Основни елементи на автоматизацията

Всяко автоматично устройство се състои от взаимосвързани елементи, чиято задача е качествено или количествено да преобразуват приемания от тях сигнал.

Елемент за автоматизация — Това е част от устройството на автоматична система за управление, в която се извършват качествени или количествени преобразувания на физически величини. В допълнение към преобразуването на физически величини, елементът за автоматизация служи за предаване на сигнал от предишния елемент към следващия.

Елементите, включени в автоматичните системи, изпълняват различни функции и в зависимост от функционалното си предназначение се подразделят на възприемащи, трансформиращи, изпълнителни, настройващи и коригиращи органи (елементи), както и елементи за добавяне и изваждане на сигнали.

Възприемащи органи (сетивни елементи) са предназначени за измерване и преобразуване на контролирана или контролирана стойност на обекта за управление в сигнал, удобен за предаване и по -нататъшна обработка.

Примери: сензори за измерване на температура (термодвойки, термистори), влажност, скорост, сила и т.н.

Усилващи органи (елементи), усилватели — устройства, които, без да променят физическата природа на сигнала, произвеждат само усилване, т.е. увеличавайки го до необходимата стойност. Автоматичните системи използват механични, хидравлични, електронни, магнитни, електромеханични (електромагнитни релета, магнитни стартери), усилватели на електрически машини и др.

Трансформиращи органи (елементи) преобразуване на сигнали от една физическа природа в сигнали от друга физическа природа за удобство при по -нататъшно предаване и обработка.

Примери: Неелектрически към електрически преобразуватели.

Изпълнителни органи (елементи) са предназначени да променят стойността на контролното действие върху управляващия обект, ако обектът е едно цяло с контролния орган, или да променят входните стойности (координати) на контролния орган, което също трябва да се разглежда като елемент на автоматичните системи. Според принципа на действие и дизайн изпълнителните и регулиращите елементи са разнообразни.

Примери: нагревателни елементи в системи за контрол на температурата, вентили с електрическо задвижване и клапани в системи за контрол на течности и газове и др.

Управляващи органи (елементи) са проектирани да задават необходимата стойност на контролираната променлива.

Коригиращи тела (елементи) служат за коригиране на автоматичните системи с цел подобряване на тяхната работа.

В зависимост от функциите, изпълнявани от елементите за автоматизация, те могат да бъдат разделени на сензори, усилватели, стабилизатори, релета, разпределители, двигатели и др.

Сензор (измервателно тяло, сензорен елемент) — елемент, който преобразува едно физическо количество в друго, по -удобно за използване в автоматично устройство.

Най-често срещаните сензори са тези, които преобразуват неелектрически величини (температура, налягане, дебит и т.н.) в електрически. Сред тях има сензори параметричен и генератор.

Параметричните сензори са тези, които преобразуват измерената стойност в параметър на електрическата верига — ток, напрежение, съпротивление и т.н.

Например, сензор за температурен контакт преобразува промяната в температурата в промяна в съпротивлението на електрическата верига от минимум, когато контактите са затворени до безкрайно високи, когато контактите са отворени. Този елемент е температурен сензор, инсталиран в домакински ютии.

Ориз. 1. Схема на регулиране на температурата на отопление чрез термичен контакт

В студена ютия термичният контакт, който е чувствителен към температурните промени, се затваря, а когато ютията е включена, през нагревателния елемент протича ток, който го загрява.Когато плочата на ютията достигне контактната температура, тя се отваря и изключва нагревателния елемент от мрежата.

Генератор се нарича сензор, който преобразува измерената стойност в ЕДС, например термодвойка, използвана заедно с волтметър за измерване на температурата. ЕРС в краищата на такава термодвойка е пропорционална на температурната разлика между студеното и нагрятото кръстовище.

