕ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА. ОСОБЕННОСТИ. ТЯГОВАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РЕЛЕ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА.

Реле переменного тока делят на две группы: нейтральные с выпрямительным элементом и непосредственного действия. Реле переменного тока непосредственного действия имеет П-образный магнитопровод из листовой трансформаторной стали. На одном стержне магнитной цепи помещается обмотка реле 3. Якорь 4 утяжелен, а сердечник 1 разделен на две части. На одну часть сердечника надевается небольшое медное кольцо 2, которое устраняет вибрацию якоря.

Особенности реле: Питающее напряжение является синусоидой и реле срабатывает при определенной величине напряжения в положительной и отрицательной области. Остается небольшой промежуток синусоиды, где она проходит через 0. Якорь реле при этом может находиться в неопределенном состоянии или вибрировать. Частота питающего тока не равна 0 и в цепь реле вносится значительная величина индуктивной составляющей сопротивления обмотки. Эта индуктивная составляющая сопротивления приводит к тому, что намагничивающий ток зависит от индуктивности, которая меняется с величиной зазора. Из-за переменного питающего напряжения и перемагничивания появляются потери на гистерезис и вихревые токи, еще изменяется тяговая характеристика. Вибрацию якоря можно устранить: сделать сам якорь тяжелым, но тогда при этом нужен мощный магнит и временные параметры пострадают; питать реле от 3х-фазного источника; конец сердечника расщепляется, и часть его экранируется медным кольцом – два потока не совпадают по фазе и тяговое усилие распадается на две составляющие, сдвинутые на 80-90 градусов. При работе реле переменного тока возможны два варианта подключения: реле подключается к источнику питания параллельно другим реле, при этом напряжение питания постоянно; второй – когда реле подключается последовательно с другими реле и последовательно с большой величиной сопротивления, что обеспечивает постоянство тока в цепи. Тяговая характеристика Fэ=???? имеет зависимость от зазора ??что и у реле постоянного тока. Схема включения обмотки реле переменного тока оказывает влияние на его тяговую характеристику. И тяговая характеристика при этом имеет вид: при постоянном напряжении круче, при постоянном токе – положе.

15. СПОСОБЫ УВЕЛИЧЕНИЯ СРОКА СЛУЖБЫ КОНТАКТОВ

Срок службы контактов определяется числом замыканий.

Искра той или иной интенсивности создает эрозию контактов, т. е. перенос металла с одного электрода на другой с частичным выгоранием. В результате разрушения контактных поверхностей надежность замыкания цепи нарушается. Размеры эрозии зависят от значений тока, напряжения, индуктивности или емкости цепи, а также материала контактов, формы поверхности, скорости замыкания и размыкания, вибрации контактов и условий окружающей среды.

Для уменьшения искр и увеличения срока надежной работы контактов применяют специальные меры:

использование искрогасящих схем,

магнитное дутье,

специальные конструкции контактов.

Принцип действия искрогасящих схем заключается в том, что энергия, накопленная в магнитной цепи, расходуется (при размыкании) не в зазоре между контактами, а в сопротивлении контуров искрогашения. Значения шунтирующих сопротивлений R и емкостей C подбирают и проверяют экспериментально из условия, что перенапряжение, возникающее на контактах при выключении цепи, будет меньше напряжения зажигания искрового разряда Lз = (270 — 330)В. Наибольшее напряжение на контактах появляется в первый момент после их размыкания, т.е. при t=0. Для исключения искрового разряда на контактах необходимо, чтобы Uк=(270 — 330) В.

Схемы искрогашения на контактах.

a) Контакт шунтируется сопротивлением R. Эффект искрогашения тем. больше, .чем меньше значение R, но при малом сопротивлении управляемый прибор может сработать при разомкнутом контакте. Недостаток схемы — расход энергии при выключенном контакте.

