krzywa

Charakterystyka jest graficzne przedstawienie związku między dwiema wielkościami fizycznymi , które jest charakterystyczne dla składnika , montaż lub urządzenia. Zależność podana jest jako linia w układzie współrzędnych płaszczyzny . Krzywa charakterystyczna służy do zilustrowania zależności, ale także do odtworzenia jej ilościowo, jeśli nie jest znana funkcja algebraiczna zależności. Podczas gdy charakterystyczną krzywą można uzyskać bezpośrednio z wartości zmierzonych , teoretycznie nieuzasadniona, ale mimo to w przybliżeniu poprawna funkcja, np. B. można wyznaczyć na podstawie zmierzonych wartości metodą interpolacji i regresji .

Jeżeli ma być uwzględniona inna zmienna wejściowa ( parametr ), rysuje się kilka krzywych charakterystycznych dla poszczególnych wartości parametru

• w rodzinie cech lub w skrócie wykres cech ze wspólnym układem współrzędnych lub
• w rzucie równoległym, w którym parametr ma swoją własną oś jak zmienną .

Charakterystyczne krzywe źródeł napięcia pokazują ich napięcie na zaciskach w zależności od poboru prądu: poziome: idealne; nachylona: rzeczywista liniowa; zakrzywiony: prawdziwy nieliniowy, tutaj: ogniwo słoneczne. Trzy linie proste tworzą rodzinę charakterystyk, której parametrem jest rezystancja źródła .${\ displaystyle U _ {\ matematyka {kl}}}$

Krzywe charakterystyczne diody półprzewodnikowej w różnych temperaturach. Spadek napięcia w funkcji prądu przewodzenia

Krzywa charakterystyczna tranzystora polowego , która w górnej części może być odbierana jako liniowa na tyle, że możliwa jest tam transmisja z małymi zniekształceniami . W dolnej części zakresu amplituda składowej przemiennej dla aproksymacji małosygnałowej musiałaby być znacznie mniejsza niż pokazano.${\ styl wyświetlania U _ {\ matematyka {GS}}}$

Przykłady

Są po prostu zależnościami liniowymi reprezentowanymi jak w podstawowych zasadach elektrotechniki : Zależność między napięciem elektrycznym a prądem elektrycznym przy liniowej rezystancji w postaci nachylonej, przez początek współrzędnych ciągła prosta - lub relacja między i przy idealnym napięciu źródło w postaci poziomej linii prostej. Reprezentacje liniowe są często idealizacjami, a rzeczywiste relacje są nieliniowe . Wtedy cechy są szczególnie ważne. ${\ styl wyświetlania U}$ ${\ styl wyświetlania I}$${\ styl wyświetlania U}$${\ styl wyświetlania I}$

Zależność między diodą i na diodzie ma w przybliżeniu wykładniczo rosnącą krzywą. Jeżeli jako parametr dodamy temperaturę diody , stanie się ona rodziną charakterystyk z kilkoma charakterystykami prądowo-napięciowymi dla wybranych temperatur. ${\ styl wyświetlania I}$${\ styl wyświetlania U}$

Niektóre elementy elektryczne można zmieniać mechanicznie, obracając lub przesuwając. Rezystory dostępne są w szczególności jako rezystory zmienne i potencjometry . Krzywa charakterystyczna opisuje wartość oporu w zależności od położenia (kąta obrotu) szlifierki. Poza charakterystyką liniową z cechą dodatnio-logarytmiczną (w oparciu o to, że opór zmienia się tylko nieznacznie na początku) i ujemno-logarytmiczną (w oparciu o to, że opór zmienia się bardzo silnie na początku). Dodatnio-logarytmiczna krzywa charakterystyczna (pożądana zależność ) potencjometru głośności daje w wyniku regulację czułości dostosowaną do ludzkiego ucha.${\ styl wyświetlania R}$${\ styl wyświetlania \ alfa}$${\ styl wyświetlania \ alfa \ sim R}$${\ styl wyświetlania \ alfa = 0}$${\ styl wyświetlania \ alfa = 0}$${\ displaystyle \ alfa \ sim \ log (R / R _ {\ matematyka {min}})}$

W inżynierii sterowania istnieją krzywe charakterystyczne, które opisują statyczne zachowanie systemu, a także krzywe dla poszczególnych elementów. Dla zaworów regulacyjnych występują np. krzywe charakterystyki liniowe i stałoprocentowe, których krzywizna jest przeciwna do krzywizny nieliniowej charakterystyki sterowanego układu. „Równoprocentowy” oznacza tutaj, że te same zmiany skoku należą do tych samych względnych zmian przepływu (jako procent bieżącego przepływu).

