Nuqtali yo‘l datchiklarini prinsipial sxemasini o‘rganish

Temir yo’l avtomatika va telemexanika tizimlaridagi datchiklar


Elementlarning tavsiflari. Avtomatikaning barcha elementlari ishlash prinsipiga, tuzilmasiga va fizikaviy jarayonlarning tabiatidan qatiy nazar, bir-biri bilan taqqoslashga imkon beradigan umumiy tavsiflarga egalar. Bunday tavsiflarga, masalan, mutloq xatolarni ko‘rsatish mumkin.
Mutloq xato deb, chiqishdagi u_t xato bilan, uning xisoblab topilgan u_x qiymatlari orasidagi ayirma, yani u = u_t - u_x tushiniladi. Mutloq xato, chiqish miqdorini o‘lchamiga ega bo‘ladi. Nisbiy xato deb, absolyut xatoni chiqish miqdorining hisoblab topilgan qiymatiga bo‘lgan nisbat, ya’ni  = u/u_x100% tushuniladi. Nisbiy xato o‘lchamsiz miqdor bo‘lib, turli elementlarning ishlash aniqligini taqqoslash uchun qulaydir.
Elementlarning umumiy tavsifi bo‘lib, ularni sezgirligi k (uzatish koeffi-tsienti) hisoblanadi. Statik ish rejimida bu koeffitsient, u chiqish miqdorini kirish miqdoriga k = u/x bo‘lgan nisbati bilan topiladi. Dinamik rejimda u (differensial sezgirlik), chiqish va kirish miqdorlarining orttirmalarini nisbati sifatida k = u/x aniqlanadi. Aniq elementlar uchun sezgirlik, ko‘pincha, maxsus nom, masalan, kuchaytirish koeffitsienti, transformatsiya koeffitsienti va shu kabilar bilan ataladi.

8-rasm. Teskari bog‘lanishga
ega element

A gar element teskari bog‘lanishga (1.8-rasm) ega bo‘lsa, unda uning tavsifi bo‘lib, teskari bog‘lanish  koeffitsienti hisoblanadi; bu koeffitsient, chiqish u miq-dorining qaysi qismi ele-mentni kirishiga berilayotganini ko‘rsatadi  = x_TA/u. Teskari bog‘lanish, musbat yoki manfiy bo‘lishi mumkin.

Musbat teskari bog‘lanish, umumiy uzatish koeffitsientini kattaashtiradi. Manfiy teskari bog‘lanish kirgizilganda, umumiy uzatish koeffitsienti stabil-lashishga, yani u, asosiy elementning k koeffitsientini og‘ishlariga kamroq qaram bo‘lishlikka, erishiladi.
Barcha elementlarning muhim tavsifi bo‘lib, ularning ishonchligi, yani berilgan funksiyalarni o‘rnatilgan ishlash ko‘rsatkichlarini berilgan chegarada, mo‘ljallangan vaqt ichida saqlab ijro etishlik xossasi, hisoblanadi.
Ishonchlikni eng muhim ko‘rsatkichlaridan biri bo‘lib, nosozlik (buzilish) jadalligi hisoblanadi:

