Аналоговый сигнал
Непрерывно изменяется во времени. В учебном курсе примеры — напряжение 0–10 В и измерительные сигналы.
📘 ЭЛЕКТРОННЫЙ УЧЕБНИК · ЕСКД-схемы 1.1
ОП.06 · Слесарь по КИПиА · 6-й разряд
Тема 1. Полупроводниковые приборы
Электронные компоненты, усилители, генераторы, цифровая техника и основы диагностики электронных узлов КИПиА.
Как работать с учебником
Материал пересмотрен для электронного учебника. Схемы построены по правилам ЕСКД: ГОСТ 2.702-2011 задаёт правила выполнения электрических схем; для УГО дополнительно учитываются ГОСТ 2.759-82, ГОСТ 2.743-91, ГОСТ 2.728-74 и ГОСТ 2.721-74. Геометрия SVG адаптирована для экрана.
1Прочитайте главу
2Разберите схему или пример
3Выполните интерактив
4Ответьте на вопросы
Глава 1
Электроника в КИПиА: путь сигнала
При диагностике важно понимать, куда приходит сигнал, что с ним происходит и где должен появиться результат.
Нормативная логика схем. ГОСТ 2.702-2011 устанавливает правила выполнения электрических схем. Для условных графических обозначений аналоговых элементов применяется ГОСТ 2.759-82, цифровых — ГОСТ 2.743-91, резисторов и конденсаторов — ГОСТ 2.728-74, общих линий и обозначений — ГОСТ 2.721-74.
Электронные узлы встречаются в преобразователях давления и температуры, нормирующих преобразователях, индикаторах, калибраторах, ПЛК и модулях ввода-вывода.
Функциональная цепочка измерительного канала
Цифровой сигнал
Представляется логическими состояниями 0/1, импульсами или цифровыми данными.
Диагностический подход: определите входной сигнал, питание узла, ожидаемый выход и наличие обратной связи или разрешающих сигналов.
Глава 2
Усилители и операционный усилитель
Коэффициент усиления, отрицательная обратная связь и базовые схемы включения ОУ.
Усилитель увеличивает уровень входного сигнала. Для напряжения коэффициент усиления:
K = Uвых / Uвх
Пример: Uвх = 0,2 В, Uвых = 2 В, поэтому K = 10.
Условное обозначение ОУ
В этой версии учебника операционный усилитель показывается прямоугольным УГО аналогового элемента. В основном поле знак > обозначает функцию усиления; входы «+» и «−» расположены слева, выход — справа.
DA1 — операционный усилитель
Инвертирующий усилитель
Входной сигнал через R1 поступает на вход «−», а R2 возвращает часть выходного напряжения в ту же точку. Вход «+» соединён с общим проводом.
Инвертирующее включение ОУ
K = −R2 / R1 Uвых = −Uвх · R2 / R1
Неинвертирующий усилитель
Сигнал подаётся на вход «+», а на вход «−» возвращается часть выходного напряжения с резистивного делителя.
Неинвертирующее включение ОУ
K = 1 + R2 / R1
Диагностика усилителя: сначала проверяйте питание каскада, входной сигнал и цепь обратной связи. Выход в предельном состоянии не доказывает неисправность ОУ: причиной может быть обрыв обратной связи или неверный входной сигнал.
Глава 3
Генераторы: период и частота
Основные параметры периодического сигнала — амплитуда, период и частота.
Генератор создаёт сигнал заданной формы и частоты. Для периодического сигнала:
f = 1 / T
Период T подставляют в секундах. Например, T = 20 мс = 0,020 с, следовательно f = 50 Гц.
Амплитуда и период сигнала
Если генерации нет: проверяют питание, активный элемент, частотозадающую цепь, обратную связь и соединения.
Глава 4
Цифровая логика: И, ИЛИ, НЕ
Прямоугольные УГО цифровых элементов соответствуют принципам ГОСТ 2.743-91.
Логические состояния 0/1 применяются в блокировках, разрешениях и сигнализации. Например:
Разрешение = Давление масла И НЕ Авария
Базовые логические элементы
| A | B | A И B | A ИЛИ B | НЕ A |
|---|---|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 | 0 | 1 |
| 0 | 1 | 0 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 0 | 1 | 0 |
| 1 | 1 | 1 | 1 | 0 |
Мультиплексор
Выбирает один из нескольких входных сигналов и передаёт выбранный канал дальше.
Триггер и регистр
Триггер хранит одно логическое состояние; регистр хранит набор битов.
Глава 5
Микропроцессоры и практическая диагностика
Питание → тактирование → reset → память → интерфейсы и периферия.
Микропроцессор получает данные, обрабатывает их по программе и формирует результат или команду. Для диагностики полезно представлять основные функциональные узлы.
Структурная схема микропроцессорного узла
| Шаг | Что проверять |
|---|---|
| 1 | Питание электронного узла. |
| 2 | Наличие тактового сигнала. |
| 3 | Цепь reset и запуск. |
| 4 | Память, прошивку и обмен данными. |
| 5 | Интерфейсы, входы, выходы и периферию. |
Практические задания
- Uвх = 0,15 В, Uвых = 1,5 В. Определите K.
- T = 10 мс. Определите f.
- Запишите условие: насос разрешено включить, если есть давление масла и нет аварии.
- Какой цифровой узел подходит для запоминания факта аварии до сброса?
- Прибор включается, но зависает на заставке. Назовите последовательность проверки.
Ответы для самопроверки: 1) K = 10; 2) f = 100 Гц; 3) Давление масла И НЕ Авария; 4) триггер; 5) питание, тактирование, reset, память/прошивка, обмен и периферия.
Безопасность: перед вмешательством определите источники энергии, отключите их, исключите непреднамеренное включение и соблюдайте документацию конкретного прибора. Защита от статического электричества не заменяет электрическую безопасность.