Ориз. 2. Устройство с термодвойка

Устройството и принципът на действие на термодвойката. Работното тяло на термодвойката е чувствителен елемент, състоящ се от два различни термоелектрода 9, заварени заедно в края 11, което представлява горещо съединение. Термоелектродите са изолирани по цялата си дължина с помощта на изолатори 1 и поставени в защитни фитинги 10. Свободните краища на елемента са свързани към контактите 7 на термодвойката, разположени в главата 4, която е затворена с капак 6 с уплътнение 5. Положителното термоелектродът е свързан към контакт със знак «+».

Запечатването на термоелектродните втулки 9 се извършва с помощта на епоксидно съединение 8. Работният край на термодвойката е изолиран от защитната армировка с керамичен връх, който може да липсва в някои конструкции за намаляване на топлинната инерция. Термодвойките могат да имат нипел 2 за монтаж на място и нипел 3 за влизане в свързващите проводници на измервателните уреди.

Прочетете повече за класификацията, устройството и принципа на работа на термодвойките в тази статия: Термоелектрически преобразуватели

Разлики между параметрични и генераторни сензори

В параметричните сензори входният сигнал променя всеки параметър на сензора (съпротивление, капацитет, индуктивност) и съответно неговия изходен сигнал. За тяхната работа е необходим външен източник на захранване. Сензорите на генератора генерират ЕДС под действието на входния сигнал и не изискват допълнителен източник на енергия.

Прочетете повече за различните видове сензори тук: потенциометрични сензори, индуктивни сензори

Други елементи за автоматизация

Усилвател — елемент, в който входните и изходните количества имат една и съща физическа природа, но са количествено трансформирани. Усилващият ефект се постига чрез използване на енергията на източника на захранване. В електрическите усилватели се отличава усилване на напрежението ku = Uнавън /Uв, текуща печалба ки=Азнавън/ Азвход и усилване на мощността kстр=ктики.

Всеки генератор на електрически машини може да служи като усилвател. Малка промяна в възбуждането в него води до значителна промяна в изходния сигнал — ток или напрежение на товара. Източникът на енергия е двигател, който задвижва генератора във въртене.

Примери за усилватели, използвани преди това активно в електрическо задвижване: усилватели на електрически машини, магнитни усилватели… Понастоящем усилватели и преобразуватели се използват активно за тези цели. тиристори и транзистори с висока честота на превключване.

Стабилизатор — елемент за автоматизация, който осигурява почти постоянна стойност на изходната стойност, когато входната стойност се променя в определените граници. Основната характеристика на стабилизатора е коефициентът на стабилизация, който показва колко пъти относителната промяна на входната стойност е по -голяма от относителната промяна на изходната стойност. Стабилизаторите на ток и напрежение се използват в електрически устройства.

Прочетете повече за стабилизаторите тук: Ферорезонансни стабилизатори на напрежение и Електронни стабилизатори на напрежение

Реле — елемент, в който при достигане на определена входна стойност изходната стойност се променя рязко. Релетата се използват за фиксиране на определени стойности на входната стойност, усилване на сигнала и едновременно предаване на сигнала към няколко електрически несвързани вериги.Най -често срещаните са различни дизайни реле за електромагнитно управление.

Дистрибутор — елемент за автоматизация, който осигурява алтернативно превключване на вериги за предаване на сигнал. Разпределението се използва най -често в електрическите вериги. Пример за дистрибутор е стъпков търсач.

Двигател — механизъм, който преобразува някаква енергия в механична енергия. Електродвигателите се използват най -често в устройства за автоматизация, но се използват и пневматични. В автоматизацията най -често срещаните устройства от този тип са стъпкови двигатели.

Предавател — устройство, предназначено да преобразува едно количество в друго, удобно за предаване по комуникационен канал. В допълнение към основната функция, предавателят обикновено извършва кодиране на преобразуваната стойност, което дава възможност за ефективно използване на комуникационни канали и намаляване на влиянието на смущенията върху предавания сигнал.

Приемник — устройство, което преобразува получения сигнал по комуникационния канал в стойност, удобна за възприемане от елементите на системата за автоматизация. Ако сигналът е кодиран по време на предаване, в приемника е включен декодер. Приемниците и предавателите се използват активно в системи за телеуправление и телесигнализация.