ветственно, меньшую мощность. Устройство с низким входным импедансом потребляет больший ток при данном напряжении. Поскольку оно отбирает большую мощность у предшествующего в цепи устройства, это может вызвать ошибки нагрузки. Напряжение, генерируемое устройством с высоким выходным импедансом {output impedance), чрезвычайно чувствительно к эффекту нагрузки. Напротив, низкий выходной импеданс позволяет уменьшить зависимость выходного напряжения от тока нагрузки. Для выходных сигналов в виде силы тока картина прямо противоположная: высокий выходной импеданс делает выходной сигнал менее подверженным влиянию токов нагрузки. Поэтому во многих случаях требуется применение специальных согласующих электронных устройств для усиления сигналов и приведения в соответствие и.мпедансов. В случае сигналов в виде напряжений применяются усилители с высоки.м входным импедансом и низким выходным импедансом. Процедура называется согласованием импедансов {impedance matching) и должна тщательно выполняться на каждом этапе.

Рассмотрим стандартный электрический четырехполюсник. Выходной импеданс Z„ определяется как отношение напряжения холостого хода к току короткого замыкания па выходных зажимах. Входной и.мпеданс определяется как отношение номинального входного напряжения к току, протекающему через входные зажимы при разомкнутых выходных (рис. 4.6).

Рис. 4.6. Схематическое представление входного и выходного импедансов четырехполюсника (G - коэффициент усиления, - напряжение холостого хода)

Если к выходным зажима.м присоединена нагрузка, то напряжение на ней будет отличаться от из-за тока, протекающего по выходному импедансу. Если четырехполюсник является изолированным, то можно связать входное и выходное напряжения холостого хода через коэффициент усиления G

G-Vi

где ll - входное напряжение.

4.2.6. Подбор входных и выходных импедансов

Расс.мотри.м два четырехполюсника, соединенных последовательно (рис. 4.7). Задав коэффициенты усиления и G2, связывающие входные и выходные напряже-Чия, можно легко получить следующие выражения

01 " 1

V2 =

о2 = 2 •

Отсюда можно получить общий коэффициент усиления

о2 - Gy

Рис. 4.7. Согласование импедансов последовательно соединенных четырехполюсников

Ре.зультат стре.мится к произведению Gj • G2, если выходной импеданс первоге четырехполюсника будет на.много меньше, че.м входной и.мпеданс второго. Друшм? слова.ми, частотная характеристика устройства с дву.мя последовательно соединен-ны.ми усилителя.ми не будет и.меть значительных искажений, если и.угпедаисы согаг-сованы, т. е. выходной импеданс первого устройства гораздо .меньше, че.м входно! импеданс второго.

Для согласования и.мпедансов в систе.ме "датчик - из.мерительный преобразователь" и с последующими цепя.ми .может потребоваться включение одного или нескольких усилителей .между датчиком и входо.м систе.мы сбора данных. Такое t гласование и.мпедансов обычно основано на использовании операниопн* усилителей (раздел 4.5).

4.3. Бинарные и цифровые датчики

в системах управления последовательностью событий (глава 7) в основно.м iipi меняются сигна.11Ы типа "включено/выключено", вырабатываемые бинарны.ми дЗ чиками. В любом производственно.м процессе приходится контролировать тысяч! условий типа "включено/выключено".

Бинарньге датчики используются для определения положения при механически пере.мещениях, для подсчета .эле.ментов в дискретных потоках (например, числа б} тылок на выходе линии розлива), для контроля достижения предельных значенИ уровня или давления или крайних положений подвижных частей.

Бинарные и цифровые датчики бывают как простыми, состоящими только И-выключателя, так и очень сложиы.ми. Некоторые цифровые датчики в дейстпител>

нести представляют собой полнофункциональный микрокомпьютер, встроенный в автопо.мное устройство и вырабатывающий либо сигналы типа "включено/выключено", либо кодированные цифровые данные. Ниже описаны некоторые типы датчиков с бинарны.м выходо.м - положения, пороговые и датчики уровня.

4.3.1. Датчики положения

В качестве датчиков положения (position sensor) в течение .многих десятилетий используются выключатели. Они состоят из .электрических контактов, которые .механически раз.мыкаются или замыкаются, когда какая-либо переменная (положение, уровень) достигает определенного значения. Концевые выключатели (limit srmtch) различных типов являются важной частью многих систем управления, надежность которых существенно зависит именно от них. Они располагаются та.м, где "происходит действие", и часто подвергаются болыпи.м механическим нагрузкам и тока.м.

На рис. 4.8 показаны нормально разомкнутый замыкающий выключатель [nomally open, make-contact switch), нормально замкнутый размыкающий выключатель (normally closed, break-contactszmtch) и переключатель (change-overswitch) в нор-мальпо.м положении и при срабатывании. На схемах контакты выключателя обычно изображают в нормально.м положении.

Рис. 4.8. Различные обозначения выключателей

Простейши.м выключателем является механический нор.мально разо.мкнутый однополюсный выключатель (Single-Pole Single-Throze) - SPST), показанный на рис. 4.9 а. Простое согласование сигналов можно обеспечить с по.мощью нагрузочного (pull-up) резистора. Когда выключатель разомкнут, с резистора снимается на-фяжение +5 В, восприни.маемое ТТЛ-вентилем на входе компьютера как одно из логических состояний. Если контакт замкнут, выходной сигнал равен потенциалу "земли", что воспринимается как другое логическое состояние.

Замыкание механического выключателя обычно вызывает проблемы, поскольку контакты вибрируют ("дребезжат") несколько миллисекунд, прежде че.м замкнуться (рис. 4.9 б). Когда важно зафиксировать только первое касание, как в случае концевого выключателя, прини.мать во внимание последующие замыкания и размыкания контактов из-за дребезжания нет необходимости. Применение цени, обеспечивающей небольшое запаздывание выходного сигнала, является одним из способов преодоления эффекта дребезжания контактов.