bu erdagi N(t) – vaqtni t paytida ishga layoqatli elementlarning soni; N(t+t) – vaqtni (t+t) paytida ishga layoqatli elementlarning soni; N_o‘r(t) – t vaqtni ichida ishga layoqatli elementlarning o‘rtacha soni.
Nosozlikishlikni jadalligi bo‘yicha ishonchlikni ko‘pgina asosiy ko‘rsa-tkichlarini masalan, beshikast (nosozliketmasdan) ishlash extimolligi va nosoz-likgacha o‘rtacha ishlashlik muddatini hisoblab topish mumkin.
Avtomatika elementlarining sifatini baholashda, ularning tezkor ishlash-ligi muhim axamiyatga ega. Bunda ularning vaqt doimiysi, ulanish (ishga tushish) vaqti, uzilish (ajralish) vaqti va boshqa ko‘rsatkichlari ham ko‘rib chiqi-ladi.
Signallarni axborotli o‘zgartiradigan mantiqiy elementlarning qator umu-miy maxsus ko‘rsatkichlari: kirishlar soni va tarmoqlanish koeffitsienti bor. Kirishlar soni qanchalik ko‘p bo‘lsa, mantiqiy elementni imkoniyati shunchalik keng bo‘ladi, ammo u elementning o‘lchamlari va bahosi bilan cheklanadi. Tarmoqlanish koeffitsienti esa, ushbu elementning boshqa elementlarni bosh-qarish soni hamda yuklanishlik imkoniyati bilan belgilanadi.
Avtomatika va telemexanika tizimlarida datchiklar boshlang‘ich yoki o‘lcha-gich element vazifalarini bajarishadi. Ular yordamida avtomatik tizimlar tashqi axbo-rotni olishadi. Datchiklarning aniq va ishonchli ishi, butun tizim ishini tegishli asosiy ko‘rsatkichlarini belgilab beradi. Datchiklar yuqori ta’sirchanlik (sezgirlik) va aniq-likka, uzoq xizmat muddati va ishda beshikastlikka, kichik o‘lcham va og‘irlikka, hamda past narxga ega bo‘lishlari kerak.
Shartli ravishda, datchiklarni qabul qiliuvchi, oraliq va ijrochi qismlardan iborat deb xisoblash mumkin. Qabul qiluvchi qismi, kirish x miqdorini o‘zgarishiga ta’sirlanib, uni qandaydir oraliq miqdorga o‘zgartiradi. Bu miqdor, shunga o‘xshash fizikaviy miqdorning etalon (namuna) qiymati bilan taqqoslanadi. So‘ngra esa, bu datchikni ijrochi qismiga tasir etib, chiqish y signalini shakllantiradi. Kirish x miqdorini fizikaviy tarkibiga qarab – elektr, issiqlik, mexanik, optik, akustik, suyuqlik va gaz datchiklarini ajratishadi. Elektr datchiklar – tok, kuchlanish, quvvat, chastota, magnit oqimni; issiqlik datchiklar harorat va issiqlik miqdorini; mexanik datchiklar – kuch, bosim, siljish, tezlik, tezlanish; optik datchiklar – nur kuchi, yoritilishni; akus-tik datchiklar – tovush kuchi, uni chastotasi, quvvatini; suyuqlik va gaz datchiklari – bosim va tezlikni o‘lchashadi.
Har bir turdagi datchiklarni, o‘z navbatida, qabul qiluvchi qismining ishlash prinsipi bo‘yicha ham tasniflashadi, yani guruhlarga bo‘lishadi. Masalan, optik datchiklar, fotoelektrik, fotoximik, fototermik va fotomexanik guruhlarga bo‘lishadi. Datchiklarni boshqacha turi, chiqish u miqdorini fizikaviy tabiatiga qarab ham belgi-lanadi. Chiqish miqdori – elektr bo‘lgan datchiklar, yani qarshilik, induktivlik, sig‘im, tok, kuchlanish, faza, chastota datchiklari eng ko‘p tarqalgan.
Datchiklar kirish x signalini son va turi bo‘yicha o‘zgartirishiga qarab ham, ayrim guruhlarga ajratiladi. Kirish signalini bevosita o‘zgartiradigan datchiklar, kirish x signalni bevosita chiqish y signaliga o‘zgartiradi. Bunday datchiklar qulay, chunki oraliq o‘zgartiruvchi qismlarga hojati bo‘lmaydi. Oraliq o‘zgartiruvchi qism-larga ega datchiklarda, signalni bir necha marta o‘zgarishi murakkabliklarga, malum darajada aniqlikni yo‘qolishiga olib keladi.
x-y o‘zgartirishning ko‘rinishi bo‘yicha, datchiklar ikki guruhga: uzluksiz va diskret (uzlukli) o‘zgartiruvchilarga bo‘linishadi. Uzluksiz o‘zgaradigan datchiklar ulchagich bo‘lib hisoblanadi. Ularda x ning uzluksiz o‘zgarishiga, y ni uzluksiz o‘zgarishi to‘g‘ri keladi. Ko‘pincha, diskret ishlaydigan datchiklar diskret obektlar holatini, yani chekli holatga ega obektlarni nazorat qilishadi. Nazorat qilinadigan ko‘pchilik obektlar ikki pozitsiyaga ega, yani «ulangan» va «uzilgan» holatlarga ega bo‘lishadi. Ana shu sababli, diskret datchiklar, chiqish miqdorlari y = 0 yoki y = 1 bo‘ladigan ikkilik axborot datchiklari hisoblanishadi.
Yarim o‘tkazgichlar texnikasini rivojlanishi va hozirgi avtomatik tizimlarda mikroprotsessorlar va kompyuterlarning keng qo‘llanishligi tufayli, datchiklar taraq-qiyotida yangi g‘oya va yo‘nalishlar paydo bo‘ldi. Bu rivojlanish xususiyatlari, datchiklarni mikroprotsessorlar va kompyuterlar bilan birga ishlashligi belgilan-moqda. Ana shu sababli, zamonaviy datchiklarning muhim sifati bo‘lib, integral bajarilgani hamda kichik o‘lchamlarga egaligi hisoblanadi. Ushbu xususiyatlari tufayli, bitta korpusda bir nechta datchiklarni joylashtirish va bu bilan bir vaqtni o‘zida bir nechta fizikaviy miqdorlarni o‘lchaydigan birikma datchik yaratish imkoni tug‘ildi.
Bevosita o‘zgartiradigan datchiklar. Bevosita o‘zgartirgich datchikka misol bo‘lib, tenzodatchik (1.9,a-rasm) hisoblanadi. Ular, detallar yuzasidagi deforma-tsiyalar va mexanik kuchlanganliklarni o‘lchashga ishlatiladi. Tenzodatchikni P shaklida yuqori solishtirma qarshilikka va kichik diametrga (0,006 …0,020 mm) ega (konstantan) sim S dan tayyorlashadi. Simni zich va teng sirtmoq ko‘rinishida, ingichka qog‘oz varaqlari orasida joylashtirib, ularni yelimlashadi. Sim uchlari mis simlarga payvandlanib, ular yordamida tenzodatchik o‘lchagich sxemaga ulanadi. Tenzodatchik detal yuzasiga mahkam yopishtiriladi va u bilan birga deformatsiya-lanadi. qarshilikning nisbiy o‘zgarishi R/R, deformatsiyaga l/l va detal yuzasini kuchlanganligiga proporsionaldir,

