Az automatizálás alapelemei

Bármely automatikus eszköz egymáshoz kapcsolódó elemekből áll, amelyek feladata a kapott jel minőségi vagy mennyiségi átalakítása.

Automatizálási elem — Egy automatikus vezérlőrendszer berendezésének része, amelyben a fizikai mennyiségek minőségi vagy mennyiségi transzformációját hajtják végre. Az automatizálási elem a fizikai mennyiségek átalakítása mellett arra szolgál, hogy az előző elemről a következőre továbbítsa a jelet.

Az automata rendszerekbe beépített elemek különféle funkciókat látnak el, és funkcionális rendeltetésüktől függően észlelő, átalakító, végrehajtó, beállító és javító szervekre (elemekre), valamint jelek összeadását és kivonását szolgáló elemekre oszlanak.

Érzékelő szervek (érzékszervek) Úgy tervezték, hogy mérjék és átalakítsák a vezérlőobjektum ellenőrzött vagy ellenőrzött értékét olyan jellé, amely alkalmas átvitelre és további feldolgozásra.

Példák: érzékelők hőmérséklet (termoelemek, termisztorok), páratartalom, sebesség, erő stb. mérésére.

Erősítők (elemek), erősítők — olyan eszközök, amelyek a jel fizikai természetének megváltoztatása nélkül csak erősítést produkálnak, pl. a szükséges értékre növelve. Az automata rendszerek mechanikus, hidraulikus, elektronikus, mágneses, elektromechanikus (elektromágneses relék, mágneses indítók), elektromos gépi erősítőket stb.

Átalakító szervek (elemek) az egyik fizikai természetű jelek átalakítása más fizikai természetű jelekké a további átvitel és feldolgozás kényelme érdekében.

Példák: Nem elektromos-elektromos átalakítók.

Végrehajtó szervek (elemek) célja, hogy módosítsa a vezérlő objektumon végzett vezérlőművelet értékét, ha az objektum egy egység a vezérlő szervezettel, vagy a vezérlő szervezet bemeneti értékeinek (koordinátáinak) megváltoztatására szolgál, amelyeket szintén elemnek kell tekinteni. automata rendszerek. A működési és kialakítási elv szerint a végrehajtó és szabályozó elemek változatosak.

Példák: fűtőelemek hőmérséklet-szabályozó rendszerekben, elektromos működtetésű szelepek és szelepek folyadék- és gázszabályozó rendszerekben stb.

Irányító testületek (elemek) úgy vannak kialakítva, hogy beállítsák a vezérelt változó kívánt értékét.

Javító testek (elemek) az automatikus rendszerek javítására szolgálnak működésük javítása érdekében.

Az automatizálási elemek által ellátott funkcióktól függően érzékelőkre, erősítőkre, stabilizátorokra, relékre, elosztókra, motorokra stb.

Érzékelő (mérőtest, érzékelőelem) - olyan elem, amely az egyik fizikai mennyiséget egy másikká alakítja, kényelmesebb az automata készülékben való használatra.

A legelterjedtebbek azok az érzékelők, amelyek nem elektromos mennyiségeket (hőmérséklet, nyomás, áramlás stb.) alakítanak át elektromossá. Ezek között vannak parametrikus és generátoros érzékelők.

A paraméteres érzékelők azok, amelyek a mért értéket az elektromos áramkör paraméterévé alakítják át - áram, feszültség, ellenállás stb.

Például egy hőmérsékletérintkezős érzékelő a hőmérséklet változását az elektromos áramkör ellenállásának változásává alakítja át az érintkezők zárt állapotában lévő minimumról a végtelenül magasra, amikor az érintkezők nyitva vannak. Ez az elem egy háztartási vasalókba szerelt hőmérséklet-érzékelő.

Rizs. 1. A fűtési hőmérséklet termikus érintkezéssel történő szabályozásának sémája

Hideg vasalóban a hőmérsékletváltozásra érzékeny hőérintkező bezárul, a vasaló bekapcsolásakor áram folyik át a fűtőelemen, ami felmelegíti.Amikor a vasaló lemeze eléri az érintkezési hőmérsékletet, kinyitja és leválasztja a fűtőelemet a hálózatról.

A generátort érzékelőnek nevezzük, amely a mért értéket EMF-vé alakítja, például egy voltmérővel együtt használt hőelem a hőmérséklet mérésére. Az ilyen hőelem végein lévő emf arányos a hideg és meleg csomópontok közötti hőmérséklet-különbséggel.

