Компенсационный преобразователь в статическом режиме

 

Передача информации в прямом направлении

Пn

П3

П2

П1

ОС3

ОС2

ОСm

СУ ΔX X₁ X₂ X₃ X_n-1

X? … X_n

X_ОС K₁ K₂ K₃ K_n

ОС1

𝜷_m 𝜷₃ 𝜷₂ 𝜷₁

...

 

Передача информации в обратном направлении

Статический режим означает, что

Всё то же самое:

Решаем совместно систему из трёх уравнений, написанных выше:

*

*

**

Решаем систему и получаем решение в виде:

***

где чувствительность всего устройства в целом равна

В схеме два вида погрешностей:

Мультипликативная

В уравнение зависимости входной величины от выходной попали коэффициенты преобразования обоих цепей: и ЦОС и ЦПП. Значит:

 

… → K + ΔK

→ S + ΔS → Δ_M

… → 𝜷 + Δ𝜷

***

Задаёмся вопросом: как связать ΔK, Δ𝜷 и ΔS?

Возьмём производную от выражения:

****

И тогда, нестабильность всего устройства:

Причём,

А называют петлевым усилением.

Пусть

****

Тогда строим график по равенству:

б

а

Расшифровка графика:

При ,

1) При больших петлевых усилениях нестабильность всего устройства в целом определяется только нестабильностью цепи обратной связи. А цепь обратной связи можно сделать стабильной, т.е. введение отрицательной обратной связи уменьшает мультипликативную погрешность.

2) Однако, при больших петлевых усилениях система может терять устойчивость (реагировать не на полезный сигнал, а на помехи и шумы). Естественно, это плохо. Посему, при создании таких устройств ищут компромисс между точностью и устойчивостью.

Рассмотрим пример:

б

а

При преобразователь более устойчив но менее точен. А при , наоборот – более точен, но менее устойчив.

Аддитивная погрешность

Внешние помехи

Внутренний дрейф

Передача информации в прямом направлении

Пn

П3

П2

П1

ОС3

ОС2

ОСm

СУ ΔX X₁ X₂ X₃ X_n-1 X_{ПОМ n}

X? … X_n

X_ОС K₁ X_{ПОМ 1} K₂ X_{ПОМ 2} K₃ X_{ПОМ 3} X_{ПОМ (n-1)} K_n

ОС1

𝜷_m 𝜷₃ X_{ПОМ ОС 2} 𝜷₂ X_{ПОМ ОС 1} 𝜷₁

...

X_{ПОМ ОС m}

Передача информации в обратном направлении

 

Случай с помехой на входе рассматривать не станем (причина была озвучена ранее: помеха проходит через всю цепь, словно она – полезный сигнал).

Снова приводим все помехи ко входу:

Получаем, что отрицательная обратная связь (ООС) аддитивную погрешность не уменьшает. Необходимы конструктивные меры и решения по повышению помехозащищённости.

Пример:

Электронный милливеберметр

Определение

Электронный веберметр (иначе – флюксметр) – это прибор, предназначенный для измерения изменения постоянного магнитного потока.

Нейтральной сечение Ф_X (магнитный поток)

S

N

 

ПОСТОЯННЫЙ МАГНИТ

l

 

Пусть, хотим померить ΔФ_X, равное, естественно, «вопрос».

Берём обмотку с количеством витков равным , обмотку накручиваем на нейтральное сечение, подключаем обмотку на нейтральное сечение и … ничего не измеряется. То есть, веберметр вообще ничего не показывает. А всё почему? Да потому что веберметр – прибор для измерения ИЗМЕНЕНИЯ магнитного потока. Значит, следует как-то рассоединить катушку без магнитного потока и постоянный магнит, имеющий свой магнитный поток. НУ, а сделать это нетрудно. Есть два способа:

N

S

ФX

ФX

А)

ФX

Б)

S

N

Ф_РАМКИ = 0 Ф_X = 0

Ф_РАМКИ = 0

 

К веберметру К веберметру

 

Таким образом, в первом случае А) веберметр будет показывать

разность между магнитным поток Ф_X постоянного магнита и магнитным поток рамки, равным нулю. Короче говоря, положительное значение .

В случае Б)

всё наоборот и отрицательно.