Конспект лекцій
«Теорія Дискретних пристроїв
залізничної автоматики та телемеханіки»
для студентів заочної форми навчання спеціальності
190402 – «Автоматика, телемеханіка та зв'язок на залізничному транспорті»
Упорядник: Юсупов Р. Р.
1. Загальні відомості
p align="justify"> Методи побудови дискретних систем залізничної АТС з одного боку є загальними методами, але, з іншого боку, вони мають і яскраво виражену специфіку, що визначається особливими експлуатаційно-технічними вимогами, що пред'являються до транспортних систем. У зв'язку з цим у даному курсі ми розглянемо загальні та спеціальні методи аналізу та синтезу дискретних пристроїв.
1.1. Характеристика дискретних елементів
Інформація, що передається між окремими вузлами (блоками) у системах АТС, відображається дискретними сигналами. Кожен сигнал характеризується певним параметром, який може мати два значення: одне з них умовно приймають за 0, інше – за 1. Для фізичного подання інформації застосовують дискретні елементи, які можуть бути відповідно в двох станах: 0 або 1. Цифри 0 і 1 не дають ніякої кількісної оцінки станів елемента, вони лише означають ці стани.
Кожному дискретному повідомленню відповідає свій дискретний сигнал, який є деякою послідовністю символів 0 і 1 певної довжини, наприклад 101100111. Цю послідовність символів називаютькодовим словом. Його утворюють з використанням алфавіту, що складається з двохбукв: 0 і 1, званих відповідно логічним 0 і логічної 1. Кодове слово можна розглядати як деяке число в двійковій системі числення. Отже, інформація в системах автоматики, телемеханіки та зв'язку може бути подана у вигляді двійкових чисел, тобто.кожному дискретному повідомленню має відповідати певна кількість.
Двійкові числа представляють як комбінації станів дискретних елементів.Функціональний блоксистем автоматики, телемеханіки та зв'язку є сукупність дискретних елементів, з'єднаних належним чином.
Під дискретним елементом розумітимемо пристрій, який виконує якусь функцію і має релейну характеристику (рис. 1.1).
У елемента з такою характеристикою зміна вхідної величинихвикликає стрибкоподібну зміну вихідної величиниz, що приймає лише два дискретні значення: 0 і 1. У реальних елементів завжди є деяка відмінність значень вхідного параметра (х 1 і х 0 ), у яких відбувається зміна вихідного параметра з 0 на 1 і з 1 на 0.
Відношення вхідних параметрів, що відповідають зворотному та прямому змінам вихідної величини, називають коефіцієнтом повернення дискретного елемента
Чим ближче до одиниці значенняКв, тим менше можуть відрізнятися один від одного значення вхідного параметра, що відповідають логічним 0 і 1. Градації між значеннями вхідного параметра повинні бути обрані з таким розрахунком, щоб значення коливань значень, що знаходяться в межах норм напруги джерел живлення, опорів резисторів, ємності конденсаторів, перешкоди не призводили до неправильної роботи дискретного елемента. За високого коефіцієнта повернення легше забезпечити надійну роботу дискретного елемента.
Як параметри (ознаки) вхідних і вихідних сигналів дискретного елемента, як правило, застосовують: значенняамплітудиструму або напруги (велика амплітуда відповідає значенню сигналу 1, мала амплітуда - 0); значенняопору(рівність опору міждвома затискачами нулю внаслідок того, що ланцюг замкнутий накоротко, відповідає значенню сигналу 1; рівність цього опору нескінченності внаслідок розімкнутого ланцюга відповідає значенню сигналу 0).
Поряд із зазначеними вище параметрами в системах АТС використовуютьчастотуструму або частоту проходження імпульсів,час(тривалість) окремих посилок,число імпульсів,фазу> струму чи напруги. Параметри вхідних та вихідних сигналів дискретного елемента можуть бути однаковими або різними. Перехід елемента з одного стану до іншого може відбуватися практично миттєво або з деякою затримкою.
Дискретні елементи можуть бути поділені на активні та пасивні. Уактивнихелементів вихідні сигнали створюються енергією спеціальних джерел, а вхідні сигнали служать лише управління, як, наприклад, у транзисторів і електромагнітних реле. Упасивнихелементах вихідний сигнал формується енергією вхідних сигналів, як, наприклад, напівпровідникових діодів.
Дискретні елементи, здатні зберігати свій стан або вихідний сигнал після припинення дії вхідного сигналу, що спричинив перехід в цей стан, називають елементами пам'яті (елементами з фіксацією впливу). Для переходу такого елемента у новий стан потрібен новий вхідний вплив.
У загальному випадку дискретний елемент може бути представлений як (п–q)-полюсник (рис. 1.2), що має від 1 допвходів, на які надходять вхідні сигналиx1,x2, .xnі від 1 доqвиходів, на яких з'являються вихідні сигналиz1,z2, .zq.
Дискретний елемент складається з реагуючих органів, що сприймають вхідні сигнали, виконавчих,що видають вихідні сигнали, та проміжних, що переробляють і передають вплив від реагуючих органів до виконавчих. Дані органи можуть бути явно виражені, або поєднані. Стан частин і деталей елемента характеризує його внутрішній стан, який у загальному випадку може набувати значень:s1,s2, .sr.
Двопозиційні елементи мають два внутрішні стани, один з яких позначають 0, а інший – 1. Такі елементи називаютьдвійковими. Багатопозиційні елементи характеризуються наявністю трьох і більше станів. Послідовність переходу елемента з одного стану в інший визначається властивостями самого елемента та послідовністю надходження сигналів на його входи. Наприклад, багатопозиційними дискретними елементами є нейтрально поляризовані реле, багатопозиційні перемикачі, крокові шукачі. Нейтрально-поляризоване реле може бути у трьох станах, відповідних відсутності напруги з його обмотці, наявності напруги позитивної полярності і наявності напруги негативної полярності.
Дискретні елементи маютьвластивістюспрямованості, тобто. передача сигналів можлива лише від входу до виходу, у разі стану входів і внутрішні стану елемента залежить від вихідних сигналів. Іншим важливим властивістю елемента є роздільність входів і виходів, що полягає в тому, що сигнал, що надійшов на один із входів (виходів), не викликає появи сигналу на інших входах (виходах).
Всі електричні дискретні елементи можна розділити на два класи: контактні та безконтактні, що відрізняються конструкцією та принципом дії.