W technice cyfrowej wykorzystuje się charakterystyki kwantyzacji o przebiegu schodkowym. Oprócz liniowej charakterystyki kwantyzacji z gradacjami o tej samej szerokości na całym obszarze wyświetlania istnieją również charakterystyki nieliniowe z drobniejszymi gradacjami dla mniejszych sygnałów w ich zakresie wartości.

Alternatywy

Jako przykłady podano następujące alternatywy dla tej cechy:

Powiększenie szczegółów: W przypadku komponentów o charakterystyce nieliniowej, niewielka modulacja wokół punktu pracy często skutkuje w przybliżeniu liniową zależnością między zmiennymi wejściowymi i wyjściowymi, dla których można zastosować charakterystykę liniową dla zachowania małego sygnału .

Tabela: W sterownikach elektronicznych i mikrokontrolerach krzywe charakterystyczne lub pola są przechowywane jako wartości tabelaryczne lub jako funkcje analityczne w celu sterowania złożonymi procesami. Jednym z zastosowań jest kontrola mapa z silników spalinowych , na którym silnik mapa jest Discretized. Interpolacja liniowa jest zwykle używana między wartościami w tabeli.

Funkcja: Charakterystyki napięciowo-temperaturowe dla termopar są określone w normalizacji według funkcji. Jednak w przypadku aplikacji bez obsługi komputera są one tak trudne w obsłudze, że dostępne są dodatkowe tabele.

Rzut równoległy

Jakościowy - - wykres dla wody${\ styl wyświetlania p}$${\ styl wyświetlania v}$${\ styl wyświetlania T}$

Jako przykład rzutu równoległego , wykres obok pokazuje zależność pomiędzy ciśnieniem , objętością właściwą i temperaturą dla wody . Charakterystyczne krzywe zależności między i są wprowadzane dla kilku wartości parametru, które zostały zarejestrowane . ${\ styl wyświetlania p}$ ${\ styl wyświetlania v}$ ${\ styl wyświetlania T}$${\ styl wyświetlania T}$${\ styl wyświetlania p (v)}$${\ styl wyświetlania p}$${\ styl wyświetlania v}$

Bardziej szczegółowy wykres (i bez anomalii wody) można znaleźć w, który zawiera również -charakterystyczne krzywe ze stałą jako parametry. ${\ styl wyświetlania v (T)}$${\ styl wyświetlania p}$

Zobacz też

• Charakterystyka czasowo-prądowa
• Stromość
• Charakterystyka sprężyny

Indywidualne dowody

1. ↑ Wolfgang Oberthür: Podstawowa wiedza z zakresu elektrotechniki / elektroniki dla zawodów nieelektrycznych. Books on Demand, 8. edycja 2010, s. 22
2. ↑ Erwin Böhmer, Dietmar Ehrhardt, Wolfgang Oberschelp: Elementy elektroniki użytkowej: Kompendium szkolenia i zawodu. Vieweg + Teubner, wyd. 16 2010, s. 10-11
3. ↑ Ernst-Rudolf Schramek, Hermann Recknagel (red.): Kieszonkowa książka do ogrzewania i klimatyzacji, w tym do ciepłej wody i techniki chłodniczej. Oldenbourg, wydanie 73. 2007, s. 327
4. ↑ Günther Strohrmann: Automatyzacja procesów proceduralnych: wprowadzenie dla techników i inżynierów. Oldenbourg, 2002, s. 277
5. ↑ Hans Roos: Hydraulika podgrzewania wody. Oldenbourg, wydanie 5 2002, s. 65
6. ↑ Wolf-Heinrich Hucho: Sindbad: od kogoś, kto zaczął się bać. Publikacja własna, 2017
7. ↑ Obszar stanu na diagramie pvT ( Memento z 21 stycznia 2016 r. w Internet Archive ) (dostęp 3 kwietnia 2018 r.)