6) контакт шунтируется конденсатором С. Напряжение uк, возникающее при размыкании цепи, не пробивает воздушный промежуток, а заряжает конденсатор. Недостатки схемы: возможен пробой конденсатора и шунтирование контакта, разрядные токи конденсатора при замыкании контактов создают возможность сваривания их тем большую, чем больше емкость конденсатора С.

в) при пробое конденсатора С не происходит расход энергии при выключенном контакте; за счет включения сопротивления разрядные токи

уменьшаются. Поэтому данная схема находит широкое применение.

г,д,е) искрогасящие контуры включают параллельно нагрузке, размыкаемой контактом, при этом происходит компенсация индуктивности управляемого прибора и значение напряжения Uк уменьшается.

Эти схемы, кроме гашения искры, влияют на временные параметры управляемого прибора, увеличивая постоянную времени т, и поэтому могут применяться, когда изменение временных параметров допустимо.

Для искрогашения можно применять полупроводниковые выпрямители и нелинейные сопротивления (из тирита, велита, карборунда и др.). При малых напряжениях их нелинейное сопротивление велико, при возрастании напряжения сопротивление уменьшается и ограничивает перенапряжение на контактах.

ж) Нелинейные сопротивления включают параллельно контакту или нагрузке,

з) выпрямители включают параллельно нагрузке цепи. Вследствие большого обратного сопротивления рабочий ток в выпрямителе мал. При размыкании контакта э. д. с. самоиндукции обмотки воздействует на выпрямитель в проводящем направлении, когда его сопротивление мало.

и) Искрогашение магнитным дутьем основано на вытеснении магнитным полем дуги, которая является подвижным проводником для тока. Магнитное поле создается постоянным магнитом или дугогасящими катушками, включаемыми последовательно или параллельно с управляемой цепью, поле направлено перпендикулярно к дуге.

к) Герметизация контактов, т.е. помещение контактов в среду инертного газа или в вакуум (герконы)

16. СПОСОБЫ ИЗМЕНЕНИЯ ВРЕМЕННЫХ ПАРАМЕТРОВ РЕЛЕ

Временные параметры tпр и tот зависят от рабочего тока Iр и хода якоря (. Реле может работать с различным коэффициентом запаса kз=Iр/Iпр. С изменением тока Iр изменяется kз и намагничивающие ампервитки I(. Изменение ( влияет на Iпр и Iот.

У быстродействующих реле постоянного тока для уменьшения вихревых токов сердечник собирают из пластин или прутков стальной проволоки.

Методы замедления действия якоря делятся на две группы

Электрические способы увеличивают составляющую tтр за счет конструктивного увеличения постоянной времени ( реле. Эти способы иногда называют магнитным демпфированием.

Механические способы увеличивают составляющую tдв за счет применения различных видов торможения, например масляные демпферы. Эти способы называются механическим демпфированием. Механические способы замедления используют для получения больших выдержек времени (до нескольких десятков секунд). При этом увеличивается время движения якоря вследствие присоединения его к демпфирующему устройству, создающему тормозное усилие, пропорциональное скорости перемещения. Демпфирующие устройства бывают механические (анкерные, часовые), гидравлические и пневматические

Среди электрических способов большое распространение получил метод замедления работы якоря реле вихревыми токами, возникающими в замкнутом витке при изменении потока в сердечнике. Короткозамкнутые витки выполняют в виде медных гильз, шайб, обмоток из голой проволоки, медных каркасов для обмотки, надеваемых на сердечник реле (реле НМШ).

Постоянная времени реле, например, с медной гильзой: (=(o6—( г.

Рис. 4.2. Медная гильза и способы расположения ее на сердечнике

Для увеличения (г нужно брать материал с меньшим удельным сопротивлением (электрически чистую медь), , увеличивать длину медной гильзы и ее толщину.

Медную гильзу можно разместить внутри обмотки реле, снаружи обмотки, надеть, как шайбу, на конец сердечника или использовать ее в качестве каркаса катушки (рис. 4.2, в и г).

