Základné prvky automatizácie

Akékoľvek automatické zariadenie pozostáva zo vzájomne prepojených prvkov, ktorých úlohou je kvalitatívne alebo kvantitatívne transformovať signál, ktorý prijímajú.

Prvok automatizácie — Je súčasťou zariadenia automatického riadiaceho systému, v ktorom sa vykonávajú kvalitatívne alebo kvantitatívne transformácie fyzikálnych veličín. Okrem prevodu fyzikálnych veličín slúži automatizačný prvok na prenos signálu z predchádzajúceho prvku na nasledujúci.

Prvky zahrnuté v automatických systémoch vykonávajú rôzne funkcie a v závislosti od ich funkčného účelu sa delia na orgány (prvky) na vnímanie, transformáciu, vykonávanie, nastavovanie a korekciu, ako aj prvky na pridávanie a odčítavanie signálov.

Vnímavé orgány (zmyslové prvky) sú určené na meranie a prevod riadenej alebo riadenej hodnoty riadiaceho objektu na signál vhodný na prenos a ďalšie spracovanie.

Príklady: snímače na meranie teploty (termočlánky, termistory), vlhkosti, rýchlosti, sily atď.

Zosilňovače (prvky), zosilňovače — zariadenia, ktoré bez zmeny fyzikálnej povahy signálu vytvárajú len zosilnenie, t.j. zvýšenie na požadovanú hodnotu. Automatické systémy využívajú mechanické, hydraulické, elektronické, magnetické, elektromechanické (elektromagnetické relé, magnetické štartéry), elektrické strojové zosilňovače atď.

Transformujúce orgány (prvky) konvertovanie signálov jednej fyzickej povahy na signály inej fyzickej povahy pre pohodlie pri ďalšom prenose a spracovaní.

Príklady: Neelektrické meniče na elektrické.

Výkonné orgány (prvky) sú určené na zmenu hodnoty riadiacej akcie na riadiacom objekte, ak je objekt jednou jednotkou s riadiacim orgánom, alebo na zmenu vstupných hodnôt (súradníc) riadiaceho orgánu, ktoré je tiež potrebné považovať za prvok automatických systémov. Podľa princípu fungovania a dizajnu sú výkonné a regulačné prvky rôznorodé.

Príklady: vykurovacie články v systémoch regulácie teploty, elektricky ovládané ventily a ventily v systémoch regulácie kvapalín a plynov atď.

Riadiace orgány (prvky) sú určené na nastavenie požadovanej hodnoty regulovanej veličiny.

Korekčné orgány (prvky) slúžia na korekciu automatických systémov s cieľom zlepšiť ich fungovanie.

V závislosti od funkcií vykonávaných automatizačnými prvkami ich možno rozdeliť na snímače, zosilňovače, stabilizátory, relé, rozvádzače, motory atď.

Senzor (meracie teleso, senzorový prvok) — prvok, ktorý premieňa jednu fyzikálnu veličinu na inú, vhodnejšiu na použitie v automatickom zariadení.

Najbežnejšie snímače sú tie, ktoré premieňajú neelektrické veličiny (teplota, tlak, prietok a pod.) na elektrické. Medzi nimi sú parametrické a generátorové snímače.

Parametrické snímače sú tie, ktoré premieňajú nameranú hodnotu na parameter elektrického obvodu — prúd, napätie, odpor atď.

Napríklad teplotný kontaktný snímač premieňa zmenu teploty na zmenu odporu elektrického obvodu z minima, keď sú kontakty zatvorené, na nekonečne vysoký, keď sú kontakty otvorené. Táto položka je snímač teploty inštalovaný v žehličkách pre domácnosť.

Ryža. 1. Schéma regulácie teploty vykurovania tepelným kontaktom

V studenej žehličke sa zopne tepelný kontakt citlivý na zmeny teploty a pri zapnutí žehličky preteká výhrevným telesom prúd, ktorý ho zohreje.Keď doska žehličky dosiahne kontaktnú teplotu, otvára a odpája vykurovacie teleso od siete.

Generátor sa nazýva snímač, ktorý prevádza nameranú hodnotu na EMF, napríklad termočlánok používaný v spojení s voltmetrom na meranie teploty. EMF na koncoch takéhoto termočlánku je úmerné teplotnému rozdielu medzi studenými a horúcimi spojmi.

Ryža. 2. Termočlánkové zariadenie

Zariadenie a princíp činnosti termočlánku. Pracovné teleso termočlánku je citlivý prvok pozostávajúci z dvoch rôznych termoelektród 9 zvarených dohromady na konci 11, ktorý je horúcim spojom.Termoelektródy sú po celej dĺžke izolované pomocou izolátorov 1 a umiestnené v ochranných armatúrach 10. Voľné konce prvku sú spojené s kontaktmi 7 termočlánku umiestneného v hlave 4, ktorá je uzavretá krytom 6 s tesnením 5 Kladná termoelektróda je pripojená ku kontaktu so znamienkom «+».

