Задача цифровой обработки сигнала - как можно более раннее (в идеале сразу после предусилителя или ФЭУ) преобразование сигнала детектора в цифровой поток данных без потери содержащейся в нем информации. Цифровые данные далее могут запоминаться в кольцевом буфере и извлекаться оттуда для обработки в программируемой логической матрице. В принципе многие параметры, которые традиционно извлекаются с помощью аналоговой электроники, могут быть получены при использовании различных алгоритмов цифровой обработки. В частности могут быть получены энергия, время, координаты, параметры идентификации частиц. Цифровая обработка сигналов позволяет использовать оптимальные фильтры и сложные алгоритмы, учитывающие специфические свойства детекторных систем, извлекать информацию, которую сложно или вообще невозможно получить с помощью аналоговых систем. Так как данные оцифровываются на раннем этапе, информация меньше искажается за счет шумов и наводок. Кроме того, цифровая обработка допускает работу при более высоких загрузках и позволяет уменьшить или совсем устранить мертвое время. Наконец, использование цифровой обработки делает аппаратуру гораздо более компактной, что немаловажно в установках для физики высоких энергий, где задействованы тысячи различных детекторов.
1). Электромагнитное реле
ПАРАМАГНИ́ТНЫЙ УСИЛИ́ТЕЛЬ, квантовый усилитель, в котором активной средой служат кристаллы, активированные примесью парамагнитных ионов, напр. Al2O3 с примесью Cr (рубин).
Электронный усилитель — усилитель электрических сигналов, в усилительных элементах которого используется явление электрической проводимости в газах, вакууме и полупроводниках. Электронный усилитель может представлять собой как самостоятельное устройство, так и блок (функциональный узел) в составе какой-либо аппаратуры — радиоприёмника, магнитофона,измерительного прибора и т. д
Кристаллические усилители. Кристаллический усилитель или по-другому кристаллический триод имеет вид миниатюрного цилиндрика высотой всего в несколько миллиметров. Основным преимуществом является отсутствие вакуума и источников питания для подогрева катода. Вес кристаллического триода вместе с защитным корпусом – около 1,3 грамма. В технике широко применяют полупроводниковые кристаллические усилители, изготовляемые из кремния, германия, селена и др.
Рис
Две тонкие вольфрамовые проволочки с острозаточенными концами соприкасаются с германиевой пластинкой (6). Расстояния между концами проволочек в месте соприкосновения с германиевой пластинкой около 0,1 мм. Нижняя поверхность пластинки металлизируется (обычно покрывается слоем родия). Таким образом, с этой стороны контакт имеет большую площадь и соответственно малое сопротивление .На эмиттер (1), выполняющий роль катода в электронной лампе, подаётся напряжение порядка 1 В, а на коллектор (5), выполняющий роль анода в электронной лампе,- напряжения порядка 50 В. Нижняя поверхность германиевой пластинки (6) покрыта тонким слоем металла и покоится на металлическом основании (7), выполняющем роль сетки. Проволочки эмиттера и коллектора соединены с выводами (2), проходящими через изолятор (3), установленный в корпусе (4).
Рис. Применение кристаллического усилителя в электроэрозионном вырезном станке с ЧПУ
Кристаллический усилитель используется в электроэрозионном вырезном станке мод. 4732Ф3 с ЧПУ для усиления напряжения и тока. Станок предназначен для обработки заготовок сложного контура с прямолинейной образующей, например рабочих элементов вырубных штампов, фасонных фильер в матрицах, фасонных резцов, шаблонов и подобных заготовок из любых токопроводящих материалов: легированных закалённых сталей, металлокерамических твёрдых сплавов, цветных сплавов и т.д. Электродом-инструментом является непрерывно наматывающаяся латунная, вольфрамовая или молибденовая проволока диаметром 0,05-0,3 мм. Обработку ведут в среде рабочей жидкости, в качестве которой используют воду с антикоррозионными присадками или керосин. Импульсный технологический ток вырабатывается тиристорным генератором типа ГКИ-250. Станок может комплектоваться копировальной системой управления, работающей по фотошаблону. Это позволяет обрабатывать заготовки со сложным контуром, программирование которого затруднено. Заготовки с наклонной образующей обрабатывают при применении специальных приспособлений.
Магнитные усилители в металлорежущих станках. Магнитный усилитель коммутирует электрическую цепь тока изменением в широких пределах своего индуктивного электрического сопротивления, величина которого зависит от степени насыщения магнитопровода.
