Automaation peruselementit

Mikä tahansa automaattinen laite koostuu toisiinsa yhdistetyistä elementeistä, joiden tehtävänä on muuntaa vastaanottamansa signaalin laadullisesti tai kvantitatiivisesti.

Automaatioelementti — Se on osa automaattisen ohjausjärjestelmän laitetta, jossa suoritetaan fysikaalisten suureiden laadullisia tai kvantitatiivisia muunnoksia. Fyysisten suureiden muuntamisen lisäksi automaatioelementti välittää signaalin edellisestä elementistä seuraavaan.

Automaattisiin järjestelmiin sisältyvät elementit suorittavat erilaisia ​​toimintoja, ja ne on toiminnallisesta tarkoituksestaan ​​jaettu havainnointi-, muunnos-, suoritus-, säätö- ja korjauselimiin (elementteihin) sekä signaalien yhteen- ja vähennyselementteihin.

Havaintoelimet (aistielementit) on suunniteltu mittaamaan ja muuttamaan ohjausobjektin ohjattu tai ohjattu arvo signaaliksi, joka on kätevä lähetystä ja jatkokäsittelyä varten.

Esimerkkejä: anturit lämpötilan (termoparit, termistorit), kosteuden, nopeuden, voiman jne. mittaamiseen.

Vahvistimet (elementit), vahvistimet — laitteet, jotka muuttamatta signaalin fyysistä luonnetta tuottavat vain vahvistusta, ts. nostamalla sitä vaadittuun arvoon. Automaattiset järjestelmät käyttävät mekaanisia, hydraulisia, elektronisia, magneettisia, sähkömekaanisia (sähkömagneettiset releet, magneettikäynnistimet), sähkökonevahvistimia jne.

Muuttuvat elimet (elementit) fysikaalisten signaalien muuntaminen toisen fyysisen luonteen signaaleiksi lisälähetyksen ja käsittelyn helpottamiseksi.

Esimerkkejä: Muuntimet, jotka eivät ole sähköisiä sähköisiksi.

Toimeenpanevat elimet (elementit) on tarkoitettu muuttamaan ohjausobjektin ohjaustoiminnon arvoa, jos kohde on yksi yksikkö ohjauselimen kanssa, tai muuttamaan ohjauselimen syöttöarvoja (koordinaatteja), joita tulee myös pitää elementtinä automaattisista järjestelmistä. Toimintaperiaatteen ja suunnittelun mukaan toimeenpano- ja säätöelementit ovat erilaisia.

Esimerkkejä: lämmityselementit lämpötilansäätöjärjestelmissä, sähkötoimiset venttiilit ja venttiilit neste- ja kaasusäätöjärjestelmissä jne.

Hallintoelimet (elementit) on suunniteltu asettamaan säädettävän muuttujan vaadittu arvo.

Korjaavat kappaleet (elementit) korjata automaattisia järjestelmiä niiden toiminnan parantamiseksi.

Automaatioelementtien suorittamista toiminnoista riippuen ne voidaan jakaa antureiksi, vahvistimiin, stabilaattoreihin, releisiin, jakajiin, moottoreihin jne.

Anturi (mittausrunko, anturielementti) — elementti, joka muuntaa yhden fyysisen suuren toiseksi, kätevämmin käytettäväksi automaattisessa laitteessa.

Yleisimmät anturit ovat ne, jotka muuttavat ei-sähköisiä suureita (lämpötila, paine, virtaus jne.) sähköisiksi. Niiden joukossa on parametrisia ja generaattoriantureita.

Parametriset anturit ovat niitä, jotka muuntavat mitatun arvon sähköpiirin parametriksi - virraksi, jännitteeksi, resistanssiksi jne.

Esimerkiksi lämpötilakosketinanturi muuntaa lämpötilan muutoksen sähköpiirin resistanssin muutokseksi minimistä, kun koskettimet ovat kiinni, äärettömän korkeaksi, kun koskettimet ovat auki. Tämä tuote on kotitalouksien silitysrautoihin asennettu lämpötila-anturi.

Riisi. 1. Kaavio lämmityslämpötilan säätämiseksi lämpökosketuksella

Kylmässä raudassa lämpötilan muutoksille herkkä lämpökosketin sulkeutuu ja kun silitysrauta kytketään päälle, lämmityselementin läpi kulkee virta, joka lämmittää sen. Kun raudan levy saavuttaa kosketuslämpötilan, se avaa ja irrottaa lämmityselementin verkosta.

Generaattoria kutsutaan anturiksi, joka muuntaa mitatun arvon EMF:ksi, esimerkiksi lämpöpariksi, jota käytetään volttimittarin yhteydessä lämpötilan mittaamiseen. Tällaisen termoparin päissä oleva emf on verrannollinen kylmän ja kuuman liitoskohdan lämpötilaeroon.

