Grundlæggende elementer i automatisering

Enhver automatisk enhed består af indbyrdes forbundne elementer, hvis opgave er at omdanne det signal, de modtager, kvalitativt eller kvantitativt.

Automatiseringselement — Det er en del af enheden i et automatisk kontrolsystem, hvori der udføres kvalitative eller kvantitative transformationer af fysiske mængder. Ud over konverteringen af ​​fysiske størrelser tjener automatiseringselementet til at sende et signal fra det forrige element til det næste.

Elementerne, der indgår i de automatiske systemer, udfører forskellige funktioner og er, afhængigt af deres funktionelle formål, underopdelt i at opfatte, transformere, udføre, justere og korrigere organer (elementer) samt elementer til at addere og trække signaler.

Perceptive organer (sanseelementer) er designet til at måle og konvertere en kontrolleret eller kontrolleret værdi af kontrolobjektet til et signal, der er praktisk til transmission og videre behandling.

Eksempler: sensorer til måling af temperatur (termoelementer, termistorer), fugtighed, hastighed, kraft mv.

Forstærkere (elementer), forstærkere — enheder, der uden at ændre signalets fysiske karakter kun producerer forstærkning, dvs. øge den til den ønskede værdi. Automatiske systemer bruger mekaniske, hydrauliske, elektroniske, magnetiske, elektromekaniske (elektromagnetiske relæer, magnetiske startere), elektriske maskinforstærkere osv.

Transformerende organer (elementer) konvertere signaler af én fysisk natur til signaler af en anden fysisk natur for nemheds skyld i yderligere transmission og behandling.

Eksempler: Ikke-elektriske til elektriske omformere.

Udøvende organer (elementer) er beregnet til at ændre værdien af ​​kontrolhandlingen på kontrolobjektet, hvis objektet er en enhed med kontrolorganet, eller at ændre inputværdierne (koordinater) for kontrolorganet, hvilket også skal betragtes som et element af automatiske systemer. Ifølge princippet om drift og design er de udøvende og regulerende elementer forskellige.

Eksempler: varmeelementer i temperaturstyringssystemer, elektrisk betjente ventiler og ventiler i væske- og gasstyringssystemer mv.

Styrende organer (elementer) er designet til at indstille den nødvendige værdi af den kontrollerede variabel.

Korrigerende organer (elementer) tjener til at korrigere automatiske systemer for at forbedre deres funktion.

Afhængigt af de funktioner, der udføres af automatiseringselementer, kan de opdeles i sensorer, forstærkere, stabilisatorer, relæer, fordelere, motorer osv.

Sensor (målelegeme, sensorelement) - et element, der konverterer en fysisk størrelse til en anden, mere bekvemt til brug i en automatisk enhed.

De mest almindelige sensorer er dem, der omdanner ikke-elektriske mængder (temperatur, tryk, flow osv.) til elektriske. Blandt dem er der parametriske og generatorsensorer.

Parametriske sensorer er dem, der konverterer den målte værdi til en parameter i det elektriske kredsløb - strøm, spænding, modstand osv.

For eksempel konverterer en temperaturkontaktføler en ændring i temperatur til en ændring i elektrisk kredsløbsmodstand fra et minimum, når kontakterne er lukkede, til uendeligt højt, når kontakterne er åbne. Dette element er en temperatursensor installeret i husholdningsstrygejern.

Ris. 1. Skema for regulering af opvarmningstemperatur ved termisk kontakt

I et koldt strygejern lukker termokontakten, som er følsom over for temperaturændringer, og når strygejernet tændes, løber der en strøm gennem varmeelementet, som varmer det op.Når strygejernets plade når kontakttemperaturen. den åbner og frakobler varmeelementet fra netværket.

En generator kaldes en sensor, der konverterer den målte værdi til EMF, for eksempel et termoelement, der bruges i forbindelse med et voltmeter til at måle temperatur. Emf ved enderne af et sådant termoelement er proportional med temperaturforskellen mellem de kolde og varme kryds.

