Elemen dasar otomatisasi

Perangkat otomatis apa pun terdiri dari elemen-elemen yang saling berhubungan yang tugasnya mengubah sinyal yang mereka terima secara kualitatif atau kuantitatif.

Elemen otomasi — Ini adalah bagian dari perangkat sistem kontrol otomatis di mana transformasi kuantitas fisik kualitatif atau kuantitatif dilakukan. Selain konversi besaran fisik, elemen otomasi berfungsi untuk mengirimkan sinyal dari elemen sebelumnya ke elemen berikutnya.

Unsur-unsur yang termasuk dalam sistem otomatis menjalankan berbagai fungsi dan, tergantung pada tujuan fungsionalnya, dibagi lagi menjadi persepsi, transformasi, eksekusi, penyesuaian dan koreksi organ (elemen), serta elemen untuk menambah dan mengurangi sinyal.

Organ perseptif (elemen sensorik) dirancang untuk mengukur dan mengubah nilai objek kontrol yang dikontrol atau dikontrol menjadi sinyal yang nyaman untuk transmisi dan pemrosesan lebih lanjut.

Contoh: sensor untuk mengukur suhu (termokopel, termistor), kelembaban, kecepatan, gaya, dll.

Amplifier (elemen), amplifier — perangkat yang, tanpa mengubah sifat fisik dari sinyal, hanya menghasilkan amplifikasi, mis. meningkatkannya ke nilai yang diperlukan. Sistem otomatis menggunakan mekanik, hidrolik, elektronik, magnetik, elektromekanis (relai elektromagnetik, starter magnetik), amplifier mesin listrik, dll.

Transformasi organ (elemen) mengubah sinyal dari satu sifat fisik menjadi sinyal dari sifat fisik lain untuk kenyamanan dalam transmisi dan pemrosesan lebih lanjut.

Contoh: Konverter non-listrik ke listrik.

Badan eksekutif (elemen) dimaksudkan untuk mengubah nilai aksi kontrol pada objek kontrol, jika objek tersebut satu kesatuan dengan badan kontrol, atau untuk mengubah nilai input (koordinat) dari badan kontrol, yang juga harus dianggap sebagai elemen dari sistem otomatis. Menurut prinsip operasi dan desain, elemen eksekutif dan pengatur itu beragam.

Contoh: elemen pemanas dalam sistem kontrol suhu, katup dan katup yang digerakkan secara elektrik dalam sistem kontrol cair dan gas, dll.

Badan Pengurus (Unsur) dirancang untuk menetapkan nilai yang diperlukan dari variabel yang dikendalikan.

Badan korektif (elemen) berfungsi untuk memperbaiki sistem otomatis untuk meningkatkan operasinya.

Bergantung pada fungsi yang dilakukan oleh elemen otomasi, mereka dapat dibagi menjadi sensor, amplifier, stabilisator, relai, distributor, motor, dll.

Sensor (badan pengukur, elemen sensor) — elemen yang mengubah satu besaran fisik menjadi besaran lain, lebih mudah digunakan dalam perangkat otomatis.

Sensor yang paling umum adalah yang mengubah besaran non-listrik (suhu, tekanan, aliran, dll.) Menjadi besaran listrik. Diantaranya ada sensor parametrik dan generator.

Sensor parametrik adalah sensor yang mengubah nilai terukur menjadi parameter sirkuit listrik - arus, tegangan, resistansi, dll.

Misalnya, sensor kontak suhu mengubah perubahan suhu menjadi perubahan resistansi rangkaian listrik dari minimum saat kontak tertutup menjadi sangat tinggi saat kontak terbuka. Item ini adalah sensor suhu yang dipasang di setrika rumah tangga.

Beras. 1. Skema pengaturan suhu pemanasan melalui kontak termal

Pada setrika dingin, kontak termal yang peka terhadap perubahan suhu tertutup, dan saat setrika dinyalakan, arus mengalir melalui elemen pemanas, yang memanaskannya. Saat pelat setrika mencapai suhu kontak, itu membuka dan memutuskan elemen pemanas dari jaringan.

Generator disebut sensor yang mengubah nilai terukur menjadi EMF, misalnya termokopel yang digunakan bersamaan dengan voltmeter untuk mengukur suhu. Ggl di ujung termokopel semacam itu sebanding dengan perbedaan suhu antara sambungan dingin dan panas.