undagi k – o‘zgarmas miqdor. Demak, tenzodatchikda mexanik kattalik (defor-matsiya), bevosita elektr (qarshilik) miqdorga aylantiriladi.
Konstuksiyasi bo‘yicha, termo (issiqlik) datchiklar ham soddadir. Ularda haro-rat kuchlanishga (termoparalarda) yoki qarshilik (termoqarshiliklarda) o‘zgarishiga aylantiriladi. Termoqarshiliklar (1.9, b-rasm) po‘lat, nikel yoki platinali simlardan tayyorlanadi, chunki ularning qarshiligi haroratga bog‘liqdir.
Haroratni o‘lchash uchun, magnitaviy va dielektrik o‘tkazuvchanligi issiqlikka sezgir bo‘lgan ferritlar va kondensatorlar ishlatiladi. Termosezgir diod va tiristor-larda, kremniy kristallidagi p-n o‘tishdagi o‘tkazuvchanlikni haroratga bog‘liqlik xususiyatidan foydalanishadi
Qarshilik datchiklari guruhiga, keng tarqalgan reostatli datchik (1.9, d -rasm) kiradi. Ular mexanizmlarning chiziqli siljishini tegishli R qarshilikni o‘zgarishiga aylantiradi. D surilgichni x masofaga siljitganda, reostatni R qarshiligi proporsional ravishda o‘zgaradi.