Utesnenie termoelektródových objímok 9 je uskutočnené pomocou epoxidovej zmesi 8. Pracovný koniec termočlánku je izolovaný od ochrannej výstuže keramickým hrotom, ktorý môže pri niektorých konštrukciách chýbať, aby sa znížila tepelná zotrvačnosť. Termočlánky môžu mať vsuvku 2 na montáž na mieste a vsuvku 3 na vstup do spojovacích vodičov meračov.

Prečítajte si viac o klasifikácii, zariadení a princípe činnosti termočlánkov v tomto článku: Termoelektrické meniče

Rozdiely medzi parametrickými a generátorovými snímačmi

V parametrických snímačoch mení vstupný signál každý parameter snímača (odpor, kapacita, indukčnosť) a zodpovedajúcim spôsobom jeho výstupný signál. Na ich prevádzku je potrebný externý zdroj energie. Senzory generátora generujú EMF pôsobením vstupného signálu a nevyžadujú ďalší zdroj energie.

Prečítajte si viac o rôznych typoch senzorov tu: potenciometrové snímače, indukčné snímače

Ďalšie prvky automatizácie

Zosilňovač — prvok, v ktorom majú vstupné a výstupné veličiny rovnakú fyzikálnu povahu, ale sú kvantitatívne transformované. Efekt zosilnenia sa dosiahne využitím energie zdroja energie.V elektrických zosilňovačoch sa rozlišuje napäťové zosilnenie ku = Uout /Uin, prúdové zosilnenie ki=Iout/Azin a výkonové zosilnenie kstr=ktics.

Ako zosilňovač môže slúžiť akýkoľvek generátor elektrického stroja. Malá zmena budenia v ňom vedie k výraznej zmene výstupného signálu - záťažového prúdu alebo napätia. Zdrojom energie je motor, ktorý poháňa generátor do rotácie.

Príklady zosilňovačov predtým aktívne používaných v elektrickom pohone: zosilňovače elektrických strojov, magnetické zosilňovače… V súčasnosti sa na tieto účely aktívne využívajú zosilňovače a prevodníky. tyristory a tranzistory s vysokou spínacou frekvenciou.

Stabilizátor - automatizačný prvok, ktorý poskytuje takmer konštantnú hodnotu výstupnej hodnoty, keď sa vstupná hodnota mení v stanovených medziach. Hlavnou charakteristikou stabilizátora je stabilizačný koeficient, ktorý udáva, koľkokrát je relatívna zmena vstupnej hodnoty väčšia ako relatívna zmena výstupnej hodnoty. V elektrických zariadeniach sa používajú stabilizátory prúdu a napätia.

Prečítajte si viac o stabilizátoroch tu: Ferorezonančné stabilizátory napätia a Elektronické stabilizátory napätia

Relé - prvok, v ktorom sa pri dosiahnutí určitej vstupnej hodnoty náhle zmení výstupná hodnota. Relé slúžia na fixáciu určitých hodnôt vstupnej hodnoty, zosilnenie signálu a súčasný prenos signálu do niekoľkých elektricky nesúvisiacich obvodov. Najbežnejšie sú rôzne prevedenia elektromagnetické ovládacie relé.

Distribútor — automatizačný prvok, ktorý zabezpečuje alternatívne spínanie obvodov prenosu signálu. Rozvod sa najčastejšie používa v elektrických obvodoch. Príkladom distribútora je krokový vyhľadávač.

Motor — mechanizmus, ktorý premieňa určitú energiu na mechanickú energiu. Elektromotory sa najčastejšie používajú v automatizačných zariadeniach, ale používajú sa aj pneumatické. V automatizácii sú najbežnejšie zariadenia tohto typu krokové motory.

Vysielač — zariadenie určené na prevod jedného množstva na iné, vhodné na prenos cez komunikačný kanál. Okrem hlavnej funkcie vysielač zvyčajne vykonáva kódovanie prevádzanej hodnoty, čo umožňuje efektívne využívať komunikačné kanály a znižovať vplyv rušenia na prenášaný signál.

Prijímač — zariadenie, ktoré konvertuje prijatý signál na komunikačnom kanáli na hodnotu vhodnú na vnímanie prvkami automatizačného systému. Ak je signál počas prenosu zakódovaný, v prijímači je zahrnutý dekodér. Prijímače a vysielače sa aktívne používajú v diaľkové ovládanie a telesignalizačné systémy.