Osnovni elementi automatizacije

Svaki automatski uređaj sastoji se od međusobno povezanih elemenata čija je zadaća kvalitativno ili kvantitativno transformirati signal koji primaju.

Element automatizacije — Dio je uređaja sustava automatskog upravljanja u kojem se provode kvalitativne ili kvantitativne transformacije fizikalnih veličina. Osim pretvorbe fizikalnih veličina, element automatizacije služi za prijenos signala s prethodnog elementa na sljedeći.

Elementi uključeni u automatske sustave obavljaju različite funkcije i, ovisno o njihovoj funkcionalnoj namjeni, dijele se na percipirajuće, transformirajuće, izvršne, prilagodbe i korekcijske organe (elemente), kao i elemente za dodavanje i oduzimanje signala.

Perceptivni organi (osjetni elementi) dizajnirani su za mjerenje i pretvaranje kontrolirane ili kontrolirane vrijednosti kontrolnog objekta u signal pogodan za prijenos i daljnju obradu.

Primjeri: senzori za mjerenje temperature (termoparovi, termistori), vlage, brzine, sile itd.

Pojačala (elementi), pojačala — uređaji koji, bez promjene fizičke prirode signala, proizvode samo pojačanje, tj. povećanje na potrebnu vrijednost. Automatski sustavi koriste mehanička, hidraulička, elektronička, magnetska, elektromehanička (elektromagnetski releji, magnetski starteri), pojačala električnih strojeva itd.

Transformirajući organi (elementi) pretvaranje signala jedne fizičke prirode u signale druge fizičke prirode radi lakšeg daljnjeg prijenosa i obrade.

Primjeri: neelektrični pretvarači u električni.

Izvršna tijela (elementi) namijenjeni su promjeni vrijednosti upravljačkog djelovanja na regulacijski objekt, ako je objekt jedna cjelina s regulacijskim tijelom, ili promjeni ulaznih vrijednosti (koordinata) regulacijskog tijela, koje također treba smatrati elementom automatskih sustava. Po principu rada i konstrukciji izvršni i regulacijski elementi su raznoliki.

Primjeri: grijaći elementi u sustavima za regulaciju temperature, ventili s električnim pogonom i ventili u sustavima za regulaciju tekućina i plinova itd.

Upravna tijela (elementi) dizajnirani su za postavljanje potrebne vrijednosti kontrolirane veličine.

Korektivna tijela (elementi) služe za korekciju automatskih sustava radi poboljšanja njihovog rada.

Ovisno o funkcijama koje obavljaju elementi automatizacije, mogu se podijeliti na senzore, pojačala, stabilizatore, releje, razdjelnike, motore itd.

Senzor (mjerno tijelo, senzorski element) — element koji pretvara jednu fizičku veličinu u drugu, pogodniju za upotrebu u automatskom uređaju.

Najčešći senzori su oni koji pretvaraju neelektrične veličine (temperatura, tlak, protok itd.) u električne. Među njima postoje parametarski i generatorski senzori.

Parametarski senzori su oni koji pretvaraju izmjerenu vrijednost u parametar električnog kruga — struja, napon, otpor itd.

Na primjer, temperaturni kontaktni senzor pretvara promjenu temperature u promjenu otpora električnog kruga od minimalnog kada su kontakti zatvoreni do beskonačno visokog kada su kontakti otvoreni. Ovaj predmet je temperaturni senzor ugrađen u kućna glačala.

Riža. 1. Shema regulacije temperature grijanja toplinskim kontaktom

Kod hladnog glačala dolazi do zatvaranja toplinskog kontakta koji je osjetljiv na temperaturne promjene, a kada se glačalo uključi kroz grijaće tijelo teče struja koja ga zagrijava.Kad ploča glačala postigne kontaktnu temperaturu, otvara i odvaja grijaće tijelo od mreže.

Generator se naziva senzor koji pretvara izmjerenu vrijednost u EMF, na primjer termoelement koji se koristi zajedno s voltmetrom za mjerenje temperature. EMF na krajevima takvog termoelementa proporcionalna je temperaturnoj razlici između hladnog i vrućeg spoja.

