Grunnleggende elementer i automatisering

Enhver automatisk enhet består av sammenkoblede elementer hvis oppgave er å kvalitativt eller kvantitativt transformere signalet de mottar.

Automatiseringselement — Det er en del av enheten til et automatisk kontrollsystem der det utføres kvalitative eller kvantitative transformasjoner av fysiske mengder. I tillegg til konvertering av fysiske mengder, tjener automatiseringselementet til å overføre et signal fra det forrige elementet til det neste.

Elementene som inngår i de automatiske systemene utfører ulike funksjoner og er, avhengig av deres funksjonelle formål, delt inn i å oppfatte, transformere, utføre, justere og korrigere organer (elementer), samt elementer for å addere og subtrahere signaler.

Persepsjonsorganer (sanseelementer) er designet for å måle og konvertere en kontrollert eller kontrollert verdi av kontrollobjektet til et signal som er praktisk for overføring og videre behandling.

Eksempler: sensorer for måling av temperatur (termoelementer, termistorer), fuktighet, hastighet, kraft, etc.

Forsterkere (elementer), forsterkere — enheter som, uten å endre den fysiske karakteren til signalet, kun produserer forsterkning, dvs. øke den til ønsket verdi. Automatiske systemer bruker mekaniske, hydrauliske, elektroniske, magnetiske, elektromekaniske (elektromagnetiske releer, magnetiske startere), elektriske maskinforsterkere, etc.

Transformerende organer (elementer) konvertere signaler av en fysisk natur til signaler av en annen fysisk natur for enkelhets skyld i videre overføring og prosessering.

Eksempler: Ikke-elektriske til elektriske omformere.

Utøvende organer (elementer) er ment å endre verdien av kontrollhandlingen på kontrollobjektet, hvis objektet er en enhet med kontrollorganet, eller å endre inngangsverdiene (koordinatene) til kontrollorganet, som også bør betraktes som et element av automatiske systemer. I henhold til prinsippet om drift og design er de utøvende og regulerende elementene mangfoldige.

Eksempler: varmeelementer i temperaturreguleringssystemer, elektrisk betjente ventiler og ventiler i væske- og gassreguleringssystemer mv.

Styrende organer (elementer) er utformet for å angi den nødvendige verdien for den kontrollerte variabelen.

Korrigerende organer (elementer) tjene til å korrigere automatiske systemer for å forbedre deres drift.

Avhengig av funksjonene som utføres av automatiseringselementer, kan de deles inn i sensorer, forsterkere, stabilisatorer, releer, fordelere, motorer, etc.

Sensor (målelegeme, sensorelement) - et element som konverterer en fysisk mengde til en annen, mer praktisk for bruk i en automatisk enhet.

De vanligste sensorene er de som konverterer ikke-elektriske størrelser (temperatur, trykk, strømning osv.) til elektriske. Blant dem er det parametriske og generatorsensorer.

Parametriske sensorer er de som konverterer den målte verdien til en parameter for den elektriske kretsen - strøm, spenning, motstand, etc.

For eksempel konverterer en temperaturkontaktsensor en endring i temperaturen til en endring i elektrisk kretsmotstand fra et minimum når kontaktene er lukket til uendelig høy når kontaktene er åpne. Denne gjenstanden er en temperatursensor installert i husholdningsjern.

Ris. 1. Skjema for regulering av oppvarmingstemperatur ved termisk kontakt

I et kaldt strykejern lukkes den termiske kontakten, som er følsom for temperaturendringer, og når strykejernet slås på går det en strøm gjennom varmeelementet som varmer det opp.Når platen til strykejernet når kontakttemperaturen. den åpner og kobler varmeelementet fra nettverket.

En generator kalles en sensor som konverterer den målte verdien til EMF, for eksempel et termoelement som brukes i forbindelse med et voltmeter for å måle temperatur. Emf ved endene av et slikt termoelement er proporsjonal med temperaturforskjellen mellom de kalde og varme kryssene.

