Grundläggande element i automatisering

Varje automatisk enhet består av sammankopplade element vars uppgift är att kvalitativt eller kvantitativt omvandla signalen de tar emot.

Automationselement — Det är en del av enheten i ett automatiskt kontrollsystem där kvalitativa eller kvantitativa omvandlingar av fysiska storheter utförs. Förutom omvandlingen av fysiska kvantiteter tjänar automationselementet till att överföra en signal från det föregående elementet till nästa.

Elementen som ingår i de automatiska systemen utför olika funktioner och är beroende på deras funktionella syfte uppdelade i att uppfatta, transformera, utföra, justera och korrigera organ (element), samt element för att addera och subtrahera signaler.

Perceptiva organ (sensoriska element) är utformade för att mäta och omvandla ett kontrollerat eller kontrollerat värde på kontrollobjektet till en signal som är bekväm för överföring och vidare bearbetning.

Exempel: sensorer för att mäta temperatur (termoelement, termistorer), luftfuktighet, hastighet, kraft, etc.

Förstärkare (element), förstärkare — anordningar som, utan att ändra signalens fysiska karaktär, endast producerar förstärkning, d.v.s. öka den till önskat värde. Automatiska system använder mekaniska, hydrauliska, elektroniska, magnetiska, elektromekaniska (elektromagnetiska reläer, magnetiska starter), elektriska maskinförstärkare, etc.

Transformerande organ (element) omvandling av signaler av en fysisk natur till signaler av en annan fysisk natur för bekvämlighet vid vidare överföring och bearbetning.

Exempel: Icke-elektriska till elektriska omvandlare.

Verkställande organ (element) är avsedda att ändra värdet på kontrollåtgärden på kontrollobjektet, om objektet är en enhet med kontrollorganet, eller att ändra ingångsvärdena (koordinater) för kontrollorganet, vilket också bör betraktas som ett element av automatiska system. Enligt principen om drift och design är de verkställande och reglerande elementen olika.

Exempel: värmeelement i temperaturregleringssystem, elektriskt manövrerade ventiler och ventiler i vätske- och gasstyrsystem m.m.

Styrande organ (element) är utformade för att ställa in det erforderliga värdet för den styrda variabeln.

Korrigerande kroppar (element) tjäna till att korrigera automatiska system för att förbättra deras funktion.

Beroende på de funktioner som utförs av automationselement kan de delas in i sensorer, förstärkare, stabilisatorer, reläer, distributörer, motorer etc.

Sensor (mätkropp, sensorelement) — ett element som omvandlar en fysisk kvantitet till en annan, mer bekväm att använda i en automatisk enhet.

De vanligaste sensorerna är de som omvandlar icke-elektriska storheter (temperatur, tryck, flöde etc.) till elektriska. Bland dem finns parametriska och generatorsensorer.

Parametriska sensorer är de som omvandlar det uppmätta värdet till en parameter för den elektriska kretsen - ström, spänning, motstånd, etc.

Till exempel omvandlar en temperaturkontaktsensor en temperaturförändring till en förändring i den elektriska kretsens resistans från ett minimum när kontakterna är slutna till oändligt högt när kontakterna är öppna. Denna artikel är en temperatursensor installerad i hushållsstrykjärn.

Ris. 1. Schema för reglering av uppvärmningstemperatur genom termisk kontakt

I ett kallt strykjärn stängs den termiska kontakten, som är känslig för temperaturförändringar, och när strykjärnet slås på går det en ström genom värmeelementet som värmer upp det.När strykjärnets platta når kontakttemperaturen. den öppnar och kopplar bort värmeelementet från nätverket.

En generator kallas en sensor som omvandlar det uppmätta värdet till EMF, till exempel ett termoelement som används i samband med en voltmeter för att mäta temperatur. Emf vid ändarna av ett sådant termoelement är proportionell mot temperaturskillnaden mellan de kalla och varma korsningarna.

