Виды цифровых устройств систем автоматизации и управления. Цифровые датчики
Цифровое устройство – это техническое приспособление или устройство, которое предназначено для получения и обработки информации в цифровой форме, с использованием цифровых технологий.
Цифровая форма (сигнал) – это сигнал, который может быть представлен в виде последовательности цифровых значений.
Цифровыми составляющими современных систем автоматизации и управления являются комплексы средств вычислительной техники, такие как:
- Устройства вывода или цифро-аналоговый преобразователь.
- Устройства ввода или аналого-цифровой преобразователь.
- Центральное вычислительное устройство.
Цифровые системы автоматизации и управления делятся на пассивные и активные. Пассивными системами осуществляется наблюдение за ходом процесса, без вмешательства в него. Данные системы только сообщают результаты измерений и в случае каких-либо отклонений оповещают оператора. К таким система относятся индикаторы поломки оборудования, аварийные системы оповещения на предприятиях и т.п. Активные цифровые системы способны заменить человека там, где необходимо обработать большое количество информации и при этом свести к минимуму вероятность ошибки, человеческого фактора.
Цифровые устройства современных систем автоматизации и управления классифицируются по следующим признакам:
- Способ получения энергии, которая необходима для преобразования входных сигналов. Согласно данному признаку цифровые устройства делятся на пассивные и активные элементы. У пассивных устройств входное воздействие преобразуется в выходное благодаря энергии входного сигнала. Активные цифровые устройства используют энергию вспомогательного источника для преобразования сигнала.
- Вид энергии на входе и выходе. Согласно данному признаку цифровые устройства автоматики делятся на комбинированные, механические, электрические, пневматические и гидравлические.
- Выполняемые функции. Согласно данному признаку цифровые устройства систем автоматизации и управления делятся на вспомогательные элементы, датчики, согласующие элементы, усилители, вычислительные элементы, исполнительные устройства, реле и т. п.
Цифровыми датчиками воспринимается поступающая на их вход информация об управляемой величине объекта управления, которая затем преобразуется в форму, удобную для дальнейшего использования в устройствах автоматического управления. Большинство датчиков преобразует входной неэлектрический сигнал в выходной электрический. В зависимости от вида входного электрического сигнала датчики делятся на:
- Датчики механических величин, к которым относятся датчики ускорения, скорости, перемещения и т.п.
- Датчики тепловых величин, к которым относятся датчики температуры.
- Датчики оптических величин, к которым относятся датчики излучения.
Во многих случаях используются датчики с двойным преобразованием сигнала. Например, входной неэлектрический сигнал сначала преобразуется в перемещение, а затем перемещение преобразуется в выходной электрический сигнал. В современных автоматических системах регулирования высоты полета самолета, изменение барометрического давления, которое возникает в случае изменения высоты полета, сначала преобразуется в механическое перемещение центра анероидной коробки, а после это в напряжение, измеряемое при помощи потенциометра.
Центральное вычислительное устройство
Функции центрального вычислительного устройства в автоматизированных системах могут выполняться вычислительными устройствами, которые основаны на жесткой логике, компьютерами или стационарными вычислительными устройствами, вычислительными устройствами на базе микрокомпьютеров и микропроцессоров, цифровыми устройствами на базе цифровых сигнальных процессоров. Стационарные вычислительные устройства и вычислительные устройства на базе микрокомпьютеров и микропроцессоров являются универсальными устройствами, поэтому могут использоваться для разнообразных целей. Вычислительные устройства на базе цифровых сигнальных процессоров используются в приложениях, а вычислительные устройства на жесткой логике применяются в устройствах специального назначения. В цифровых системах автоматизации вычислительным устройствам могут отводиться роли автоматического регулятора и автоматического регулятора и компаратора. В том случае, когда в качестве вычислительного устройства используется универсальный компьютер, то можно построить многофункциональную цифровую автоматическую систему, обслуживающую комплекс устройств. Примерами таких систем являются системы навигации, управления электростанцией, управления питанием, управления вспомогательными агрегатами и т. п.