Rizs. 2. Hőelemes készülék

A hőelem szerkezete és működési elve. A hőelem munkateste egy érzékeny elem, amely a 11 végén összehegesztett két különböző termoelektródából 9 áll, amely egy forró kötés.A termoelektródák teljes hosszukban le vannak választva az 1 szigetelők segítségével, és a 10 védőszerelvényekbe helyezve. Az elem szabad végei a 4 fejben található hőelem 7 érintkezőihez csatlakoznak, amely 6 fedéllel van lezárva 5 tömítéssel. A pozitív termoelektróda egy «+» jelű érintkezőhöz csatlakozik.

A 9 termoelektróda hüvelyek tömítése 8 epoxivegyülettel történik. A termoelem munkavégét a védőerősítéstől egy kerámia hegy választja el, amely egyes kialakításoknál hiányozhat a hőtehetetlenség csökkentése érdekében. A hőelemeknek lehet egy 2 csonkja a helyszíni felszereléshez és egy 3 csatlakozó a mérők csatlakozóvezetékeibe való bejutáshoz.

Olvasson többet a hőelemek osztályozásáról, eszközéről és működési elvéről ebben a cikkben: Termoelektromos átalakítók

A paraméteres és a generátoros érzékelők közötti különbségek

A paraméteres érzékelőknél a bemeneti jel az érzékelő minden paraméterét (ellenállás, kapacitás, induktivitás) és a kimeneti jelét ennek megfelelően változtatja. Működésükhöz külső áramforrás szükséges. A generátorérzékelők EMF-et generálnak a bemeneti jel hatására, és nem igényelnek további áramforrást.

A különböző típusú érzékelőkről itt olvashat bővebben: potenciométer érzékelők, induktív érzékelők

Egyéb automatizálási elemek

Erősítő – olyan elem, amelyben a bemeneti és kimeneti mennyiségek azonos fizikai természetűek, de mennyiségileg átalakulnak. Az erősítő hatást az áramforrás energiájának felhasználásával érik el.Az elektromos erősítőkben megkülönböztetünk ku = Uout /Uin feszültségerősítést, ki=Iout/Azin áramerősítést és kstr=ktics teljesítményerősítést.

Bármely elektromos gép generátor szolgálhat erősítőként. A gerjesztés kis változása a kimeneti jel - terhelési áram vagy feszültség - jelentős változásához vezet. Az áramforrás egy motor, amely a generátort forgásba hozza.

Példák az elektromos meghajtásban korábban aktívan használt erősítőkre: elektromos gépi erősítők, mágneses erősítők… Jelenleg az erősítőket és konvertereket aktívan használják erre a célra. tirisztorok és nagy kapcsolási frekvenciájú tranzisztorok.

Stabilizátor - egy automatizálási elem, amely a kimeneti érték szinte állandó értékét biztosítja, ha a bemeneti érték a megadott határokon belül változik. A stabilizátor fő jellemzője a stabilizációs együttható, amely azt jelzi, hogy a bemeneti érték relatív változása hányszor nagyobb, mint a kimeneti érték relatív változása. Az elektromos berendezésekben áram- és feszültségstabilizátorokat használnak.

A stabilizátorokról itt olvashat bővebben: Ferrorezonáns feszültségstabilizátorok és Elektronikus feszültségstabilizátorok

Relé - olyan elem, amelyben egy bizonyos bemeneti érték elérésekor a kimeneti érték hirtelen megváltozik. A relék a bemeneti érték bizonyos értékeinek rögzítésére, a jel felerősítésére és a jel egyidejű továbbítására szolgálnak több, egymással nem összefüggő áramkörhöz. A leggyakoribbak a különféle kivitelek. elektromágneses vezérlő relé.

Elosztó – egy automatizálási elem, amely a jelátviteli áramkörök alternatív kapcsolását biztosítja. Az elosztást leggyakrabban elektromos áramkörökben használják. A forgalmazóra példa a lépéskereső.

Motor - olyan mechanizmus, amely bizonyos energiát mechanikai energiává alakít át. Az elektromos motorokat leggyakrabban automatizálási berendezésekben használják, de alkalmaznak pneumatikusokat is. Az automatizálásban a leggyakoribb ilyen típusú eszközök léptetőmotorok.

Adó – olyan eszköz, amely az egyik mennyiséget a másikba alakítja át, kényelmes kommunikációs csatornán keresztül történő továbbításhoz. A fő funkción túl az adó általában az átváltott érték kódolását végzi, ami lehetővé teszi a kommunikációs csatornák hatékony használatát és csökkenti az interferencia hatását a továbbított jelre.

Vevő - olyan eszköz, amely a kommunikációs csatornán vett jelet az automatizálási rendszer elemei által érzékelhető értékké alakítja. Ha a jelet az átvitel során kódolják, akkor a vevőegységben dekóder található. A vevőket és adókat aktívan használják távirányító és távjelző rendszerek.