Základní prvky automatizace

Jakékoli automatické zařízení se skládá z vzájemně propojených prvků, jejichž úkolem je kvalitativně nebo kvantitativně transformovat přijímaný signál.

Prvek automatizace — Je součástí zařízení automatického řídicího systému, ve kterém se provádějí kvalitativní nebo kvantitativní transformace fyzikálních veličin. Kromě převodu fyzikálních veličin slouží automatizační prvek k přenosu signálu z předchozího prvku na následující.

Prvky obsažené v automatických systémech plní různé funkce a v závislosti na svém funkčním účelu se dělí na orgány (prvky) vnímání, transformaci, provádění, nastavování a korekce, jakož i prvky pro přidávání a odečítání signálů.

Vnímavé orgány (smyslové prvky) jsou určeny k měření a převodu řízené nebo řízené hodnoty řídicího objektu na signál vhodný pro přenos a další zpracování.

Příklady: čidla pro měření teploty (termočlánky, termistory), vlhkosti, rychlosti, síly atd.

Zesilovače (prvky), zesilovače — zařízení, která beze změny fyzické povahy signálu produkují pouze zesílení, tzn. zvýšit na požadovanou hodnotu. Automatické systémy využívají mechanické, hydraulické, elektronické, magnetické, elektromechanické (elektromagnetická relé, magnetické spouštěče), elektrické strojní zesilovače atd.

Transformace orgánů (prvků) převádění signálů jedné fyzické povahy na signály jiné fyzické povahy pro usnadnění dalšího přenosu a zpracování.

Příklady: Neelektrické měniče na elektrické.

Výkonné orgány (prvky) jsou určeny ke změně hodnoty řídicí akce na řídicím objektu, pokud je objekt jednou jednotkou s řídicím orgánem, nebo ke změně vstupních hodnot (souřadnic) řídicího orgánu, což by mělo být také považováno za prvek automatických systémů. Podle principu činnosti a konstrukce jsou výkonné a regulační prvky různorodé.

Příklady: topná tělesa v systémech regulace teploty, elektricky ovládané ventily a ventily v systémech regulace kapalin a plynů atd.

Řídící orgány (prvky) jsou určeny k nastavení požadované hodnoty regulované veličiny.

Korekční těla (prvky) slouží ke korekci automatických systémů za účelem zlepšení jejich provozu.

Podle funkcí vykonávaných automatizačními prvky je lze rozdělit na snímače, zesilovače, stabilizátory, relé, rozdělovače, motory atd.

Senzor (měřicí těleso, senzorový prvek) — prvek, který převádí jednu fyzikální veličinu na jinou, vhodnější pro použití v automatickém zařízení.

Nejběžnější jsou snímače, které převádějí neelektrické veličiny (teplota, tlak, průtok atd.) na elektrické. Mezi nimi jsou parametrické a generátorové senzory.

Parametrické snímače jsou ty, které převádějí naměřenou hodnotu na parametr elektrického obvodu — proud, napětí, odpor atd.

Například teplotní kontaktní senzor převádí změnu teploty na změnu odporu elektrického obvodu z minima, když jsou kontakty sepnuté, na nekonečně vysoký, když jsou kontakty rozepnuté. Tato položka je teplotní senzor instalovaný v žehličkách pro domácnost.

Rýže. 1. Schéma regulace teploty ohřevu tepelným kontaktem

Ve studené žehličce se sepne tepelný kontakt citlivý na změny teploty a při zapnutí žehličky protéká topným tělesem proud, který ji ohřeje.Když deska žehličky dosáhne kontaktní teploty, otevírá a odpojuje topné těleso od sítě.

Generátor se nazývá senzor, který převádí naměřenou hodnotu na EMF, například termočlánek používaný ve spojení s voltmetrem k měření teploty. Emf na koncích takového termočlánku je úměrná teplotnímu rozdílu mezi studenými a horkými spoji.

Rýže. 2. Termočlánkové zařízení

Zařízení a princip činnosti termočlánku. Pracovním tělesem termočlánku je citlivý prvek sestávající ze dvou různých termoelektrod 9 svařených k sobě na konci 11, což je horký spoj.Termoelektrody jsou po celé délce izolovány pomocí izolátorů 1 a umístěny v ochranných armaturách 10. Volné konce prvku jsou připojeny ke kontaktům 7 termočlánku umístěného v hlavě 4, která je uzavřena krytem 6 s těsněním 5 Kladná termoelektroda je připojena ke kontaktu se znaménkem «+».