Beras. 2. Perangkat termokopel

Perangkat dan prinsip pengoperasian termokopel. Badan kerja termokopel adalah elemen sensitif yang terdiri dari dua termoelektroda berbeda 9 yang dilas bersama pada ujung 11, yang merupakan sambungan panas.Termoelektroda diisolasi sepanjang panjangnya menggunakan isolator 1 dan ditempatkan di alat kelengkapan pelindung 10. Ujung bebas elemen dihubungkan ke kontak 7 termokopel yang terletak di kepala 4, yang ditutup dengan penutup 6 dengan paking 5 .Termoelektroda positif terhubung ke kontak dengan tanda «+».

Penyegelan selongsong termoelektroda 9 dilakukan dengan menggunakan senyawa epoksi 8. Ujung kerja termokopel diisolasi dari tulangan pelindung dengan ujung keramik, yang mungkin hilang dalam beberapa desain untuk mengurangi inersia termal. Termokopel mungkin memiliki puting 2 untuk pemasangan di lapangan dan puting 3 untuk memasukkan kabel penghubung meteran.

Baca lebih lanjut tentang klasifikasi, perangkat, dan prinsip pengoperasian termokopel di artikel ini: Konverter termoelektrik

Perbedaan antara sensor parametrik dan generator

Dalam sensor parametrik, sinyal input mengubah setiap parameter sensor (resistansi, kapasitansi, induktansi) dan sinyal outputnya sesuai. Sumber daya eksternal diperlukan untuk pengoperasiannya. Sensor generator menghasilkan EMF di bawah aksi sinyal input dan tidak memerlukan sumber daya tambahan.

Baca lebih lanjut tentang berbagai jenis sensor di sini: sensor potensiometer, sensor induktif

Elemen otomasi lainnya

Penguat - elemen di mana jumlah input dan output memiliki sifat fisik yang sama tetapi diubah secara kuantitatif. Efek amplifikasi dicapai dengan menggunakan energi dari sumber daya.Pada amplifier listrik dibedakan gain tegangan ku = Uout /Uin, gain arus ki=Iout/Azin dan gain daya kstr=ktics.

Generator mesin listrik apa pun dapat berfungsi sebagai penguat. Perubahan kecil dalam eksitasi di dalamnya menyebabkan perubahan signifikan pada sinyal keluaran - memuat arus atau tegangan. Sumber tenaga adalah motor yang menggerakkan generator hingga berputar.

Contoh amplifier yang sebelumnya digunakan secara aktif dalam penggerak listrik: amplifier mesin listrik, amplifier magnetik… Saat ini, amplifier dan konverter digunakan secara aktif untuk tujuan ini. thyristor Dan transistor frekuensi switching tinggi.

Stabilizer - elemen otomasi yang memberikan nilai output yang hampir konstan ketika nilai input berubah dalam batas yang ditentukan. Karakteristik utama dari stabilizer adalah koefisien stabilisasi, yang menunjukkan berapa kali perubahan relatif dari nilai input lebih besar dari perubahan relatif dari nilai output. Penstabil arus dan tegangan digunakan dalam perangkat listrik.

Baca lebih lanjut tentang stabilisator di sini: Stabilisator tegangan Ferroresonant Dan Penstabil tegangan elektronik

Relai - elemen di mana, ketika nilai input tertentu tercapai, nilai output berubah secara tiba-tiba. Relai digunakan untuk memperbaiki nilai tertentu dari nilai input, memperkuat sinyal dan secara bersamaan mengirimkan sinyal ke beberapa rangkaian yang tidak berhubungan secara elektrik. Yang paling umum adalah berbagai desain relai kontrol elektromagnetik.

Distributor — elemen otomasi yang menyediakan pergantian sirkuit transmisi sinyal alternatif. Distribusi paling sering digunakan dalam rangkaian listrik. Contoh distributor adalah pencari langkah.

Mesin — mekanisme yang mengubah sebagian energi menjadi energi mekanik. Motor listrik paling sering digunakan pada perangkat otomasi, tetapi motor pneumatik juga digunakan. Dalam otomatisasi, perangkat yang paling umum dari jenis ini adalah motor stepper.

Pemancar — perangkat yang dirancang untuk mengubah satu kuantitas menjadi kuantitas lainnya, nyaman untuk transmisi melalui saluran komunikasi. Selain fungsi utama, pemancar biasanya melakukan pengkodean nilai yang dikonversi, yang memungkinkan penggunaan saluran komunikasi secara efisien dan mengurangi pengaruh interferensi pada sinyal yang ditransmisikan.

Penerima — perangkat yang mengubah sinyal yang diterima pada saluran komunikasi menjadi nilai yang nyaman untuk persepsi oleh elemen sistem otomasi. Jika sinyal dikodekan selama transmisi, decoder disertakan dalam penerima. Penerima dan pemancar digunakan secara aktif di sistem telekontrol dan telesignaling.