Ris. 2. Termoelementanordning

Termoelementets enhed og funktionsprincip. Termoelementets arbejdslegeme er et følsomt element bestående af to forskellige termoelektroder 9 svejset sammen ved enden 11, som er en varm samling.Termoelektroderne er isoleret i hele deres længde ved hjælp af isolatorer 1 og placeret i beskyttelsesbeslag 10. De frie ender af elementet er forbundet med termoelementets kontakter 7, der er placeret i hovedet 4, som er lukket med et dæksel 6 med en pakning 5 Den positive termoelektrode er forbundet til en kontakt med et «+»-tegn.

Forseglingen af ​​termoelektrodebøsningerne 9 udføres under anvendelse af en epoxyforbindelse 8. Termoelementets arbejdsende er isoleret fra den beskyttende forstærkning med en keramisk spids, som kan mangle i nogle designs for at reducere termisk inerti. Termoelementer kan have en nippel 2 til feltmontering og en nippel 3 til at gå ind i målernes forbindelsesledninger.

Læs mere om klassificering, enhed og funktionsprincip for termoelementer i denne artikel: Termoelektriske omformere

Forskelle mellem parametriske og generatorsensorer

I parametriske sensorer ændrer indgangssignalet hver parameter af sensoren (modstand, kapacitans, induktans) og dens udgangssignal i overensstemmelse hermed. Der kræves en ekstern strømkilde til deres drift. Generatorsensorer genererer EMF under påvirkning af inputsignalet og kræver ikke en ekstra strømkilde.

Læs mere om de forskellige typer sensorer her: potentiometer sensorer, induktive sensorer

Andre automatiseringselementer

Forstærker — et element, hvor input- og outputmængderne har samme fysiske natur, men er kvantitativt transformeret. Forstærkningseffekten opnås ved at bruge energien fra strømkilden.I elektriske forstærkere skelnes spændingsforstærkning ku = Uout /Uin, strømforstærkning ki=Iout/Azin og effektforstærkning kstr=ktics.

Enhver elektrisk maskingenerator kan fungere som en forstærker. En lille ændring i excitation i det fører til en betydelig ændring i udgangssignalet - belastningsstrøm eller spænding. Strømkilden er en motor, der driver generatoren i rotation.

Eksempler på forstærkere, der tidligere har været aktivt brugt i elektrisk fremdrift: elektriske maskinforstærkere, magnetiske forstærkere… I øjeblikket bruges forstærkere og konvertere aktivt til disse formål. tyristorer og høj koblingsfrekvens transistorer.

Stabilisator - et automatiseringselement, der giver en næsten konstant værdi af outputværdien, når inputværdien ændres inden for de angivne grænser. Stabilisatorens hovedkarakteristik er stabiliseringskoefficienten, som angiver, hvor mange gange den relative ændring af inputværdien er større end den relative ændring af outputværdien. Strøm- og spændingsstabilisatorer bruges i elektriske enheder.

Læs mere om stabilisatorer her: Ferroresonant spændingsstabilisatorer og Elektroniske spændingsstabilisatorer

Relæ - et element, hvor outputværdien ændres brat, når en bestemt inputværdi er nået. Relæer bruges til at fiksere visse værdier af indgangsværdien, forstærke signalet og samtidig sende signalet til flere elektrisk uafhængige kredsløb. De mest almindelige er forskellige designs elektromagnetisk kontrolrelæ.

Fordeler — et automatiseringselement, der giver alternativ omskiftning af signaltransmissionskredsløb. Distribution bruges oftest i elektriske kredsløb. Et eksempel på en distributør er en stepfinder.

Motor — en mekanisme, der omdanner noget energi til mekanisk energi. Elektriske motorer bruges oftest i automationsenheder, men pneumatiske bruges også. Inden for automatisering er de mest almindelige enheder af denne type stepmotorer.

Sender - en enhed designet til at konvertere en mængde til en anden, praktisk til transmission via en kommunikationskanal. Ud over hovedfunktionen udfører senderen normalt kodning af den konverterede værdi, hvilket gør det muligt at bruge kommunikationskanaler effektivt og reducere indflydelsen af ​​interferens på det transmitterede signal.

Modtager — en enhed, der konverterer det modtagne signal på kommunikationskanalen til en værdi, der er bekvem for perception af elementerne i automatiseringssystemet. Hvis signalet er kodet under transmission, er en dekoder inkluderet i modtageren. Modtagere og sendere bruges aktivt i telekontrol- og telesignalsystemer.