.
Меню сайта
|
Положительные и отрицательные обратные связиПоложительные и отрицательные обратные связиМальчика звали Гемпфри Поттер. Жил он в Англии два с половиной века назад, был беден, поэтому с детства должен был зарабатывать себе на хлеб. Трудился он на шахте. Там откачивали воду при помощи паровой машины. Действовала она так: в цилиндр под поршень из парового котла впускался пар. Он поднимал поршень до самого верха. Потом паровой кран закрывали, открывали другой, и в цилиндр поступала холодная вода. Пар конденсировался, в цилиндре образовывалась пустота, и поршень под действием атмосферного давления опускался вниз. Движение поршня передавалось насосу. Обязанности Гемпфри Поттера были просты: поочередно открывать и закрывать краны. Когда ему надоела такая однообразная работа, он решил поручить ее... самой машине. Гемпфри связал шток поршня и краны веревочками. Как только поршень оказывался вверху, веревочки натягивались, закрывали паровой и открывали водяной кран. В нижнем положении открытым оказывался паровой кран, а водяной — закрытым. Этот принцип сейчас используется во многих устройствах. Возьмем, например, автомобильный двигатель. В нем в строгой последовательности открываются то одни, то другие клапаны, благодаря чему чередуются такты: всасывание рабочей смеси, сжатие ее, рабочий ход и выпуск газов. В технике существуют условные понятия: «вход» и «выход» машины. В паровой установке «вход» — это подача пара, «выход» — движение поршня. Если они между собой связаны, то говорят, что осуществлена обратная связь, т. е. связь выхода с входом. В паровой машине или в автомобильном двигателе эта связь является положительной, так как движение поршня (выход машины) воздействует на клапаны (вход машины) так, что поршень снова начинает двигаться. Положительная обратная связь широко применяется не только в механических устройствах, но и в электрических схемах, например в радиоприемниках. Связав при помощи специальной катушки выход — цепь анода с входом — цепью управляющей сетки, увеличивают напряжение принятого сигнала в 10— 20 раз. Это позволяет сократить число усилительных ламп. Иную задачу решает обратная связь в автоматических регуляторах. Каждый такой прибор имеет чувствительный элемент, или датчик,— устройство, которое чутко реагирует на изменение оборотов двигателя, уровня жидкости в баке, температуры в печи и т. д. В автоматическом регуляторе, созданном двести лет назад И. И. Ползуновым, чувствительным элементом служил поплавок. Когда вода поднималась выше нужного уровня, поплавок поднимался вместе с ней и через несложное устройство прекращал подачу воды с котел. Многим известен центробежный регулятор оборотов. Если вал той или иной машины разовьет недопустимо большую скорость вращения, шары регулятора разойдутся, поднимутся выше. Это изменение положения шаров тотчас передаст через систему рычагов «команду» заслонке, и в машину будет поступать меньшее количество пара, топлива или воды. Двигатель сразу сбросит обороты. При замедлении скорости вращения двигателя регулятор увеличит поступление пара или топлива и обороты выравняются. Во всех подобных регуляторах тоже осуществлена связь выхода с входом. Но связь эта иного характера, ее называют отрицательной обратной связью, так как на увеличение уровня воды или оборотов регулятор отвечает уменьшением подачи воды, топлива. Цепи обратных связей — необходимый элемент современных автоматических машин и механизмов. Создавая их, человек, порой бессознательно, копировал... собственный организм. Чувствительные клетки любого живого организма постоянно получают сигналы от внутренних органов и из внешнего мира. По нервным волокнам эти сигналы поступают в мозг, который их анализирует и отдает команды различным органам. Вы вошли с мороза в теплую комнату. Теплочувствительные клетки кожи тотчас сообщили об этом в мозг. И тот подает команду сердцу, которое сбавляет ритм работы, начинает менее энергично накачивать кровь. Однако обратные связи в живом организме значительно сложнее, чем в любой автоматической машине (см. статьи «Высшая нервная деятельность» и «Нервная система» в т. 7 ДЭ). Прежде чем организм ответит реакцией на полученное раздражение, мозг сравнит поступившие сигналы между собой, произведет их анализ, после чего отдаст соответствующую команду. Создавая автоматы, инженеры и изобретатели старались снабдить их устройствами, которые выполняли бы те же задачи, что и нервные клетки организма. Роль этих «клеток» в современной автоматике играют всевозможные датчики, усилители и реле. |
ПОИСК
Block title
|