Elemente de bază ale automatizării

Orice dispozitiv automat este format din elemente interconectate a căror sarcină este să transforme calitativ sau cantitativ semnalul pe care îl primesc.

Element de automatizare — Face parte din dispozitivul unui sistem de control automat în care se efectuează transformări calitative sau cantitative ale mărimilor fizice. Pe lângă conversia mărimilor fizice, elementul de automatizare servește la transmiterea unui semnal de la elementul anterior la următorul.

Elementele cuprinse în sistemele automate îndeplinesc diverse funcții și, în funcție de scopul lor funcțional, se împart în organe (elemente) de percepere, transformare, execuție, reglare și corectare, precum și elemente de adunare și scădere a semnalelor.

Organe perceptive (elementele senzoriale) sunt concepute pentru a măsura și a converti o valoare controlată sau controlată a obiectului de control într-un semnal convenabil pentru transmisie și procesare ulterioară.

Exemple: senzori pentru măsurarea temperaturii (termocupluri, termistoare), umiditate, viteză, forță etc.

Amplificatoare (elemente), amplificatoare — dispozitive care, fără a modifica natura fizică a semnalului, produc doar amplificare, adică crescând-o la valoarea cerută. Sistemele automate folosesc amplificatoare mecanice, hidraulice, electronice, magnetice, electromecanice (relee electromagnetice, demaroare magnetice), mașini electrice etc.

Transformarea organelor (elementelor) conversia semnalelor de o natură fizică în semnale de altă natură fizică pentru comoditate în transmiterea și procesarea ulterioară.

Exemple: convertoare neelectrice în electrice.

Organe executive (elemente) sunt destinate să modifice valoarea acțiunii de control asupra obiectului de control, dacă obiectul este o unitate cu corpul de control, sau să modifice valorile de intrare (coordonatele) ale corpului de control, care ar trebui să fie, de asemenea, considerat un element. a sistemelor automate. Conform principiului de funcționare și proiectare, elementele executive și de reglementare sunt diverse.

Exemple: elemente de încălzire în sistemele de control al temperaturii, supape și supape acționate electric în sistemele de control al lichidelor și gazelor etc.

Organisme de conducere (Elemente) sunt concepute pentru a seta valoarea necesară a variabilei controlate.

Corpuri corective (elemente) servesc la corectarea sistemelor automate in vederea imbunatatirii functionarii acestora.

În funcție de funcțiile îndeplinite de elementele de automatizare, acestea pot fi împărțite în senzori, amplificatoare, stabilizatoare, relee, distribuitoare, motoare etc.

Senzor (corp de măsurare, element senzor) — un element care transformă o cantitate fizică în alta, mai convenabil pentru utilizare într-un dispozitiv automat.

Cei mai frecventi senzori sunt cei care convertesc marimi neelectrice (temperatura, presiune, debit etc.) in electrice. Printre aceștia se numără senzori parametrici și generatori.

Senzorii parametrici sunt cei care convertesc valoarea măsurată într-un parametru al circuitului electric - curent, tensiune, rezistență etc.

De exemplu, un senzor de contact de temperatură transformă o modificare a temperaturii într-o schimbare a rezistenței circuitului electric de la un minim atunci când contactele sunt închise la infinit de mare când contactele sunt deschise. Acest articol este un senzor de temperatură instalat în fierele de călcat de uz casnic.

Orez. 1. Schema de reglare a temperaturii de încălzire prin contact termic

Într-un fier de călcat rece, contactul termic, care este sensibil la schimbările de temperatură, se închide, iar când fierul de călcat este pornit, un curent trece prin elementul de încălzire, care îl încălzește. Când placa fierului de călcat atinge temperatura de contact, deschide și deconectează elementul de încălzire de la rețea.

Un generator se numește un senzor care convertește valoarea măsurată în EMF, de exemplu un termocuplu utilizat împreună cu un voltmetru pentru măsurarea temperaturii. FEM la capetele unui astfel de termocuplu este proporțională cu diferența de temperatură dintre joncțiunile reci și fierbinți.

Orez. 2. Dispozitiv de termocuplu

Dispozitivul și principiul de funcționare al termocuplului. Corpul de lucru al termocuplului este un element sensibil format din doi termoelectrozi diferiți 9 sudați împreună la capătul 11, care este o îmbinare fierbinte.Termoelectrozii sunt izolați pe toată lungimea cu ajutorul izolatorilor 1 și plasați în fitinguri de protecție 10. Capetele libere ale elementului sunt conectate la contactele 7 ale termocuplului situat în capul 4, care este închis cu un capac 6 cu o garnitură 5. Termoelectrodul pozitiv este conectat la un contact cu semnul «+».

