Руководитель знакомит членов кружка с принципом действия следящей системы автоматического регулиро­вания. В следящих системах заданная величина может изменяться в зависимости от какой-либо другой величи­ны. Они представляют собой, по существу, автоматиче­ские регуляторы положения, в которых заданной величи­ной является угол поворота задающей оси, а регулируе­мой величиной — угол поворота выходной оси. Выход­ная ось как бы «следит» за положением задающей оси. Отсюда и происходит название этих систем.

Потенциометрический датчик представляет со­бой кольцевой потенцио­метр, к двум диаметраль­ным точкам которого подводится напряжение питания. По потенциомет­ру скользят три контакт­ные щетки, смещенные на 120° одна относительно другой. От щеток отходят три провода, образующих линию связи. Иногда применяется модификация вышеупомянутой системы, отличающаяся тем, что потенциометр датчика имеет три фиксирован­ные отпайки, расположенные через 120°, а подвод пита­ния осуществляется через диаметральную пару щеток, связанных с задающей осью. При повороте подвижной системы датчика его щетки переходят с одних точек по­тенциометра на другие, имеющие другие потенциалы.

Сельсин-датчик представляет собой электрическую машину небольших размеров, схожую по конструкции и схеме с трехфазным синхронным генератором. В пазах статора машины располагается трехфазная статорная обмотка, фазы которой смещены в пространстве под уг­лом 120° и соединяются в звезду или треугольник. Ротор сельсин-датчика имеет однофазную обмотку, к которой подводится питающее напряжение переменного тока. Переменный ток, создаваемый ротором, пронизывает фазные обмотки статора, создавая в них э.д.с. перемен­ного тока, имеющие частоту питающего тока. В разных положениях ротора его поток по-разному ориентирован относительно фазных обмоток статора и вызывает появ­ление в них различных по величине э. д. с. Так, напри­мер, если ось ротора совпадает с осью одной из фазных обмоток статора, то в ней наводится максимальная э. д. е., если повернуть ротор на 90°, то э. д. с в данной обмотке наводиться не будет; а если повернуть ротор в том же направлении еще на 90°, то э. д. с опять станет максимальной, но изменит знак.

Далее следует рассмотреть блок-схему и принцип действия следящей системы с потенциометрическими датчиками и сельсинами.

В приведенной на рис. 52 схеме следящей системы используется потенциометрическая передача с двумя кольцевыми потенциометрами. Потенциометр задающей оси и потенциометр оси отработки содинены между со­бой посредством трехпроводной линии связи. Выходное напряжение снимается с двух диаметральных щеток по­тенциометра оси отработки и подается на вход усилите­ля. Выходное напряжение будет равно нулю лишь в том случае, если пара диаметрально расположенных щеток приемника разместится перпендикулярно паре диамет­рально расположенных щеток датчика. Подобные потенциометрические схемы могут работать как на постоян­ном, так и на переменном токе. Разница заключается в том, что в первом случае усилитель должен реагировать на сигнал постоянного тока, а во втором — на сигнал пе­ременного тока.

В качестве второго примера следует рассмотреть уп­рощенную схему следящей системы с использованием сельсинов. Один из сельсинов используется в качестве задатчика, а второй — как измерительный орган (дат­чик положения оси обработки). При этом ротор второго сельсина не питается от сети, а наоборот, сам является источником напряжения, подаваемого на вход усилителя. Исполнительный двигатель остановится только тогда, когда напряжение на входе усилителя обратится в нуль. Это случится, когда ротор второго сельсина займет по­ложение, перпендикулярное направлению поля статора.

Следящие системы, называемые иначе системы ди­станционной передачи угла с усилительными элемента­ми, применяются в том случае, если необходимо преодо­леть значительный момент сопротивления на оси при­емника или требуется обеспечить высокую точность ре­гулирования. Если при этом выполнять вышеупомяну­тые условия не нужно, то задача может быть решена с помощью простой системы дистанционной передачи уг­ла. Основными элементами такой системы являются: датчик (воспринимающий передаваемый угол), линия связи и приемник (воспроизводящий передаваемый угол).

Необходимость в дистанционной передаче угла встре­чается в различных технических устройствах. Так, на­пример, диспетчеру, обслуживающему пропуск судов через шлюзы, необходимо иметь у себя на пульте при­бор, показывающий, на какой угол открыты шлюзовые ворота. Летчику, выпускающему закрылки перед посад­кой самолета, необходимо иметь прибор, показывающий угол открытия закрылков. Встречаются и другие уст­ройства, у которых угол поворота не ограничен, как, на­пример, флюгер, показания которого необходимо пере­давать в автоматизированную метеобудку, картушка компаса, положение которой передается на указатель штурмана самолета или корабля, и т. п.

Простейшая схема потенциометрической дистанцион­ной передачи угла на постоянном гоке работает следу­ющим образом. От щеток кольцевого потенциометра от­ходят три провода, образующих линию связи, через ко­торую осуществляется питание приемника, состоящего из трех одинаковых катушек, расположенных под углом 120° одна к другой, и свободно вращающегося постоян­ного магнита, находящегося между ними. С осыо магни­та скреплена стрелка, с помощью которой производится отсчет по шкале. При повороте подвижной системы дат­чика его щетки переходят с одних точек потенциометра на другие, имеющие другие потенциалы. При этом про­исходит перераспределение токов в обмотках приемни­ка, меняются их э.д.с., и в результате магнитный поток, создаваемый обмотками приемника и направленный по его диаметру, поворачивает постоянный магнит со стрелкой на угол, приблизительно равный углу поворо­та оси датчика.

В схеме сельсинной дистанционной передачи угла сельсин-приемник имеет такую же схему, как и сельсин- датчик. Так как его ротор питается от той же сети, что и ротор датчика, то он будет стремиться занять положе­ние, совпадающее с направлением суммарного перемен­ного поля в приемнике. Поскольку это поле повторяет положение ротора датчика, то, следовательно, ротор сельсин-приемника всегда стремится занять положение, согласованное с положением ротора датчика. Один сель­син-датчик может работать на несколько сельсин-при­емников.

Сельсины выпускаются промышленностью на раз­личные частоты питающего напряжения — от 50 до 500 гц.

В заключение данной темы следует вкратце рассмот­реть принцип действия следящей системы с релейным управлением. Датчиками заданного и отрабатываемого положений являются потенциометры. Между щетками потенциометров включен вход усилителя, выход которо­го питает обмотку поляризованного реле. Реле своими контактами переключает цепь питания двигателя, меняя направление его вращения.

Полученные сведения о принципе работы автоматических следящих систем члены кружка могут приме­нить на практике. В качестве объектов для конструиро­вания им можно предложить спроектировать и изгото­вить следящую систему для передачи угла указателя ветра автоматической школьной метеостанции; нагото­вить модель следящей системы автоматического регули­рования; изготовить действующие макеты шлюза, раз­водного моста, стартовой установки ракеты с автомати­ческим указателем угла раствора или положения в пунк­те управления.