Галиев А. Л., Галиева Р. Г.
Элементы и устройства автоматизированных систем управления
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
СТЕРЛИТАМАКСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ПЕДАГОГИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ
Учебное пособие
Стерлитамак
2008
Рецензенты: доктор технических наук, профессор Гусев В.Г. (Уфимский государственный авиационный технический университет); кафедра автоматизированных технологических и информационных систем (Стерлитамакский филиал Уфимского государственного нефтяного технического университета)
Ответственный редактор - доктор технических наук, профессор А.И. Филиппов (Стерлитамакская государственная педагогическая академия)
В пособии подробно изложены сведения о пассивных и активных компонентах автоматизированных систем, цифровых элементах и преобразователях информации.
Издание ориентировано на студентов физических и физико-математических факультетов по специальностям «032220 — Физика», «010400- Физика», «220301 - Автоматизация технологических процессов и производств», а также будет полезно для студентов технических специальностей, аспирантов и инженерно-технических работников.
Галиев А. Л., Галиева Р. Г. Элементы и устройства автоматизированных систем управления: Учеб. пособие. - Стерлитамак: Стерлитамак. гос. пед. акад., 2008. - 220 с.
© Стерлитамакская государственная педагогическая академия. 2008
Содержание учебного пособия
Элементы и устройства автоматизированных систем управления
Ведение
1. Общие принципы организации автоматизированных систем
1.1. Автоматические и автоматизированные системы управления
1.2. Типовые задачи управления на нижнем уровне
1.3. Микропроцессорные устройства управления (МПУУ)
2. Пассивные компоненты узлов АСУТП
2.1. Линейные элементы узлов АСУТП
2.2. Характеристики линейных электронных цепей
2.3. Дифференцирующая и интегрирующая цепи. Простейшие RC-фильтры верхних и нижних частот
2.4. Колебательный контур. LC-фильтры
3. Полупроводниковые компоненты каналов ввода-вывода АСУТП
3.1. Основные сведения о полупроводниковых приборах
3.2. Электрические свойства полупроводников
3.3. Полупроводниковые диоды
3.4. Биполярные транзисторы
3.5. Схемы включения транзисторов
3.6. Характеристики и параметры биполярных транзисторов
3.7. Режимы работы транзисторов
3.8. Способы подачи смещения
3.9. Влияние температуры на режим работы транзисторов в каскадах усиления
3.10. Полевые транзисторы
4. Техника датчиков, используемых в автоматизированных системах
4.1. Понятие датчика
4.2. Специфика современных требований
4.3. Принцип действия и классификация датчиков
4.4. Основные виды датчиков, применяемых в системах автоматизации
4.5. Перспективы развития
5. Предварительная обработка сигналов датчиков
5.1. Усилители электрических сигналов. Основные определения
5.2. Классификация усилителей
5.3. Основные параметры и характеристики усилителей
5.4. Обратная связь в электронных усилителях
5.5. Общие сведения об обработке сигналов датчиков
5.6. Аналоговые универсальные интегральные микросхемы - операционные усилители (ОУ)
5.7. Основные параметры ОУ
5.8. Анализ основных электронных схем, построенных на ОУ
5.9. Цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП)
5.10. Аналого-цифровые преобразователи (АЦП)
6. Цифровые элементы и устройства автоматизированных систем
6.1. Общие сведения об информации
6.2. Представление чисел в цифровых устройствах
6.3. Основные функции и элементы цифровых устройств
6.4. Дешифраторы, шифраторы, мультиплексоры
6.5. Цифровые устройства с памятью
7. Генераторы, формирователи импульсов, электронные ключи
7.1. Автогенераторы гармонических колебаний
7.2. Схемы LC-генераторов гармонических колебаний
7.3. Кварцевая стабилизация частоты автогенераторов
7.4. ДС-генераторы
7.5. Управляемые генераторы
7.6. Измерительные генераторы (ИГ)
7.7. Синтезаторы частоты (СЧ)
7.8. Формирователи импульсов
7.9. Генераторы импульсов
7.10. Генераторы линейно изменяющегося напряжения
7.11. Электронные ключи
Список сокращений
библиографический список
Введение
В настоящее время невозможно найти область деятельности человека, в которой не использовались бы электронные устройства измерительной техники, автоматики и вычислительной техники. Это касается и современных систем автоматизированного управления технологическими процессами, и контрольно-измерительного и лабораторного оборудования, авиации и космической техники, т.е. любых комплексов и систем, основной задачей которых является обработка и интерпретация информации, поступающей из «внешнего мира». Стремительные темпы автоматизации и компьютеризации всех сторон человеческой деятельности вызваны бурным развитием интегральной технологии, которая позволила наладить массовый выпуск недорогих, надежных, не требующих специальной настройки и наладки микроэлектронных функциональных узлов различного назначения.
Сегодня практически во всех автоматизированных системах управления, независимо от функциональной ориентации, применяются персональные компьютеры или же универсальные микропроцессорные контроллеры, В результате перед электронщиками-разработчиками и пользователями подобных систем встает задача оптимальной организации устройств, адекватно воспринимающих информацию из внешних датчиков различного типа (каналы ввода как аналоговой, так и цифровой информации), и вывода обработанной информации пользователю в удобной .для него форме. Так как элементы и многие функциональные узлы автоматики являются универсальными и не имеют строгой ориентации на какой-либо физический опыт или технологический процесс, они могут быть использованы как в составе сложных автоматизированных систем управления, так и в простейших устройствах, например, при выполнении физических опытов, в бытовой технике и т.д.
Автоматизация может иметь много уровней сложности: от простейших устройств до многоуровневых автоматизированных систем. Сложность систем автоматизации определяется физическими и функциональными свойствами объекта управления и степенью разветвленности алгоритма управления, контроля, диагностики и измерения, выполняемого системой.
Простейшие устройства автоматизации мы встречаем повседневно. Это - регуляторы освещенности, громкости (в радио и телевизионных приемниках), частоты, температуры, напряжения, скорости вращения двигателей и т.д.
Следует отметить, что элементы и устройства автоматики имеют в основном функциональную ориентацию, например, оптические датчики, звуковые, температурные, датчики давления, скорости потока жидкости, перемещения, газовые и т.д. Это значит, что, например, автоматизация процессов, связанных с оптическими (световыми) явлениями, имеет единый принцип организации как в глобальных автоматизированных системах управления технологическими процессами, так и в самых простых физических экспериментальных установках.
С методологической точки зрения целесообразно изучать элементы и устройства автоматизированных систем управления, не «привязывая» к конкретному технологическому процессу или эксперименту. Эффективное применение микроэлектронных функциональных узлов, интегральных микросхем также невозможно без знаний основных принципов их действия, параметров и теории электронных цепей. Поэтому в книге достаточно подробно изложены сведения о пассивных и активных компонентах автоматизированных систем, цифровых элементах" и преобразователях информации.
Настоящая книга в первую очередь ориентирована на студентов физических (специальность «032200 - Физика»), физико-математических (специальность «010400 - Физика») факультетов университетов и педагогических вузов.
Книга будет полезна для студентов технической специальности «22.03.01 - Автоматизация технологических процессов и производств», для аспирантов и инженерно-технических работников. Она может быть полезна также и ученикам старших классов, интересующимся основами автоматики и современной электронной техники.
Скачать книгу "Элементы и устройства автоматизированных систем управления". Учебное пособие. Издательство: Стерлитамакская педагогическая академия, 2008
|
