Basiselementen van automatisering

Elk automatisch apparaat bestaat uit onderling verbonden elementen waarvan de taak is om het signaal dat ze ontvangen kwalitatief of kwantitatief te transformeren.

automatiseringselement — Het maakt deel uit van het apparaat van een automatisch controlesysteem waarin kwalitatieve of kwantitatieve transformaties van fysieke grootheden worden uitgevoerd. Naast de conversie van fysieke grootheden, dient het automatiseringselement om een ​​signaal van het vorige element naar het volgende over te dragen.

De elementen die in de automatische systemen zijn opgenomen, vervullen verschillende functies en zijn, afhankelijk van hun functionele doel, onderverdeeld in het waarnemen, transformeren, uitvoeren, aanpassen en corrigeren van organen (elementen), evenals elementen voor het optellen en aftrekken van signalen.

Perceptieve organen (sensorische elementen) zijn ontworpen om een ​​gecontroleerde of gecontroleerde waarde van het besturingsobject te meten en om te zetten in een signaal dat geschikt is voor verzending en verdere verwerking.

Voorbeelden: sensoren voor het meten van temperatuur (thermokoppels, thermistors), vochtigheid, snelheid, kracht, etc.

Versterkers (elementen), versterkers — apparaten die, zonder de fysieke aard van het signaal te veranderen, alleen versterking produceren, d.w.z. verhogen tot de vereiste waarde. Automatische systemen gebruiken mechanische, hydraulische, elektronische, magnetische, elektromechanische (elektromagnetische relais, magnetische starters), elektrische machineversterkers, enz.

Transformerende organen (elementen) het omzetten van signalen van een fysieke aard in signalen van een andere fysieke aard voor gemak bij verdere verzending en verwerking.

Voorbeelden: niet-elektrische naar elektrische omvormers.

Uitvoerende organen (elementen) zijn bedoeld om de waarde van de besturingsactie op het besturingsobject te wijzigen, als het object één eenheid is met het besturingsorgaan, of om de invoerwaarden (coördinaten) van het besturingsorgaan te wijzigen, die ook als een element moeten worden beschouwd van automatische systemen. Volgens het werkings- en ontwerpprincipe zijn de uitvoerende en regulerende elementen divers.

Voorbeelden: verwarmingselementen in temperatuurregelsystemen, elektrisch bediende kleppen en kleppen in vloeistof- en gasregelsystemen, etc.

Bestuursorganen (Elementen) zijn ontworpen om de vereiste waarde van de geregelde variabele in te stellen.

Corrigerende organen (elementen) dienen om automatische systemen te corrigeren om hun werking te verbeteren.

Afhankelijk van de functies die worden uitgevoerd door automatiseringselementen, kunnen ze worden onderverdeeld in sensoren, versterkers, stabilisatoren, relais, verdelers, motoren, enz.

Sensor (meetlichaam, sensorelement) — een element dat de ene fysieke grootheid omzet in de andere, handiger voor gebruik in een automatisch apparaat.

De meest voorkomende sensoren zijn die welke niet-elektrische grootheden (temperatuur, druk, flow, etc.) omzetten in elektrische. Onder hen zijn er parametrische en generatorsensoren.

Parametrische sensoren zijn sensoren die de gemeten waarde omzetten in een parameter van het elektrische circuit - stroom, spanning, weerstand, enz.

Een temperatuurcontactsensor zet bijvoorbeeld een verandering in temperatuur om in een verandering in elektrische circuitweerstand van een minimum wanneer de contacten gesloten zijn tot oneindig hoog wanneer de contacten open zijn. Dit item is een temperatuursensor die is geïnstalleerd in huishoudelijke strijkijzers.

Rijst. 1. Regeling van de verwarmingstemperatuur door thermisch contact

Bij een koud strijkijzer sluit het thermische contact, dat gevoelig is voor temperatuurveranderingen, en wanneer het strijkijzer wordt ingeschakeld, stroomt er een stroom door het verwarmingselement, waardoor het wordt opgewarmd.Wanneer de plaat van het strijkijzer de contacttemperatuur bereikt, het opent en koppelt het verwarmingselement los van het netwerk.

Een generator wordt een sensor genoemd die de gemeten waarde omzet in EMF, bijvoorbeeld een thermokoppel dat wordt gebruikt in combinatie met een voltmeter om de temperatuur te meten. De emf aan de uiteinden van zo'n thermokoppel is evenredig met het temperatuurverschil tussen de koude en hete knooppunten.