Для дополнительного увеличения замедления на отпускание якоря медные гильзы (шайбы) устанавливают у якоря впереди катушек. Это объясняется тем, что после притяжения якоря рабочий поток в воздушном промежутке и на конце сердечника возрастает; следовательно, в момент выключения в гильзе будут создаваться большие вихревые токи.

Для дополнительного увеличения замедления на притяжение якоря медные гильзы устанавливают у основания реле (около ярма).

Медные гильзы (шайбы) дают двустороннее замедление на притяжение и отпускание якоря, но с различной интенсивностью. Объясняется это различной проводимостью магнитной цепи реле при отпавшем и притянутом якоре. Вихревые токи в медной гильзе будут больше при притянутом якоре (в момент выключения реле), чем при отпущенном якоре (в момент включения). Сравнение параметров у реле с медной гильзой и без нее показывает, что время отпускания якоря изменится в 5—10 раз, время притяжения якоря — только в 2—4 раза.

Рис. 5.3. Схемы замедления и ускорения работы реле

а) включение конденсатора С параллельно обмотке реле дает замедление на притяжение и отпускание якоря. При срабатывании реле сначала заряжается конденсатор С. Когда напряжение Uc на конденсаторе достигнет значения Unp реле притянет якорь. Во время обесточивания реле конденсатор С разряжается на обмотку реле. Когда напряжение Uc, на конденсаторе достигнет значения Uorn, реле отпускает якорь. Чем больше емкость конденсатора С, тем больше замедление. Схему используют, когда необходимо получить большое замедление на отпускание якоря (несколько секунд). При этом емкость конденсатора С = 1000—2000 мкФ. Недостаток данной схемы — большой зарядный ток конденсатора.

б) Включение резистора параллельно обмотке реле дает замедление на притяжение и отпускание якоря. Замедление возникает из-за увеличения постоянной времени схемы по сравнению с (р:

Когда реле обесточивается, через резистор протекает экстраток размыкания, который удерживает некоторое время якорь реле притянутым. Чем меньше R, тем больше замедление. Недостаток схемы — уменьшение общего сопротивления нагрузки.

в) Схема не имеет недостатков схем (а и б).

г) Схема по сравнению со схемой (б) дает замедление только на притяжение.

д) Самой распространенной является схема, в которой замедление на отпускание якоря осуществляется вследствие протекания через диод экстратока размыкания.

е) Схема обеспечивает ускорение на притяжение якоря. На реле подается большее напряжение питания, чем необходимое рабочее напряжение. Поэтому при срабатывании реле через него протекает ток перегрузки, в 2—4 раза больший, чем рабочий ток Iр, что уменьшает tпр. Длительную перегрузку исключают включением в цепь фронтового контакта реле А резистора R.

ж) Изменять временные параметры реле можно, используя вторую обмотку реле . Обмотки / и // включены согласно. Основной является обмотка /, а обмотка // нормально отключена монтажной перемычкой П. Если эту перемычку установить, то в магнитной цепи реле постоянно действует магнитный поток Ф// < Фпр, что обеспечивает ускорение на притяжение и замедление на отпускание якоря.

з) При встречном включении обмоток / и // осуществляется замедление на притяжение и ускорение на отпускание якоря.

17. БЕСКОНТАКТНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ РЕЛЕЙНОГО ДЕЙСТВИЯ.

Релейные бесконтактные устройства имеют различные принципы построения:

на приборах имеющих релейную характеристику

на приборах, не имеющих релейную характеристику, но соединенных в схему так, что в результате соединения этих элементов получается релейная характеристика

на нелинейных элементах релейного действия (нелинейное сопротивление, туннельный диод)

на бесконтактных элементах релейного действия с ПОС

на схемах с перекрестными ОС

По способу переключения:

статические приборы (выходная величина функция от входной величины)

динамические приборы (выходная величина функция от производной входной величины)

бесконтактные элементы характеризуются:

коэффициент возврата: К=ХотпХсраб<1

коэффициент запаса: К=ХотпХсраб>1

коэффициент кратности тока в нагрузке: К=УрабУо

коэффициент усиления: К=УоХраб

Примеры:

