Charakteristická křivka

Charakteristická křivka neboli charakteristika je grafické znázornění vztahu mezi dvěma fyzikálními veličinami, které charakterizují určitou součástku, sestavu nebo zařízení. Vztah je zadán jako křivka v rovinném souřadném systému. Charakteristická křivka slouží pro znázornění vztahu, ale také k jeho kvantitativní reprodukci, pokud není známa algebraická funkce popisující tento vztah. Charakteristickou křivku lze získat přímo z naměřených hodnot; teoreticky nepodloženou, ale přibližně správnou hodnotu funkce lze získat z naměřené hodnot interpolací a regresí.

Má-li být zohledněna další vstupní veličina (parametr), je možné vykreslit několik charakteristických křivek pro různé hodnoty parametrů * polem charakteristických křivek se společným souřadnicovým systémem nebo * v #paralelní projekce|paralelní projekci je parametr zobrazen pomocí vlastní osy, jako nezávislá proměnná

+more_Tři_přímky_tvoří_pole_charakteristických_křivek_s_Vnitřní_odpor_zdroje'>vnitřním odporem zdroje jako parametrem. polovodičové diody při různé teplotě. Pokles napětí jako funkce propustného proudu malý signál výrazně menší, než je nakresleno. .

Příklady

Lineární vztahy lze znázornit jednoduše, jako v základech elektrotechniky: Vztah mezi elektrickým napětím U a intenzitou elektrického proudu I při lineárním odporu ve formě šikmých přímek procházejících počátkem soustavy souřadnic - nebo vztah mezi U a I ideálního zdroje napětí ve formě vodorovné přímky. Lineární znázornění jsou často idealizací, protože skutečné vztahy nejsou lineární. +more V takovém případě jsou charakteristické křivky mimořádně důležité.

Vztah mezi I a U diody má přibližně exponenciální rostoucí průběh. Pokud se jako parametr přidá teplota diody, dostaneme pole charakteristických křivek s několika voltampérovými charakteristikami pro zvolené teploty.

Hodnoty některých elektronických součástek lze měnit ovládacím prvkem mechanickým otáčením nebo posouváním. Patří k nim například proměnné rezistory dostupné jako proměnný rezistor a potenciometr. +more Jejich charakteristická křivka vyjadřuje hodnotu odporu R v závislosti na pozici (úhlu natočení) \alpha hřídele. Kromě lineárními charakteristická křivka s \alpha \sim R existují také pozitivní-logaritmické (počínaje od \alpha=0 se odpor mění zpočátku pouze málo) a negativně logaritmické (počínaje od \alpha=0 se odpor mění zpočátku velmi rychle). Pro řízení hlasitosti se používají potenciometry s pozitivně logaritmickou charakteristickou křivkou (požadovaný vztah je \alpha\sim\log(R/R_\mathrm{min})), který odpovídá logaritmickému průběhu citlivosti lidského sluchu.

V řídicí technice existují charakteristické křivky, které popisují statické chování systému, a také křivky pro jednotlivé součástky. Například pro regulačního ventilu existují kromě lineárních také ekviprocentní charakteristické křivky, jejichž zakřivení zakřivení je opačné než zakřivení nelineární charakteristické křivky řízeného systému. +more „Ekviprocentní“ znamená, že stejné změny zdvihu způsobí stejné relativní změny průtoku (jako procento aktuálního průtoku).

V digitální technice se používají kvantizační charakteristiky se schodovitým průběhem. Kromě lineární kvantizační charakteristiky s kroky stejné šířky v celém rozsahu znázorněných parametrů existují také nelineární charakteristické křivky s jemnějšími kroky pro menší signály.

Alternativy

Místo charakteristických křivek je možné používat:

Zvětšení výřezu: U součástek s nelineární charakteristickou křivkou se často používá pouze malé odchylky od pracovního bodu, aby vztah mezi vstupní a výstupní veličinou byl přibližně lineární, a bylo možné použít model malého signálu.

Tabulka: U elektronických regulátorů a mikrořadičů jsou charakteristické křivky nebo jejich pole často uložené jako tabelované hodnoty nebo jako analytické funkce pro řízení komplexních procesů. Použití je mapové řízení z spalovacích motorů, pro které je mapa motoru diskretizována. +more Pro získání hodnot mezi tabelovanými hodnotami se zpravidla provádí lineární interpolace.

Funkce: Charakteristické křivky napětí-teplota termočlánků jsou v normách uváděny pomocí funkcí. Ty jsou však pro upotřebení bez pomoci počítače tak složité, že se používají dodatečné tabulky.

Paralelní projekce

+moresvg|náhled'>Qualitatives p-v-T-graf pro voda Příkladem paralelní projekce je fázový digram vody, který zachycuje vztah mezi tlakem p, specifickým objemem v a teplotou T. Pro několik zvolených teplot jsou uvedeny charakteristické křivky p(v), udávající vztah mezi p a v.

Na webu Porýnsko-Vestfálské technické univerzity v Cáchách lze nalézt podrobnější diagram (bez anomálie vody), kde jsou znázorněny také charakteristické křivky v(T) při konstantním p zadaném jako parametr.

Odkazy

Reference

Související články

Voltampérová charakteristika * Časově proudová charakteristika * Strmost * Charakteristická křivka ventilátoru

Kategorie:Teorie řízení Kategorie:Technické kreslení Kategorie:Diagramy