10-маъруза. Кучайтиргичлар ва уларнинг синфланиши

10-МАЪРУЗА. КУЧАЙТИРГИЧЛАР ВА УЛАРНИНГ СИНФЛАНИШИ

Датчиклар ва бошқа элементларнинг чиқиш сигналлари кўп холларда қувват жиҳатидан жуда кичик бўлади ва автоматлаштириш тизимининг ўзидан кейинги турган элементини ҳаракатлантиришга етарли бўлмайди. Масалан харорат датчигидан келадиган чиқиш сигнали электродвигател, тортувчи электромагнитлар у ёқда турсин ҳатто, релеларни ишга туширишга ҳам етарли бўлмайди. Шу сабабдан бошқариш, ўлчаш ва назорат қилиш сигналларини кучайтиришга зарорат юзага келади.

Келаётган сигналнинг қувватини қўшимча манбаа ҳисобидан оширадиган қурилмалар кучайтиргичлар деб номланади. Бунда кучайтирилган сигнал кириш сигналининг функцияси бўлади ва у билан бир ҳил табиатга эга бўлади. Кучайтиргичлар автоматиканинг актиф элементлари ҳисобланади (10.1,б).
Қушимча манба таъминотидан олинадиган энергия турига кўра кучайтиргичлар электрик, гидравлик, пневматик, механик ва бошқа турларга бўлинади.
Энг кенг тарқалган кучайтиргичлар электрик кучайтиргичлар ҳисобланади. Чунки уларнинг сезгирлиги юқори, кучайтириш коэффициентини созлаш мураккаб эмас ҳамда электр ижро қурилмалари (электродвигатель, электромагнитлар) билан уланиши осон.

10.1-расм. АБТнинг функционал схемалари: а – пассив элемент; б – актив элемент (кучайтиргич); тескари боғланишли элемент

Таъсир принципига кўра электр кучайтиргичлар икки гурухга бўлинади. Биринчи катта гуруҳ таркибида электрон лампа, транзистор, бошқариладиган индуктивлик ҳамда бошқариладиган сиғимлар мавжуд бўлган кучайтиргичлар ҳисобланади. Бундай кучайтиргичларда кичик қувватли кириш сигнали манбаа кучланишидан фойдаланиб, кучайтиргич чиқишига уланган анча юқори қийматдаги энергияни бошқаради. Бошқарувчи (кучайтирувчи) элементнинг турига кўра мос равишда элементларнинг лампали, транзисторли, магнитли ва диэлектрик турлари фарқланади. Лампали ва транзисторли кучайтиргичлар вакуумда ёки ярим ўтказгичда кечадиган электрон жараёнларга асосланган бўлгани учун кўпинча электрон кучайтиргичлар номи билан умумлаштирилади.

Электрон кучайтиргичларни қуйидаги белгилари бўйича ажратиш мумкин:
актив элемент турига кўра – лампали, транзисторли, туннель-диодли ҳамда параметрик диодларда қурилган.
частота диапазонига кўра – электрометрик, доимий токли, қуйи частотали, радио- ва оралиқ частотали, ўта юқори частотали;
частота поласалининг кенглигига кўра – тор полосали, кенг полосали;
сигнал турига кўра – гармоник, импульсли;
электрик параметрига кўра – кучланишли, токли, қувватли;
юклама турига кўра – реостатли, резонансли.
10.2-расмда хар хил турдаги кучайтиргичларнинг частота диапазонлари келтирилган.
Кучайтиргичларнинг иккинчи гурухига манбаа энергиясини кириш ва чиқиш сигналлари энергияларидан фарқли энергияга ўзгартирувчи кучайтиргичлар киради. Бу гурухга кўпроқ механик энергияни электр энергиясига айлантирувчи электромашинали кучайтиргичлар киради.
Кучайтирилган электр сигналларининг табиати бўйича кучайтиргичлар импульсли даврий ва даврий бўлмаган сигналларни кучайтиришга мўлжалланган ҳар хил ўлчамдаги ва шаклдаги узлуксиз сигнал кучайтиргичлари ва импульс кучайтиргичларига ажратилади.

10.2-расм. турли типик кучайтиргичларнинг частота диапазонлари

Ўзгарувчан ток кучайтиргичлари. Бунда кучайтирилаётган сигнал қуйи ишчи частотадан юқори ишчи частотагача ўзгартирилади.

Доимий ток кучайтиргичлари. Частота йўлаги 0 дан сигнални ўзгарувчан ташкил этувчисигачи бўлган диапазонда кучайтира олади. Резисторлар конденсаторлар ва бошқа элементлардан иборат бўлган бошқарувчи (кучайтирувчи) схема каскад деб номланади. Сигнални кучайтиришда битта каскад етарли бўлмаса бир неча качкадларни кетма-кет улаш мумкин. Бунда бир сигнал биринчи каскадда маълум қийматгача кучайтирилса, кейинги каскад учун кучайтирилган қиймат бошланғич қиймат хисобланиб, яна кучайтирилиши мумкин. Бунда кучайтириш коэффициенти ортади. Шундан келиб чиққан холда бир каскадли ва кўп каскадли кучайтиргичлар фарқланади. Кўп каскадли кучайтиргичларда иринчи каскад кириш каскади, охириги кскад эса чиқиш каскади деб номланади.

Автоматик бошқариш тизимлари кучайтиргичларининг асосий характеристикалари ва параметрлари қуйидагилар хисобланади: динамик характеристикаси, қувват кучайтириш коэффициенти, кириш ва чиқиш қаршилиги, фойдали иш коэффициенти ҳамда хусусий шовқинлар даражаси.

Рис. 10.3. Бошқариш элементлари характеристикалари: а — учзлюксиз чизиқли; б — чизиқлийлик чегараланган; в — носезгирлик худудига эга; г — сезгирлик ва тўйинганлик худудига эга; д— релели носезгирлик худудига эга; е — идеал релели; ж — носезгирлик худудига эга ва ноаниқ; з — бир қийматга эга бўлмаслик; и — гистерезис занжирига эга

Кучайтиргичларни бошқариш характеристикас қўпинча ночизиқли бўлади (10.3-расм). Хусусан тўйинганлик ва носезгирлик худудигаэга, бир қийматсизлик ёки релели хусусиятга эга бўлиши мумкин. Юқорида келтириб ўтилган характеристикаларнинг айримлари билан ўтган маърузаларда танишиб чиқилган. Шунга ъэтибо қаратиш лозимки, кўп холларда кучайтиргичлар ночизиқли, релели хусусиятга эга бўлади. Релели режимда амалий жихатда ҳар қандай кучайтиргич ишлай олади, бунда кўпинча электрон ва электромагнитли кучайтиргичларнинг релели режимидан фойдаланилади. Масалан реле режимида ишлайдиган транзисторли кучайтиргичлар электродвигателлар ва электромагнитли механизмларни импулсли бошқаришда кенг қўлланилади.