Бесконтактные элементы релейного действия на тунельном диоде

Iу – ток управления = Iд + Iб

Uд = U1 – R*Iу

Пусть повышается Uвх, то по характеристике управления из 0 попадаем в точку 1. на участке 0-1 Iд повышается и шунтирует вход VT, значит VT закрыт и через него протекает только тепловой ток. Благодаря лавинообразному изменению R VD мы попадаем в точку 1’. Ток уменьшается и транзистор открывается. VT открывается и при включенном диоде он не влияет на дальнейшую работу.

При уменьшении Uвх до точки 2 из-за нелинейности характеристики VD попадаем в точку 2’. Это приводит к тому, что увеличивается Iд и VT закрывается. На выходе имеем релейную характеристику I от приложенного U.

Эмиттерная ОС:

В исходном состоянии VT1 закр VT2 откр За счет протекания тока через Rос. Подаем входной сигнал больший чем Uос, значит VT1 открывается ?к повышается до 0 значит ?б VT2 становится положительным по отношению к эмиттеру, значит VT2 закрывается, значит Uос уменьшается, значит еще больше VT1 откр VT2 закр (происходит лавинообразный процесс).

При уменьшении Uвх меньше чем Uос происходит обратный процесс.

Коллекторная ОС:

В исходном состоянии VT1 закр VT2 откр и через Rос ? =0 подается на базу VT1. если на вход подается сигнал амплитуда которого выше, то VT1 откр значит ?к=0. на базе VT2 ? более положительный и VT2 закр. При уменьшении Uвх протекает обратный процесс.

18. СИСТЕМЫ ТЕЛЕМЕХАНИКИ.

Телемеханическая система — совокупность устройств пунктов управления и контролируемых пунктов, периферийного оборудования, необходимых линий и каналов связи, предназначенных для совместного выполнения телемеханических функций.

Классификация систем.

1. Телемеханические системы делятся на дискретные и непрерывные.

- Дискретные системы применяют, если управляемые объекты являются дискретными, т. е. имеют конечное множество состояний. Наиболее распространены двухпозиционные объекты, имеющие два состояния: включено и выключено.

- Непрерывные объекты применяют, если состояние объектов управления изменяется непрерывно (напряжение генератора, температура в электропечи, уровень воды в шлюзе и др.).

2. По типу выполняемой функции.

- Система телеуправления (ТУ) служит для управления положением или состоянием дискретных и непрерывных объектов Телеуправление объектами с называют (ТР).

1. органы управления. 2. передающее устройство. 3. линия связи. 4. приемное устройство. 5. исполнительное устройство. 6. управляемый объект

f – возмущающее воздействие

- Система телесигнализации (ТС), телеконтроля (ТК) осуществляет получение информации о состоянии контролируемых и управляемых объектов.

1. воспринимающее устройство 2. приемное устройство 3. линия связи 4. передающее устройство 5. датчик 6. управляемый объект f – возмущающее воздействие

- Системы телерегулирования (ТР) осуществляет телеуправления и телесигнализации одного и того же множества объектов

1. органы управления 2. передающее устройство 3. линия связи 4. приемное устройство 5. исполнительное устройство 6. управляемый объект 7. датчик 8. передающее устройство 9. приемное устройство 10. воспринимающее устройство 11. устройство управления f – возмущающее воздействие

- Система телеизмерения (ТИ) осуществляет получение информации о значениях измеряемых параметров контролируемых или управляемых объектов. Например, системы ТИ измеряют на расстоянии напряжения, токи, температуру, давление, уровень воды и т.п.

3. По количеству состояний объектов:

двухпозиционные, если управляемые объекты имеют два возможных состояния;

многопозиционные, если объекты имеют более двух состояний;

телерегулирование, непрерывное множеством состояний.