- надежности;
- большого срока службы (считаются одним из надежных элементов систем автоматики),
- отсутствия подвижных частей,
- возможности исполнения магнитных усилителей мощностью от долей ватта до сотен киловатт,
- большой прочности и стойкости по отношению к вибрациям и ударной нагрузке.
Гидроусилители крутящих моментов предназначены для перемещения рабочих органов металлорежущих станков или других машин с числовым программным управлением в соответствии с электрическими импульсами, подаваемыми на вход усилителя. Гидравлические усилители крутящих моментов типа Э32Г18-2 предназначены для перемещения рабочих органов металлорежущих станков или других машин с числовым программным управлением в соответствии с электрическими импульсами, подаваемыми на вход усилителя, причем перемещение определяется числом поданных импульсов, а скорость перемещения - частотой следования импульсов. Гидроусилители работают на минеральных маслах с кинематической вязкостью от 20 до 200 мм 2 и с температурой от плюс 10 до плюс 60 0 С при температуре окружающей среды от 0 до плюс 40 0 С.
Гидроусилитель следящего типа представляет собой силовой гидропривод, в котором исполнительный механизм (выход) воспроизводит (отслеживает) закон движения управляющего органа (входа), для чего в системе предусмотрена непрерывная связь между выходным и входным элементами, которая называется обратной связью.
Гидравлические приводы нашли широкое применение в различных отраслях техники и в особенности в системах управл6ения современными транспортными машинами, включая автомашины, морские суда, самолеты и прочие летательные аппараты.
Принцип работы следящего привода заключается в следующем. Изменение условий работы машины или параметров технологического процесса вызывает перемещение задающего устройства, которое создает рассогласование в системе. Сигнал рассогласования воздействует на усилитель, а через него и на исполнительный механизм. Вызванное этим сигналом перемещение исполнительного механизма через обратную связь устраняет рассогласование и приводит всю систему в исходное положение.
Принципиальная схема следящего рулевого привода автомобиля:
1 - насос (внешний источник энергии);
2 - втулка усилителя;
3 - обратная связь;
4 - исполнительный механизм;
5 - золотник усилителя;
6 - винт;
7 - рулевое колесо (задающее устройство)
Гидравлические усилители. На рисунке (а) показана схема гидравлического усилителя со струйной трубкой и положения трубки для обеспечения работы суппорта. В корпусе 4 помещена струйная трубка 3 с конической насадкой. Она шарнирно закреплена на оси О и может поворачиваться. Сигнал от датчика посредством толкателя 8 поворачивает трубку 3, преодолевая усилие пружины 1, жесткость которой регулируется винтом 2. При этом положение трубки относительно каналов 5 изменится. Каналы и трубка расположены в колпачке 7. Масло под давлением подается в струйную трубку 3. В конической насадке трубки повышается скорость потока, что приводит к увеличению запаса кинетической энергии. При среднем положении трубку струя масла подается равномерно в оба канала 5, создавая одинаковое давление в полостях исполнительного поршневого привода 6. При повороте струйной трубки поток масла в одном из каналов 5 возрастает и, следовательно, давление в одной из полостей исполнительного привода 6 увеличится, а в другой уменьшится. Исполнительный механизм приходит в движение.
Усилители со струной трубкой вследствие простоты конструкции и надежности в работе широко используются в гидрокопировальных суппортах (б). Масло от насоса под давлением поступает в струйную трубку 3, закрепленную шарнирно. Каналы разделены острой кромкой К. При среднем положении трубки давления в полостях А и Б гидроцилиндра исполнительного механизма обратно пропорциональны полезным площадям поршня. При перемещении щупа 2 по копиру 1 трубка 3 отклоняется в сторону одного из каналов и в полостях цилиндра возникает перепад давления, вследствие чего цилиндр и связанный с ним суппорт 4 перемещается относительно неподвижного поршня 5, воспроизводя профиль копира.
3). Электромагнитные муфты
Соединение валов является основным, но не единственным назначением муфт. Муфты применяют для включения и выключения исполнительного органа при непрерывно работающем двигателе, для предохранения рабочих органов от перегрузок и чрезмерно больших скоростей, для передачи движения между валами только в одном направлении, для остановки в качестве тормоза и других функций.