Riisi. 2. Termoparilaite

Termoparin laite ja toimintaperiaate. Termoparin työkappale on herkkä elementti, joka koostuu kahdesta erilaisesta termoelektrodista 9, jotka on hitsattu yhteen päässä 11, joka on kuumaliitos.Termoelektrodit eristetään koko pituudeltaan eristimillä 1 ja sijoitetaan suojakiinnikkeisiin 10. Elementin vapaat päät on kytketty päähän 4 sijaitsevan termoparin koskettimiin 7, joka suljetaan kannella 6, jossa on tiiviste 5. Positiivinen termoelektrodi on kytketty "+"-merkillä varustettuun koskettimeen.

Termoelektrodiholkkien 9 tiivistys suoritetaan epoksiseoksella 8. Termoparin työpää on eristetty suojavahvikkeesta keraamisella kärjellä, joka saattaa puuttua joistakin malleista lämpöinertian vähentämiseksi. Termopareissa voi olla nippa 2 kenttäasennusta varten ja nippa 3 mittarien liitäntäjohtojen sisäänmenoa varten.

Lue lisää lämpöparien luokituksesta, laitteesta ja toimintaperiaatteesta tästä artikkelista: Lämpösähköiset muuntimet

Erot parametristen ja generaattorianturien välillä

Parametrisissa antureissa tulosignaali muuttaa anturin kutakin parametria (resistanssi, kapasitanssi, induktanssi) ja sen lähtösignaalia vastaavasti. Niiden toimintaan tarvitaan ulkoinen virtalähde. Generaattorianturit synnyttävät EMF:n tulosignaalin vaikutuksesta eivätkä vaadi lisävirtalähdettä.

Lue lisää erityyppisistä antureista täältä: potentiometrin anturit, induktiiviset anturit

Muut automaatioelementit

Vahvistin — elementti, jossa tulo- ja lähtösuureilla on sama fyysinen luonne, mutta ne on muunnettu kvantitatiivisesti. Vahvistusvaikutus saavutetaan käyttämällä virtalähteen energiaa.Sähkövahvistimissa erotetaan jännitevahvistus ku = Uout /Uin, virtavahvistus ki=Iout/Azin ja tehovahvistus kstr=ktics.

Mikä tahansa sähkökonegeneraattori voi toimia vahvistimena. Pieni muutos virityksessä siinä johtaa merkittävään muutokseen lähtösignaalissa - kuormavirta tai jännite. Virtalähde on moottori, joka saa generaattorin pyörimään.

Esimerkkejä vahvistimista, joita on aiemmin käytetty aktiivisesti sähkövoimassa: sähkökoneiden vahvistimet, magneettiset vahvistimet… Tällä hetkellä vahvistimia ja muuntimia käytetään aktiivisesti näihin tarkoituksiin. tyristorit ja korkean kytkentätaajuuden transistorit.

Stabilisaattori - automaatioelementti, joka tarjoaa lähes vakioarvon lähtöarvolle, kun tuloarvo muuttuu määritetyissä rajoissa. Stabilisaattorin pääominaisuus on stabilointikerroin, joka ilmaisee kuinka monta kertaa tuloarvon suhteellinen muutos on suurempi kuin lähtöarvon suhteellinen muutos. Sähkölaitteissa käytetään virran- ja jännitteen stabilaattoreita.

Lue lisää stabilisaattoreista täältä: Ferroresonanssin jännitteen stabilisaattorit ja Elektroniset jännitteen stabilisaattorit

Rele - elementti, jossa, kun tietty tuloarvo saavutetaan, lähtöarvo muuttuu äkillisesti. Releillä kiinnitetään tiettyjä tuloarvon arvoja, vahvistetaan signaalia ja samanaikaisesti lähetetään signaali useisiin sähköisesti toisiinsa liittymättömiin piireihin. Yleisimpiä ovat erilaiset mallit sähkömagneettinen ohjausrele.

Jakaja — automaatioelementti, joka tarjoaa vaihtoehtoisen signaalinsiirtopiirien kytkennän. Jakelua käytetään useimmiten sähköpiireissä. Esimerkki jakelijasta on askelhaku.

Moottori - mekanismi, joka muuntaa osan energiasta mekaaniseksi energiaksi. Sähkömoottoreita käytetään useimmiten automaatiolaitteissa, mutta käytetään myös pneumaattisia. Automatiikassa yleisimmät tämän tyyppiset laitteet ovat askelmoottorit.

Lähetin — laite, joka on suunniteltu muuntamaan yksi määrä toiseksi, kätevä lähetettäessä viestintäkanavan kautta. Lähetin suorittaa päätoiminnon lisäksi yleensä muunnetun arvon koodauksen, mikä mahdollistaa viestintäkanavien tehokkaan käytön ja häiriövaikutuksen vähentämisen lähetettävään signaaliin.

Vastaanotin — laite, joka muuntaa viestintäkanavalla vastaanotetun signaalin arvoksi, joka on kätevä automaatiojärjestelmän elementtien havaittavaksi. Jos signaali koodataan lähetyksen aikana, vastaanottimessa on dekooderi. Vastaanottimia ja lähettimiä käytetään aktiivisesti kauko-ohjaus- ja kaukomerkinantojärjestelmät.