Etanșarea manșoanelor termoelectrodului 9 se realizează folosind un compus epoxidic 8. Capătul de lucru al termocuplului este izolat de armătura de protecție cu un vârf ceramic, care poate lipsi în unele modele pentru a reduce inerția termică. Termocuplurile pot avea un niplu 2 pentru montarea pe teren și un niplu 3 pentru introducerea firelor de legătură ale contoarelor.

Citiți mai multe despre clasificarea, dispozitivul și principiul de funcționare a termocuplurilor în acest articol: Convertoare termoelectrice

Diferențele dintre senzorii parametrici și cei generatori

La senzorii parametrici, semnalul de intrare modifică fiecare parametru al senzorului (rezistență, capacitate, inductanță) și semnalul său de ieșire în consecință. Pentru funcționarea lor este necesară o sursă de alimentare externă. Senzorii generatorului generează EMF sub acțiunea semnalului de intrare și nu necesită o sursă de alimentare suplimentară.

Citiți mai multe despre diferitele tipuri de senzori aici: senzori potențiometru, senzori inductivi

Alte elemente de automatizare

Amplificator - un element în care mărimile de intrare și de ieșire au aceeași natură fizică, dar sunt transformate cantitativ. Efectul de amplificare se realizează prin utilizarea energiei sursei de alimentare.La amplificatoarele electrice se disting amplificarea de tensiune ku = Uout /Uin, amplificarea curentului ki=Iout/Azin și câștigul de putere kstr=ktics.

Orice generator de mașini electrice poate servi ca amplificator. O mică modificare a excitației în ea duce la o schimbare semnificativă a semnalului de ieșire - curent de sarcină sau tensiune. Sursa de alimentare este un motor care antrenează generatorul în rotație.

Exemple de amplificatoare utilizate anterior în mod activ în propulsia electrică: amplificatoare pentru mașini electrice, amplificatoare magnetice… În prezent, amplificatoarele și convertoarele sunt utilizate în mod activ în aceste scopuri. tiristoare și tranzistoare de înaltă frecvență de comutare.

Stabilizator - un element de automatizare care oferă o valoare aproape constantă a valorii de ieșire atunci când valoarea de intrare se modifică în limitele specificate. Principala caracteristică a stabilizatorului este coeficientul de stabilizare, care indică de câte ori este mai mare modificarea relativă a valorii de intrare decât modificarea relativă a valorii de ieșire. Stabilizatorii de curent și tensiune sunt utilizați în dispozitivele electrice.

Citiți mai multe despre stabilizatori aici: Stabilizatori de tensiune ferrorezonanți și Stabilizatoare electronice de tensiune

Releu - un element în care, atunci când se atinge o anumită valoare de intrare, valoarea de ieșire se modifică brusc. Releele sunt utilizate pentru a fixa anumite valori ale valorii de intrare, pentru a amplifica semnalul și pentru a transmite simultan semnalul către mai multe circuite nelegate din punct de vedere electric.Cele mai frecvente sunt diferite modele releu de control electromagnetic.

Distribuitor - un element de automatizare care oferă comutare alternativă a circuitelor de transmisie a semnalului. Distribuția este folosită cel mai adesea în circuitele electrice. Un exemplu de distribuitor este un pas de căutare.

Motor - un mecanism care transformă o parte din energie în energie mecanică. Motoarele electrice sunt cele mai des folosite în dispozitivele de automatizare, dar sunt folosite și cele pneumatice. În automatizare, cele mai comune dispozitive de acest tip sunt motoare pas cu pas.

Transmițător — un dispozitiv conceput pentru a converti o cantitate în alta, convenabil pentru transmisie printr-un canal de comunicație. Pe lângă funcția principală, emițătorul realizează de obicei codificarea valorii convertite, ceea ce face posibilă utilizarea eficientă a canalelor de comunicație și reducerea influenței interferențelor asupra semnalului transmis.

Receptor — un dispozitiv care convertește semnalul primit pe canalul de comunicație într-o valoare convenabilă pentru perceperea de către elementele sistemului de automatizare. Dacă semnalul este codificat în timpul transmisiei, un decodor este inclus în receptor. Receptoarele și transmițătoarele sunt utilizate în mod activ în sisteme de telecontrol și telesemnalizare.