Однодисковые муфты (а) просты в эксплуатации, но передают малый крутящий момент и не позволяют регулировать его. Корпус муфты 2 с катушкой закреплен на одном валу, втулка 6 на другом. На втулке 6 в осевом направлении перемещается якорь 5. При подаче сигнала ( тока ) в катушку муфты якорь 5 притягивается к корпусу и, перемещаясь по втулке 6, прижимает фрикционные накладки 4 к стальному кольцу 3 корпуса. Зазор между корпусом и якорем по мере износа накладок регулируют подбором новых накладок соответствующей толщины. При отключении тока якорь 5 отжимается от корпуса пружинами 7. Подвод тока осуществляется через контактные кольца 1 и щетки, установленные на корпусе.
Многодисковые муфты (б) по сравнению с однодисковыми обладают большими поверхностями сцепления, и поэтому могут работать даже в среде, где не исключено попадание смазки на трущиеся поверхности, например в коробках скоростей и подач станков. На втулке 9 смонтирован неподвижный корпус 8 муфты с катушкой 7 при помощи двух радиальных шариковых подшипников и установлен якорь 6, связанный с втулкой 9 скользящей шпонкой. Заодно с якорем выполнен поводок для внешних дисков. В этом поводке смонтирована нажимная шайба 1, тяговое усилие на которую т якоря передается тремя винтами 2. При отпускании этих винтов поворотом шайбы 1 регулируется зазор между корпусом и якорем. Поводок для внутренних дисков крепится к ведомому зубчатому колесу. При подаче тока ( сигнала от датчика) в катушку усилие притяжения якоря к корпусу через поводок, винты 2, шайбу 1 и пакет фрикционных дисков 3,4 передается опорной шайбе 5 и далее через втулку 9 и шарикоподшипники – на корпус. Шарикоподшипники воспринимают осевое усилие между якорем и корпусом муфты. При отключении муфты якорь отбрасывается от корпуса пружинами 10 до упора его в буртик втулки 9.
Муфты служат для соединения валов или валов с деталями, свободно вращающимися на них (зубчатыми колесами, шкивами и т.п.), с целью передачи вращения без изменения скорости. Известно, что большинство устройств, систем компонуют из отдельных узлов с входными и выходными валами. Такими узлами являются, например, привод в виде двигателя, передаточный и исполнительный механизмы. Кинематическая и силовая связь между этими узлами устройства осуществляется с помощью муфт
4) Реле времени
Реле времени широко применяются в быту и промышленной автоматике для получения задержки включения или отключения различных устройств, в схемах сигнализации, в различных бытовых приборах для ограничения времени работы этих устройств, если забыли их выключить. Данные устройства можно использовать для отключения освещения в ванной комнате или туалете через заданное время, автоматического отключения дежурного освещения в подъезде дома или гараже, включения охранной сигнализации через некоторое время, после того, как вы покинули охраняемый объект, в качестве таймера газовой или электроплиты, чтобы не забыть про оставленный пирог, автоматического отключения электроутюга и т.д.
Электромагнитные реле времени. На Рис. (а) показан общий вид реле типа РЭ-100. Когда ток от датчика поступает в катушку реле 2, якорь 6 притягивается к сердечнику катушки, преодолевая действие пружины 3. Жёсткость пружины 3 регулируется винтом 4. Якорь 6 прикреплен на призматической опоре к ярму 1. Немагнитная прокладка 5, ограничивает воздушный зазор и устраняет прилипание якоря к сердечнику после выключения тока . При отключении катушки якорь отпадает не сразу, а через определенное время вследствие замедленного уменьшения магнитного потока, вследствие непрямолинейной зависимости уменьшения магнитного потока при шунтировании катушки. Время выдержки регулируется с помощью немагнитной прокладки 5(грубая регулировка) и пружины 3, оттягивающей якорь (тонкая регулировка).
5) Электромагниты
Простейший электромагнит: вокруг ферромагнитного сердечника намотан электропровод в изоляции
Электромагнит — устройство, создающее магнитное поле при прохождении электрического тока.
Обычно электромагнит состоит из обмотки и ферромагнитного сердечника, который приобретает свойства магнита при прохождении по обмотке тока. В электромагнитах, предназначенных, прежде всего, для создания механического усилия также присутствует якорь (подвижная часть магнитопровода), передающий усилие.
Обмотку электромагнитов изготавливают из изолированного алюминиевого или медного провода, хотя есть и сверхпроводящие электромагниты. Магнитопроводы изготавливают из магнитно-мягких материалов — обычно из электротехнической или качественной конструкционной стали, литой стали и чугуна, железоникелевых и железокобальтовых спл
