Osnovni elementi avtomatizacije

Vsaka avtomatska naprava je sestavljena iz med seboj povezanih elementov, katerih naloga je kvalitativno ali kvantitativno preoblikovati signal, ki ga prejmejo.

Element avtomatizacije — Je del naprave avtomatskega krmilnega sistema, v katerem se izvajajo kvalitativne ali kvantitativne transformacije fizikalnih veličin. Poleg pretvorbe fizikalnih veličin element avtomatizacije služi za prenos signala od prejšnjega elementa do naslednjega.

Elementi, vključeni v avtomatske sisteme, opravljajo različne funkcije in so glede na njihov funkcionalni namen razdeljeni na organe za zaznavanje, preoblikovanje, izvajanje, prilagajanje in popravljanje (elemente) ter elemente za dodajanje in odštevanje signalov.

Zaznavni organi (čutni elementi) so zasnovani za merjenje in pretvorbo nadzorovane ali nadzorovane vrednosti nadzornega objekta v signal, primeren za prenos in nadaljnjo obdelavo.

Primeri: senzorji za merjenje temperature (termoelementi, termistorji), vlage, hitrosti, sile itd.

Ojačevalniki (elementi), ojačevalniki — naprave, ki brez spreminjanja fizikalne narave signala proizvajajo le ojačanje, tj. povečanje na zahtevano vrednost. Avtomatski sistemi uporabljajo mehanske, hidravlične, elektronske, magnetne, elektromehanske (elektromagnetni releji, magnetni zaganjalniki), ojačevalnike električnih strojev itd.

Transformacijski organi (elementi) pretvarjanje signalov ene fizične narave v signale druge fizične narave za udobje pri nadaljnjem prenosu in obdelavi.

Primeri: neelektrični pretvorniki v električno.

Izvršilni organi (elementi) so namenjene spreminjanju vrednosti krmilnega delovanja na krmilnem objektu, če je objekt ena enota z krmilnim organom, ali spreminjanju vhodnih vrednosti (koordinat) krmilnega organa, ki jih je prav tako treba obravnavati kot element. avtomatskih sistemov. Po principu delovanja in oblikovanja so izvršilni in regulacijski elementi raznoliki.

Primeri: grelni elementi v sistemih za regulacijo temperature, električno gnani ventili in ventili v sistemih za regulacijo tekočin in plinov itd.

Vodstveni organi (elementi) so zasnovani za nastavitev zahtevane vrednosti krmiljene spremenljivke.

Korektivna telesa (elementi) služijo za popravljanje avtomatskih sistemov za izboljšanje njihovega delovanja.

Glede na funkcije, ki jih opravljajo elementi avtomatizacije, jih lahko razdelimo na senzorje, ojačevalnike, stabilizatorje, releje, razdelilnike, motorje itd.

Senzor (merilno telo, senzorski element) - element, ki pretvori eno fizikalno količino v drugo, bolj priročno za uporabo v avtomatski napravi.

Najpogostejši senzorji so tisti, ki pretvarjajo neelektrične veličine (temperatura, tlak, pretok itd.) v električne. Med njimi so parametrični in generatorski senzorji.

Parametrični senzorji so tisti, ki izmerjeno vrednost pretvorijo v parameter električnega tokokroga — tok, napetost, upor itd.

Na primer, temperaturni kontaktni senzor pretvori spremembo temperature v spremembo upora električnega tokokroga od najmanjše, ko so kontakti zaprti, do neskončno visoke, ko so kontakti odprti. Ta element je temperaturni senzor, nameščen v gospodinjskih likalnikih.

riž. 1. Shema regulacije temperature ogrevanja s termičnim kontaktom

Pri hladnem likalniku se termični kontakt, ki je občutljiv na temperaturne spremembe, zapre, ob vklopu likalnika pa skozi grelno telo steče tok, ki ga segreje.Ko plošča likalnika doseže kontaktno temperaturo, odpre in izključi grelni element iz omrežja.

Generator se imenuje senzor, ki pretvarja izmerjeno vrednost v EMF, na primer termoelement, ki se uporablja v povezavi z voltmetrom za merjenje temperature. Emf na koncih takega termočlena je sorazmeren temperaturni razliki med hladnim in vročim spojem.

riž. 2. Naprava s termočlenom

Naprava in princip delovanja termoelementa. Delovno telo termočlena je občutljiv element, sestavljen iz dveh različnih termoelektrod 9, ki sta na koncu 11 zvarjeni skupaj, kar je vroč spoj.Termoelektrode so po celotni dolžini izolirane z izolatorji 1 in nameščene v zaščitne armature 10. Prosti konci elementa so povezani s kontakti 7 termočlena, ki se nahajajo v glavi 4, ki je zaprta s pokrovom 6 s tesnilom 5. Pozitivna termoelektroda je povezana s kontaktom z znakom «+».