Rijst. 2. Thermokoppelapparaat

Het apparaat en het werkingsprincipe van het thermokoppel. Het werklichaam van het thermokoppel is een gevoelig element dat bestaat uit twee verschillende thermo-elektroden 9 die aan het uiteinde 11 aan elkaar zijn gelast, wat een hete verbinding is.De thermo-elektroden zijn over hun gehele lengte geïsoleerd met behulp van isolatoren 1 en in beschermende fittingen 10 geplaatst. De vrije uiteinden van het element zijn verbonden met de contacten 7 van het thermokoppel in de kop 4, die is afgesloten met een deksel 6 met een pakking 5 De positieve thermo-elektrode is verbonden met een contact met een «+» teken.

De afdichting van de thermo-elektrodehulzen 9 wordt uitgevoerd met behulp van een epoxyverbinding 8. Het werkende uiteinde van het thermokoppel is geïsoleerd van de beschermende versterking met een keramische punt, die in sommige ontwerpen kan ontbreken om thermische traagheid te verminderen. Thermokoppels kunnen een nippel 2 hebben voor veldmontage en een nippel 3 voor het doorvoeren van de aansluitdraden van de meters.

Lees meer over de classificatie, het apparaat en het werkingsprincipe van thermokoppels in dit artikel: Thermo-elektrische omvormers

Verschillen tussen parametrische en generatorsensoren

Bij parametrische sensoren verandert het ingangssignaal elke parameter van de sensor (weerstand, capaciteit, inductantie) en het uitgangssignaal dienovereenkomstig. Voor hun werking is een externe voedingsbron vereist. Generatorsensoren genereren EMF onder invloed van het ingangssignaal en hebben geen extra stroombron nodig.

Lees hier meer over de verschillende soorten sensoren: potentiometer sensoren, inductieve sensoren

Andere automatiseringselementen

Versterker — een element waarin de invoer- en uitvoerhoeveelheden dezelfde fysieke aard hebben, maar kwantitatief worden getransformeerd. Het versterkingseffect wordt bereikt door de energie van de stroombron te gebruiken.In elektrische versterkers wordt onderscheid gemaakt tussen spanningsversterking ku = Uout /Uin, stroomversterking ki=Iout/Azin en vermogensversterking kstr=ktics.

Elke elektrische machinegenerator kan als versterker dienen. Een kleine verandering in excitatie daarin leidt tot een significante verandering in het uitgangssignaal - belastingsstroom of -spanning. De krachtbron is een motor die de generator in rotatie brengt.

Voorbeelden van versterkers die voorheen actief werden gebruikt bij elektrische voortstuwing: versterkers van elektrische machines, magnetische versterkers… Momenteel worden voor deze doeleinden actief versterkers en omvormers gebruikt. thyristoren En transistoren met een hoge schakelfrequentie.

Stabilisator - een automatiseringselement dat een bijna constante waarde van de uitvoerwaarde levert wanneer de invoerwaarde binnen de gespecificeerde limieten verandert. Het belangrijkste kenmerk van de stabilisator is de stabilisatiecoëfficiënt, die aangeeft hoeveel keer de relatieve verandering van de invoerwaarde groter is dan de relatieve verandering van de uitvoerwaarde. Stroom- en spanningsstabilisatoren worden gebruikt in elektrische apparaten.

Lees hier meer over stabilisatoren: Ferroresonante spanningsstabilisatoren En Elektronische spanningsstabilisatoren

Relais - een element waarin, wanneer een bepaalde invoerwaarde wordt bereikt, de uitvoerwaarde abrupt verandert. Relais worden gebruikt om bepaalde waarden van de invoerwaarde te fixeren, het signaal te versterken en tegelijkertijd het signaal naar verschillende elektrisch niet-gerelateerde circuits te verzenden.De meest voorkomende zijn verschillende ontwerpen elektromagnetisch stuurrelais.

Distributeur — een automatiseringselement dat zorgt voor alternatieve schakeling van signaaltransmissiecircuits. Distributie wordt meestal gebruikt in elektrische circuits. Een voorbeeld van een distributeur is een stappenteller.

Motor — een mechanisme dat een deel van de energie omzet in mechanische energie. Elektromotoren worden meestal gebruikt in automatiseringsapparatuur, maar er worden ook pneumatische motoren gebruikt. In de automatisering zijn de meest voorkomende apparaten van dit type stappen motoren.

Zender - een apparaat dat is ontworpen om de ene hoeveelheid in de andere om te zetten, handig voor verzending via een communicatiekanaal. Naast de hoofdfunctie voert de zender meestal de codering van de geconverteerde waarde uit, waardoor communicatiekanalen efficiënt kunnen worden gebruikt en de invloed van interferentie op het verzonden signaal kan worden verminderd.

Ontvanger — een apparaat dat het ontvangen signaal op het communicatiekanaal omzet in een waarde die geschikt is voor waarneming door de elementen van het automatiseringssysteem. Als het signaal tijdens verzending wordt gecodeerd, is er een decoder in de ontvanger opgenomen. Ontvangers en zenders worden actief gebruikt in telecontrole- en telesignaleringssystemen.