Automatiseerimise põhielemendid

Iga automaatne seade koosneb omavahel ühendatud elementidest, mille ülesandeks on vastuvõetava signaali kvalitatiivne või kvantitatiivne muundamine.

Automatiseerimise element — See on osa automaatjuhtimissüsteemi seadmest, milles teostatakse füüsikaliste suuruste kvalitatiivseid või kvantitatiivseid teisendusi. Lisaks füüsiliste suuruste teisendamisele on automatiseerimiselemendi ülesandeks signaali edastamine eelmiselt elemendilt järgmisele.

Automaatsüsteemides sisalduvad elemendid täidavad erinevaid funktsioone ja jagunevad vastavalt oma funktsionaalsele otstarbele organite (elementide) tajumise, teisendamise, teostamise, reguleerimise ja korrigeerimise ning signaalide liitmise ja lahutamise elementideks.

Tajuorganid (sensoorsed elemendid) on loodud juhtobjekti kontrollitud või kontrollitud väärtuse mõõtmiseks ja teisendamiseks edastamiseks ja edasiseks töötlemiseks mugavaks signaaliks.

Näited: andurid temperatuuri (termopaarid, termistorid), niiskuse, kiiruse, jõu jne mõõtmiseks.

Võimendid (elemendid), võimendid — seadmed, mis signaali füüsilist olemust muutmata tekitavad ainult võimendust, s.o. suurendades seda vajaliku väärtuseni. Automaatsüsteemides kasutatakse mehaanilisi, hüdraulilisi, elektroonilisi, magnetilisi, elektromehaanilisi (elektromagnetreleed, magnetkäivitajad), elektrimasinate võimendeid jne.

Transformeerivad elundid (elemendid) ühe füüsilise olemusega signaalide teisendamine teist füüsilist laadi signaalideks edasise edastamise ja töötlemise mugavuse huvides.

Näited: mitteelektrilisest elektriliseks muundurid.

Täitevorganid (elemendid) on ette nähtud juhtimisobjekti juhtimistoimingu väärtuse muutmiseks, kui objekt on juhtorganiga üks üksus, või juhtorgani sisendväärtuste (koordinaate), mida tuleks samuti käsitleda elemendina. automaatsüsteemidest. Vastavalt töö- ja disainipõhimõttele on täidesaatvad ja reguleerivad elemendid mitmekesised.

Näited: kütteelemendid temperatuuri reguleerimise süsteemides, elektriliselt käitatavad ventiilid ja ventiilid vedeliku- ja gaasijuhtimissüsteemides jne.

Juhtorganid (elemendid) on loodud kontrollitava muutuja vajaliku väärtuse määramiseks.

Korrigeerivad kehad (elemendid) aitavad parandada automaatseid süsteeme nende toimimise parandamiseks.

Sõltuvalt automaatikaelementide poolt täidetavatest funktsioonidest saab need jagada anduriteks, võimenditeks, stabilisaatoriteks, releedeks, jaoturiteks, mootoriteks jne.

Sensor (mõõtekorpus, andurielement) — element, mis muudab ühe füüsikalise suuruse teiseks, mugavam kasutada automaatseadmes.

Levinumad on andurid, mis muudavad mitteelektrilised suurused (temperatuur, rõhk, vooluhulk jne) elektrilisteks. Nende hulgas on parameetrilisi ja generaatorandureid.

Parameetrilised andurid on need, mis muudavad mõõdetud väärtuse elektriahela parameetriks — voolutugevuseks, pingeks, takistuseks jne.

Näiteks temperatuuri kontaktandur muudab temperatuurimuutuse elektriahela takistuse muutuseks minimaalsest, kui kontaktid on suletud, kuni lõpmatult kõrgeni, kui kontaktid on avatud. See toode on majapidamises kasutatavatesse triikraudadesse paigaldatud temperatuuriandur.

Riis. 1. Küttetemperatuuri reguleerimise skeem termilise kontakti abil

Külmas triikrauas sulgub temperatuurimuutustele tundlik termiline kontakt ning triikraua sisselülitamisel läbib küttekeha vool, mis soojendab selle üles.Kui triikraua plaat saavutab kontakttemperatuuri, siis triikraua sisselülitamisel jookseb läbi küttekeha. see avab ja ühendab kütteelemendi võrgust lahti.

Generaatorit nimetatakse anduriks, mis teisendab mõõdetud väärtuse EMF-iks, näiteks termopaar, mida kasutatakse temperatuuri mõõtmiseks koos voltmeetriga. Sellise termopaari otstes olev emf on võrdeline külma ja kuuma ristmiku temperatuuride erinevusega.