Tesnjenje tulcev termoelektrode 9 se izvede z uporabo epoksidne spojine 8. Delovni konec termoelementa je izoliran od zaščitne ojačitve s keramično konico, ki lahko manjka v nekaterih izvedbah za zmanjšanje toplotne vztrajnosti. Termoelementi imajo lahko nastavek 2 za montažo na terenu in nastavek 3 za vstop v povezovalne žice števcev.

Preberite več o razvrstitvi, napravi in ​​principu delovanja termočlenov v tem članku: Termoelektrični pretvorniki

Razlike med parametričnimi in generatorskimi senzorji

Pri parametričnih senzorjih vhodni signal ustrezno spremeni vsak parameter senzorja (upor, kapacitivnost, induktivnost) in njegov izhodni signal. Za njihovo delovanje je potreben zunanji vir napajanja. Senzorji generatorja ustvarjajo EMF pod vplivom vhodnega signala in ne potrebujejo dodatnega vira energije.

Preberite več o različnih vrstah senzorjev tukaj: potenciometrski senzorji, induktivni senzorji

Drugi elementi avtomatizacije

Ojačevalnik - element, v katerem imata vhodna in izhodna količina enako fizično naravo, vendar sta kvantitativno transformirani. Učinek ojačanja se doseže z uporabo energije vira energije.Pri električnih ojačevalnikih ločimo napetostno ojačenje ku = Uout /Uin, tokovno ojačenje ki=Iout/Azin in močnostno ojačenje kstr=ktics.

Vsak generator električnega stroja lahko služi kot ojačevalnik. Majhna sprememba vzbujanja v njem povzroči znatno spremembo izhodnega signala - obremenitveni tok ali napetost. Vir energije je motor, ki poganja generator v vrtenje.

Primeri ojačevalnikov, ki so se prej aktivno uporabljali v električnem pogonu: električni strojni ojačevalniki, magnetni ojačevalci… Trenutno se za te namene aktivno uporabljajo ojačevalniki in pretvorniki. tiristorji in tranzistorji z visoko preklopno frekvenco.

Stabilizator - element avtomatizacije, ki zagotavlja skoraj konstantno vrednost izhodne vrednosti, ko se vhodna vrednost spremeni v določenih mejah. Glavna karakteristika stabilizatorja je stabilizacijski koeficient, ki pove, kolikokrat je relativna sprememba vhodne vrednosti večja od relativne spremembe izhodne vrednosti. V električnih napravah se uporabljajo stabilizatorji toka in napetosti.

Več o stabilizatorjih preberite tukaj: Feroresonančni stabilizatorji napetosti in Elektronski stabilizatorji napetosti

Rele - element, v katerem se, ko je dosežena določena vhodna vrednost, izhodna vrednost nenadoma spremeni. Releji se uporabljajo za fiksiranje določenih vrednosti vhodne vrednosti, ojačanje signala in hkratni prenos signala v več električno nepovezanih vezij.Najpogostejši so različni modeli elektromagnetni krmilni rele.

Razdelilnik — element avtomatizacije, ki omogoča alternativno preklapljanje tokokrogov za prenos signala. Distribucija se najpogosteje uporablja v električnih tokokrogih. Primer razdelilnika je iskalnik korakov.

Motor — mehanizem, ki pretvarja nekaj energije v mehansko. V napravah za avtomatizacijo se najpogosteje uporabljajo elektromotorji, uporabljajo pa se tudi pnevmatski. V avtomatizaciji so najpogostejše naprave te vrste koračni motorji.

Oddajnik - naprava, zasnovana za pretvorbo ene količine v drugo, primerna za prenos po komunikacijskem kanalu. Poleg glavne funkcije oddajnik običajno izvaja kodiranje pretvorjene vrednosti, kar omogoča učinkovito uporabo komunikacijskih kanalov in zmanjšanje vpliva motenj na oddani signal.

Sprejemnik - naprava, ki prejeti signal na komunikacijskem kanalu pretvori v vrednost, ki je primerna za zaznavanje elementov avtomatskega sistema. Če je signal med prenosom kodiran, je v sprejemnik vključen dekoder. Sprejemniki in oddajniki se aktivno uporabljajo v sistemi za daljinsko vodenje in telesignalizacijo.