Ris. 2. Termoelementenhet

Enheten og prinsippet for drift av termoelementet. Termoelementets arbeidslegeme er et følsomt element som består av to forskjellige termoelektroder 9 sveiset sammen i enden 11, som er en varm skjøt.Termoelektrodene er isolert langs hele lengden ved hjelp av isolatorer 1 og plassert i beskyttende beslag 10. De frie endene av elementet er koblet til kontaktene 7 på termoelementet plassert i hodet 4, som er lukket med et deksel 6 med en pakning 5 Den positive termoelektroden er koblet til en kontakt med et «+»-tegn.

Forseglingen av termoelektrodehylsene 9 utføres ved bruk av en epoksyforbindelse 8. Arbeidsenden av termoelementet er isolert fra den beskyttende armeringen med en keramisk spiss, som kan mangle i noen design for å redusere termisk treghet. Termoelementer kan ha en nippel 2 for feltmontering og en nippel 3 for å gå inn i målernes koblingsledninger.

Les mer om klassifisering, enhet og prinsipp for drift av termoelementer i denne artikkelen: Termoelektriske omformere

Forskjeller mellom parametriske og generatorsensorer

I parametriske sensorer endrer inngangssignalet hver parameter til sensoren (motstand, kapasitans, induktans) og utgangssignalet tilsvarende. En ekstern strømkilde er nødvendig for deres drift. Generatorsensorer genererer EMF under påvirkning av inngangssignalet og krever ikke en ekstra strømkilde.

Les mer om de ulike sensortypene her: potensiometer sensorer, induktive sensorer

Andre automatiseringselementer

Forsterker - et element der inngangs- og utgangsmengdene har samme fysiske natur, men er kvantitativt transformert. Forsterkningseffekten oppnås ved å bruke energien til strømkilden.I elektriske forsterkere skilles spenningsforsterkning ku = Uout /Uin, strømforsterkning ki=Iout/Azin og effektforsterkning kstr=ktics.

Enhver elektrisk maskingenerator kan tjene som en forsterker. En liten endring i eksitasjon i den fører til en betydelig endring i utgangssignalet - belastningsstrøm eller spenning. Strømkilden er en motor som driver generatoren til rotasjon.

Eksempler på forsterkere som tidligere har vært aktivt brukt i elektrisk fremdrift: elektriske maskinforsterkere, magnetiske forsterkere… For tiden brukes forsterkere og omformere aktivt til disse formålene. tyristorer og høy svitsjefrekvens transistorer.

Stabilisator - et automatiseringselement som gir en nesten konstant verdi av utgangsverdien når inngangsverdien endres innenfor de angitte grensene. Hovedkarakteristikken til stabilisatoren er stabiliseringskoeffisienten, som indikerer hvor mange ganger den relative endringen av inngangsverdien er større enn den relative endringen av utgangsverdien. Strøm- og spenningsstabilisatorer brukes i elektriske enheter.

Les mer om stabilisatorer her: Ferroresonant spenningsstabilisatorer og Elektroniske spenningsstabilisatorer

Relé - et element der utgangsverdien endres brått når en viss inngangsverdi er nådd. Releer brukes til å fikse visse verdier av inngangsverdien, forsterke signalet og samtidig overføre signalet til flere elektrisk urelaterte kretser. Det vanligste er ulike design elektromagnetisk kontrollrelé.

Fordeler — et automatiseringselement som gir alternativ svitsjing av signaloverføringskretser. Distribusjon brukes oftest i elektriske kretser. Et eksempel på en distributør er en trinnsøker.

Motor - en mekanisme som konverterer noe energi til mekanisk energi. Elektriske motorer brukes oftest i automatiseringsenheter, men pneumatiske brukes også. I automatisering er de vanligste enhetene av denne typen trinnmotorer.

Sender - en enhet designet for å konvertere en mengde til en annen, praktisk for overføring over en kommunikasjonskanal. I tillegg til hovedfunksjonen utfører senderen vanligvis koding av den konverterte verdien, noe som gjør det mulig å bruke kommunikasjonskanaler effektivt og redusere påvirkningen av interferens på det overførte signalet.

Mottaker — en enhet som konverterer det mottatte signalet på kommunikasjonskanalen til en verdi som er praktisk for oppfatning av elementene i automatiseringssystemet. Hvis signalet er kodet under overføring, er en dekoder inkludert i mottakeren. Mottakere og sendere brukes aktivt i telekontroll- og telesignalsystemer.