Utěsnění termoelektrodových objímek 9 se provádí pomocí epoxidové směsi 8. Pracovní konec termočlánku je izolován od ochranné výztuže keramickým hrotem, který může u některých provedení chybět pro snížení tepelné setrvačnosti. Termočlánky mohou mít vsuvku 2 pro montáž na místě a vsuvku 3 pro vstup do připojovacích vodičů elektroměrů.

Přečtěte si více o klasifikaci, zařízení a principu fungování termočlánků v tomto článku: Termoelektrické měniče

Rozdíly mezi parametrickými a generátorovými senzory

U parametrických snímačů mění vstupní signál podle toho každý parametr snímače (odpor, kapacita, indukčnost) a jeho výstupní signál. Pro jejich provoz je nutný externí zdroj energie. Senzory generátoru generují EMF působením vstupního signálu a nevyžadují další zdroj energie.

Přečtěte si více o různých typech senzorů zde: potenciometrové senzory, indukční senzory

Další prvky automatizace

Zesilovač — prvek, ve kterém mají vstupní a výstupní veličiny stejnou fyzikální povahu, ale jsou kvantitativně transformovány. Zesilovacího efektu je dosaženo využitím energie zdroje energie.U elektrických zesilovačů se rozlišuje napěťové zesílení ku = Uout /Uin, proudové zesílení ki=Iout/Azin a výkonové zesílení kstr=ktics.

Jako zesilovač může sloužit jakýkoli generátor elektrického stroje. Malá změna buzení v něm vede k výrazné změně výstupního signálu - zátěžového proudu nebo napětí. Zdrojem energie je motor, který pohání generátor do rotace.

Příklady zesilovačů dříve aktivně používaných v elektrickém pohonu: zesilovače elektrických strojů, magnetické zesilovače… V současné době se pro tyto účely aktivně využívají zesilovače a převodníky. tyristory a vysokofrekvenční tranzistory.

Stabilizátor - automatizační prvek, který poskytuje téměř konstantní hodnotu výstupní hodnoty při změně vstupní hodnoty ve stanovených mezích. Hlavní charakteristikou stabilizátoru je stabilizační koeficient, který udává, kolikrát je relativní změna vstupní hodnoty větší než relativní změna výstupní hodnoty. V elektrických zařízeních se používají stabilizátory proudu a napětí.

Přečtěte si více o stabilizátorech zde: Ferorezonanční stabilizátory napětí a Elektronické stabilizátory napětí

Relé - prvek, ve kterém se při dosažení určité vstupní hodnoty náhle změní výstupní hodnota. Relé slouží k fixaci určitých hodnot vstupní hodnoty, zesílení signálu a současnému přenosu signálu do několika elektricky nesouvisejících obvodů. Nejběžnější jsou různá provedení elektromagnetické ovládací relé.

Distributor — automatizační prvek, který zajišťuje alternativní přepínání obvodů přenosu signálu. Rozvod se nejčastěji používá v elektrických obvodech. Příkladem distributora je krokový vyhledávač.

Motor — mechanismus, který přeměňuje určitou energii na mechanickou energii. Elektromotory se nejčastěji používají v automatizačních zařízeních, ale používají se i pneumatické. V automatizaci jsou nejběžnější zařízení tohoto typu krokové motory.

Vysílač — zařízení určené k převodu jedné veličiny na jinou, vhodné pro přenos přes komunikační kanál. Kromě hlavní funkce vysílač obvykle provádí kódování převáděné hodnoty, což umožňuje efektivně využívat komunikační kanály a snižuje vliv rušení na přenášený signál.

Přijímač — zařízení, které převádí přijímaný signál na komunikačním kanálu na hodnotu vhodnou pro vnímání prvky automatizačního systému. Pokud je signál během přenosu kódován, je v přijímači obsažen dekodér. Přijímače a vysílače se aktivně používají v dálkové ovládání a telesignalizační systémy.