Ris. 2. Termoelementanordning

Termoelementets enhet och funktionsprincip. Termoelementets arbetskropp är ett känsligt element som består av två olika termoelektroder 9 som är sammansvetsade vid änden 11, som är en varm fog.Termoelektroderna är isolerade längs hela sin längd med hjälp av isolatorer 1 och placerade i skyddsbeslag 10. Elementets fria ändar är anslutna till kontakterna 7 på termoelementet placerat i huvudet 4, vilket är stängt med ett lock 6 med en packning 5 Den positiva termoelektroden är ansluten till en kontakt med ett «+»-tecken.

Tätningen av termoelektrodhylsorna 9 utförs med användning av en epoxiförening 8. Termoelementets arbetsände är isolerad från den skyddande förstärkningen med en keramisk spets, som kan saknas i vissa konstruktioner för att minska termisk tröghet. Termoelement kan ha en nippel 2 för fältmontering och en nippel 3 för att gå in i mätarnas anslutningsledningar.

Läs mer om termoelements klassificering, enhet och funktionsprincip i den här artikeln: Termoelektriska omvandlare

Skillnader mellan parametriska och generatorsensorer

I parametriska sensorer ändrar insignalen varje parameter hos sensorn (motstånd, kapacitans, induktans) och dess utsignal i enlighet därmed. En extern strömkälla krävs för deras drift. Generatorsensorer genererar EMF under verkan av insignalen och kräver ingen extra strömkälla.

Läs mer om de olika typerna av sensorer här: potentiometersensorer, induktiva sensorer

Andra automationselement

Förstärkare — ett element där ingångs- och utgångskvantiteterna har samma fysiska natur men är kvantitativt transformerade. Förstärkningseffekten uppnås genom att använda energin från strömkällan.I elektriska förstärkare särskiljs spänningsförstärkning ku = Uout /Uin, strömförstärkning ki=Iout/Azin och effektförstärkning kstr=ktics.

Vilken elektrisk maskingenerator som helst kan fungera som en förstärkare. En liten förändring i excitation i den leder till en betydande förändring i utsignalen - belastningsström eller spänning. Strömkällan är en motor som driver generatorn till rotation.

Exempel på förstärkare som tidigare aktivt använts i elektrisk framdrivning: elektriska maskinförstärkare, magnetiska förstärkare… För närvarande används förstärkare och omvandlare aktivt för dessa ändamål. tyristorer och transistorer med hög switchfrekvens.

Stabilisator - ett automatiseringselement som ger ett nästan konstant värde på utgångsvärdet när ingångsvärdet ändras inom de angivna gränserna. Den huvudsakliga egenskapen hos stabilisatorn är stabiliseringskoefficienten, som anger hur många gånger den relativa förändringen av ingångsvärdet är större än den relativa förändringen av utvärdet. Ström- och spänningsstabilisatorer används i elektriska apparater.

Läs mer om stabilisatorer här: Ferroresonant spänningsstabilisatorer och Elektroniska spänningsstabilisatorer

Relä - ett element där, när ett visst ingångsvärde uppnås, utgångsvärdet ändras abrupt. Reläer används för att fixera vissa värden på ingångsvärdet, förstärka signalen och samtidigt överföra signalen till flera elektriskt orelaterade kretsar. De vanligaste är olika konstruktioner elektromagnetiskt styrrelä.

Distributör — ett automationselement som tillhandahåller alternativ omkoppling av signalöverföringskretsar. Distribution används oftast i elektriska kretsar. Ett exempel på en distributör är en stegfinnare.

Motor — en mekanism som omvandlar viss energi till mekanisk energi. Elmotorer används oftast i automationsanordningar, men pneumatiska används också. Inom automation är de vanligaste enheterna av denna typ stegmotorer.

Sändare — en enhet utformad för att omvandla en kvantitet till en annan, bekväm för överföring via en kommunikationskanal. Utöver huvudfunktionen utför sändaren vanligtvis kodning av det konverterade värdet, vilket gör det möjligt att använda kommunikationskanaler effektivt och minska påverkan av störningar på den sända signalen.

Mottagare — en enhet som omvandlar den mottagna signalen på kommunikationskanalen till ett värde som är bekvämt för uppfattningen av elementen i automationssystemet. Om signalen är kodad under överföringen ingår en avkodare i mottagaren. Mottagare och sändare används aktivt i telekontroll- och telesignalsystem.