4. По виду телемеханической сети (совокупности устройств телемеханики и объединяющих их каналов связи):

пункт — пункт;

многоточечная структура телемеханической сети, которая имеет два или более контролируемых пункта;

В цепочной структуре все контрольные пункты (КП) соединяются с пунктом управления (ПУ) общим каналом связи;

радиальной структуре ПУ соединяется с каждым К.П отдельным каналом связи

Также используют различные комбинации структур телемеханической сети.

5. По способу управления объектами:

- местное

- дистанционное

- телемеханическое

19. ИМПУЛЬСНЫЕ ПРИЗНАКИ ПОСЫЛОК.

Отличительные признаки:

Перекрывающиеся (друг от друга отличаются количественно)

Амплитудный

Коэффициент амплитудного качества:



Обычно имеют 2 уровня (ma=2)

Для дешифрирования применяют амплитудные дискретизаторы.

1.2. Временной

1.1. Разное расстояние меж. импульсами

2. Разная длительность импульсов

2.3. Сигналы переменного тока

3.Коэффициент амплитудного качества: 

Обычно используют 2-3 временных признака и на их основе формируют приказы.

Числовой

Приказы кодируются количеством импульсов, для расшифровки применяют счетные схемы.

Признак в чистом виде применяется редко из-за большой подверженности помехам.

Не перекрывающиеся признаки (отличаются качественно)

Полярный.

Применяют посылки + и – полярности. Обычно применяют в сочетании с числовым.

Получают путем изменения направления тока в цепи.

Для расшифровки применяют поляризованное реле.

Частотный.

Для получения на передающем конце включают генератор Sin-х колебаний с изменением частоты колебательного контура. При дешифрировании используют частотомеры.

2.3. Фазовый признак.



Фаза совпадает с опорным или отличается на угол (. Для дешифрирования применяют фазочувствительные схемы.

20. ВИДЫ СЕЛЕКЦИИ

Селекция — это метод выбора объекта из всего множества объектов, подлежащих управлению. Виды селекции различаются видом сигнала и видом разделения сигналов.

1. Многоканальные системы.

1.1. Качественная селекция — линейное разделение одноэлементных сигналов.

Количество передаваемых сигналов: N=Cn

C – количество используемых признаков

n – количество прямых проводов.

Время передачи: T=tср,

tср – среднее время срабатывания реле

Достоинства: минимальное время передачи сообщений и

возможность независимой и одновременной

передачи приказов различным объектам.

Недостатки: небольшая емкость и многопроводность

(многоканальность).

1.2. Комбинационная селекция. Для каждого приказа используется комбинация посылок (многоэлеиментные приказы).

Количество передаваемых сигналов: N=C n

Время передачи: T=tср

Достоинства: увеличение числа

контролируемых объектов

Недостатки: многопроводность,

невозможна передача

приказа одновременно

всем объектам.

2. Малоканальные системы

2.1. Распределительная селекция — временное разделение одноэлементных сигналов. Чтобы осуществить временное разделение распределители Аппаратурное исполнение распределителей разнообразно: на реле, транзисторах, магнитных элементах и др.

Распределители должны работать синхронно и синфазно. Синхронность предполагает одинаковое время прохождения распределителей по всем позициям (время оборота). Синфазность — это положение распределителей на одной и той же позиции.

Количество передаваемых сигналов: N=Cn

C – количество используемых признаков

n – число позиций распределителя

Время передачи: T=tср,

Достоинства: малопроводность

Недостатки: увеличение времени передачи сообщений, усложнение аппаратуры из-за наличия распределителей, а также небольшая емкость, которая пропорциональна числу позиций распределителя.

2.2. Кодовая селекция — временное разделение многоэлементных сигналов. За время одного цикла работы распределителей в кодовой селекции передается приказ на включение только одного объекта

Количество передаваемых сигналов: N=C n

Время передачи: T=tср*n, где n – число позиций распределителя

З – защитное реле, защищает дешифратор от преждевременного срабатывания

Достоинства: имеет наибольшую емкость при наименьшем числе каналов связи.

1 2 3