Riis. 2. Termopaari seade

Termopaari seade ja tööpõhimõte. Termopaari töökorpus on tundlik element, mis koosneb kahest erinevast termoelektroodist 9, mis on kokku keevitatud otsas 11, mis on kuumliitmik.Termoelektroodid isoleeritakse kogu pikkuses isolaatorite 1 abil ja asetatakse kaitseliitmikesse 10. Elemendi vabad otsad on ühendatud peas 4 asuva termopaari kontaktidega 7, mis on suletud kaanega 6 koos tihendiga 5 Positiivne termoelektrood on ühendatud plussmärgiga kontaktiga.

Termoelektroodi ümbriste 9 tihendamine toimub epoksüsegu 8 abil. Termopaari tööots on isoleeritud kaitsvast tugevdusest keraamilise otsaga, mis võib termilise inertsi vähendamiseks mõnel konstruktsioonil puududa. Termopaaridel võib olla nippel 2 välipaigaldamiseks ja nippel 3 arvestite ühendusjuhtmete sisestamiseks.

Lisateavet termopaaride klassifikatsiooni, seadme ja tööpõhimõtte kohta leiate sellest artiklist: Termoelektrilised muundurid

Parameetriliste ja generaatorandurite erinevused

Parameetrilistes andurites muudab sisendsignaal iga anduri parameetrit (takistus, mahtuvus, induktiivsus) ja selle väljundsignaali vastavalt. Nende tööks on vaja välist toiteallikat. Generaatori andurid tekitavad sisendsignaali toimel EMF-i ja ei vaja täiendavat toiteallikat.

Lisateavet erinevate andurite tüüpide kohta leiate siit: potentsiomeetri andurid, induktiivsed andurid

Muud automaatika elemendid

Võimendi – element, milles sisend- ja väljundsuurused on sama füüsilise olemusega, kuid on kvantitatiivselt teisendatud. Võimendusefekt saavutatakse jõuallika energiat kasutades.Elektrivõimendites eristatakse pingevõimendust ku = Uout /Uin, voolu võimendust ki=Iout/Azin ja võimsusvõimendust kstr=ktics.

Iga elektrimasina generaator võib olla võimendiks. Väike muutus selles ergastuses toob kaasa olulise muutuse väljundsignaalis - koormusvoolus või pinges. Toiteallikaks on mootor, mis paneb generaatori pöörlema.

Näited varem elektriajamis aktiivselt kasutatud võimenditest: elektrimasinate võimendid, magnetvõimendid… Praegu kasutatakse nendel eesmärkidel aktiivselt võimendeid ja muundureid. türistorid ja kõrge lülitussagedusega transistorid.

Stabilisaator - automaatikaelement, mis tagab väljundväärtuse peaaegu konstantse väärtuse, kui sisendväärtus muutub määratud piirides. Stabilisaatori põhitunnus on stabiliseerimiskoefitsient, mis näitab, mitu korda on sisendväärtuse suhteline muutus suurem kui väljundväärtuse suhteline muutus. Elektriseadmetes kasutatakse voolu- ja pingestabilisaatoreid.

Lisateavet stabilisaatorite kohta leiate siit: Ferroresonantspinge stabilisaatorid ja Elektroonilised pinge stabilisaatorid

Relee - element, milles teatud sisendväärtuse saavutamisel muutub väljundväärtus järsult. Releed kasutatakse sisendväärtuse teatud väärtuste fikseerimiseks, signaali võimendamiseks ja signaali samaaegseks edastamiseks mitmele elektriliselt mitteseotud vooluringile. Levinumad on erinevad konstruktsioonid. elektromagnetiline juhtrelee.

Jaotur – automaatikaelement, mis pakub signaaliedastusahelate alternatiivset ümberlülitamist. Jaotust kasutatakse kõige sagedamini elektriahelates. Turustaja näide on astmeotsija.

Mootor – mehhanism, mis muudab osa energiast mehaaniliseks energiaks. Elektrimootoreid kasutatakse kõige sagedamini automaatikaseadmetes, kuid kasutatakse ka pneumaatilisi. Automatiseerimises on seda tüüpi kõige levinumad seadmed samm-mootorid.

Saatja — seade, mis on mõeldud ühe koguse teisendamiseks teiseks, mugav edastamiseks sidekanali kaudu. Lisaks põhifunktsioonile teostab saatja tavaliselt teisendatud väärtuse kodeerimist, mis võimaldab tõhusalt kasutada sidekanaleid ja vähendada häirete mõju edastatavale signaalile.

Vastuvõtja - seade, mis teisendab sidekanalil vastuvõetud signaali väärtuseks, mida on automaatikasüsteemi elementidele mugav tajuda. Kui signaal on edastamise ajal kodeeritud, on vastuvõtjasse lisatud dekooder. Vastuvõtjaid ja saatjaid kasutatakse aktiivselt kaugjuhtimis- ja kaugsignaalsüsteemid.