Riža. 2. Termopar uređaj

Uređaj i princip rada termoelementa. Radno tijelo termoelementa je osjetljivi element koji se sastoji od dvije različite termoelektrode 9 međusobno zavarene na kraju 11, što predstavlja vrući spoj.Termoelektrode su po cijeloj dužini izolirane izolatorima 1 i postavljene u zaštitne armature 10. Slobodni krajevi elementa spojeni su na kontakte 7 termoelementa koji se nalazi u glavi 4, koja je zatvorena poklopcem 6 s brtvom 5. Pozitivna termoelektroda spojena je na kontakt sa znakom «+».

Brtvljenje termoelektrodnih rukavaca 9 provodi se pomoću epoksidne smjese 8. Radni kraj termoelementa izoliran je od zaštitnog pojačanja s keramičkim vrhom, koji može nedostajati u nekim izvedbama kako bi se smanjila toplinska inercija. Termoparovi mogu imati spojnicu 2 za montažu na terenu i spojnicu 3 za ulazak u spojne žice brojila.

Pročitajte više o klasifikaciji, uređaju i principu rada termoparova u ovom članku: Termoelektrični pretvarači

Razlike između parametarskih i generatorskih senzora

U parametarskim senzorima, ulazni signal mijenja svaki parametar senzora (otpor, kapacitet, induktivitet) i njegov izlazni signal u skladu s tim. Za njihov rad potreban je vanjski izvor napajanja. Senzori generatora generiraju EMF pod djelovanjem ulaznog signala i ne zahtijevaju dodatni izvor napajanja.

Ovdje pročitajte više o različitim vrstama senzora: potenciometarski senzori, induktivni senzori

Ostali elementi automatizacije

Pojačalo — element u kojem ulazna i izlazna veličina imaju istu fizičku prirodu, ali su kvantitativno transformirane. Učinak pojačanja postiže se korištenjem energije izvora napajanja.Kod električnih pojačala razlikuju se pojačanje napona ku = Uout /Uin, pojačanje struje ki=Iout/Azin i pojačanje snage kstr=ktics.

Svaki generator električnog stroja može poslužiti kao pojačalo. Mala promjena pobude u njemu dovodi do značajne promjene izlaznog signala - struje opterećenja ili napona. Izvor energije je motor koji pokreće generator.

Primjeri pojačala koja su se prethodno aktivno koristila u električnim pogonima: električna strojna pojačala, magnetska pojačala… Trenutno se u te svrhe aktivno koriste pojačala i pretvarači. tiristori i tranzistori visoke sklopne frekvencije.

Stabilizator - element automatizacije koji osigurava gotovo konstantnu vrijednost izlazne vrijednosti kada se ulazna vrijednost mijenja unutar zadanih granica. Glavna karakteristika stabilizatora je koeficijent stabilizacije koji pokazuje koliko je puta relativna promjena ulazne veličine veća od relativne promjene izlazne veličine. U električnim uređajima koriste se stabilizatori struje i napona.

Više o stabilizatorima pročitajte ovdje: Ferorezonantni stabilizatori napona i Elektronski stabilizatori napona

Relej - element u kojem se, kada se postigne određena ulazna vrijednost, izlazna vrijednost naglo mijenja. Releji se koriste za fiksiranje određenih vrijednosti ulazne vrijednosti, pojačavanje signala i simultani prijenos signala u nekoliko električno nepovezanih krugova. Najčešći su različiti dizajni elektromagnetski kontrolni relej.

Razdjelnik — element automatizacije koji omogućuje alternativno prebacivanje krugova prijenosa signala. Distribucija se najčešće koristi u električnim krugovima. Primjer razdjelnika je nalazač koraka.

Motor — mehanizam koji dio energije pretvara u mehaničku energiju. U uređajima za automatizaciju najčešće se koriste elektromotori, ali se koriste i pneumatski. U automatizaciji su najčešći uređaji ove vrste koračni motori.

Odašiljač — uređaj dizajniran za pretvaranje jedne veličine u drugu, pogodan za prijenos preko komunikacijskog kanala. Uz glavnu funkciju, odašiljač obično vrši kodiranje pretvorene vrijednosti, što omogućuje učinkovito korištenje komunikacijskih kanala i smanjenje utjecaja smetnji na odaslani signal.

Prijemnik - uređaj koji pretvara primljeni signal na komunikacijskom kanalu u vrijednost pogodnu za percepciju od strane elemenata sustava automatizacije. Ako je signal kodiran tijekom prijenosa, dekoder je uključen u prijemnik. Prijemnici i odašiljači se aktivno koriste u sustavi daljinskog upravljanja i telesignalizacije.