Cara kerja regulator otomatis dan bekerja pada contoh ruang inkubator

Bentuk kontrol otomatis yang paling sederhana dan paling umum dari pengoperasian perangkat teknis adalah kontrol otomatis, yang disebut metode untuk menjaga konstanta parameter tertentu (misalnya, kecepatan putaran poros, suhu sedang, tekanan uap) atau metode untuk memastikan perubahannya menurut hukum tertentu. Itu dapat dilakukan melalui tindakan manusia yang sesuai atau secara otomatis, yaitu dengan bantuan perangkat teknis yang sesuai - regulator otomatis.

Regulator yang mempertahankan nilai konstan dari parameter disebut miliknya, dan pengontrol yang memberikan perubahan parameter menurut hukum tertentu disebut perangkat lunak.

Pada 1765, mekanik Rusia I. I. Polzunov menemukan pengatur otomatis untuk keperluan industri, yang mempertahankan ketinggian air yang kira-kira konstan di ketel uap. Pada 1784, mekanik Inggris J. Watt menemukan pengatur otomatis yang mempertahankan kecepatan putaran poros mesin uap yang konstan.

Proses regulasi

Pertimbangkan bagaimana Anda dapat mempertahankan suhu konstan di sebuah ruangan yang disebut termostat, contohnya adalah ruang inkubator.

Inkubator

Termostat banyak digunakan di berbagai sektor industri, khususnya industri makanan. Terakhir, ruang hidup juga dapat dianggap sebagai termostat di musim dingin jika mempertahankan suhu konstan dengan bantuan katup khusus yang ditawarkan pada radiator pemanas. Mari kita tunjukkan bagaimana kontrol suhu ruangan non-otomatis dilakukan.

Asumsikan bahwa diinginkan untuk mempertahankan suhu 20 ° C. Itu dipantau oleh termometer ruangan. Jika naik lebih tinggi, maka katup radiator agak tertutup. Ini memperlambat aliran air panas di yang terakhir. Suhunya menurun sehingga aliran energi ke dalam ruangan berkurang, dimana suhu udara juga menjadi lebih rendah.

Ketika suhu udara di dalam ruangan kurang dari 20 ° C, katup terbuka dan dengan demikian aliran air panas di radiator meningkat, yang menyebabkan suhu di dalam ruangan naik.

Dengan pengaturan seperti itu, fluktuasi kecil pada suhu udara di sekitar nilai yang ditetapkan diamati (dalam contoh yang dipertimbangkan, sekitar 20 ° C).

Termostat mekanis

Contoh ini menunjukkan bahwa tindakan tertentu perlu dilakukan dalam proses regulasi:

• mengukur parameter yang dapat disesuaikan;
• bandingkan nilainya dengan nilai preset (dalam hal ini, yang disebut kesalahan kontrol ditentukan - perbedaan antara nilai aktual dan nilai preset);
• untuk mempengaruhi proses sesuai dengan nilai dan tanda kesalahan kontrol.

Dalam regulasi non-otomatis, tindakan ini dilakukan oleh operator manusia.

Penyesuaian otomatis

Regulasi dapat dilakukan tanpa campur tangan manusia, yaitu dengan cara teknis. Dalam hal ini kita berbicara tentang pengaturan otomatis, yang dilakukan dengan menggunakan pengatur otomatis. Mari kita cari tahu terdiri dari bagian apa dan bagaimana bagian-bagian ini berinteraksi satu sama lain.

Pengukuran nilai sebenarnya dari parameter yang dikontrol dilakukan oleh alat pengukur yang disebut sensor (dalam contoh inkubator — sensor temperatur).

Hasil pengukuran diberikan oleh sensor dalam bentuk beberapa sinyal fisik (ketinggian kolom cairan termometrik, deformasi pelat bimetal, nilai tegangan atau arus pada keluaran sensor, dll.).

Perbandingan nilai sebenarnya dari parameter yang dikontrol dengan yang diberikan dibuat oleh komparator khusus yang disebut null body. Dalam hal ini, perbedaan antara nilai sebenarnya dari parameter yang dikontrol dan nilai yang ditentukan (yaitu diperlukan) ditentukan. Perbedaan ini disebut kesalahan kontrol. Itu bisa positif dan negatif.

Nilai kesalahan kontrol diubah menjadi sinyal fisik tertentu yang memengaruhi eksekutif yang mengontrol keadaan objek yang dikendalikan. Sebagai akibat dari benturan badan eksekutif pada objek, parameter yang dikontrol naik atau turun tergantung pada tanda kesalahan penyesuaian.

Dengan demikian, bagian utama dari pengatur otomatis adalah: elemen pengukur (sensor), elemen referensi (elemen nol) dan elemen eksekutif.

Agar elemen nol dapat membandingkan nilai terukur dari variabel yang dikontrol dengan nilai yang ditetapkan, perlu untuk memasukkan nilai yang ditetapkan dari parameter di pengontrol otomatis. Ini dilakukan dengan bantuan perangkat khusus, yang disebut Master, yang mengubah penyesuaian otomatis dari nilai parameter yang ditetapkan menjadi sinyal fisik pada level tertentu.

Dalam hal ini, penting bahwa sinyal fisik dari keluaran sensor dan nilai yang ditetapkan memiliki sifat yang sama. Hanya dalam hal ini dimungkinkan untuk membandingkan dengan badan nol.

Perlu juga dicatat bahwa kekuatan sinyal keluaran yang sesuai dengan kesalahan regulasi, sebagai suatu peraturan, tidak cukup untuk mengontrol operasi badan eksekutif. Dalam hal ini, sinyal yang ditentukan sudah diperkuat sebelumnya. Oleh karena itu, pengatur otomatis, selain tiga bagian utama yang ditunjukkan (sensor, elemen nol, dan aktuator), juga mencakup pengaturan dan penguat.

Diagram blok tipikal dari sistem kontrol otomatis

Seperti dapat dilihat dari diagram ini, sistem kontrol otomatis tertutup. Dari objek kontrol, informasi tentang nilai parameter yang dikontrol masuk ke sensor, dan kemudian ke badan nol, setelah itu sinyal yang sesuai dengan kesalahan kontrol melewati amplifier ke badan eksekutif, yang memiliki efek yang diperlukan pada objek kontrol.

Pergerakan sinyal dari objek kontrol ke tubuh nol adalah umpan balik. Umpan balik adalah prasyarat untuk proses regulasi. Loop tertutup seperti itu juga dipengaruhi oleh pengaruh eksternal.

Pertama (dan ini yang paling penting), objek regulasi terkena pengaruh eksternal.Pengaruh inilah yang menyebabkan perubahan parameter keadaannya dan memberlakukan regulasi.

Kedua, pengaruh eksternal pada rangkaian sistem kontrol otomatis adalah input ke dalam benda nol melalui nilai yang ditetapkan dari nilai yang diperlukan dari parameter yang dikendalikan, yang ditentukan berdasarkan analisis mode operasi seluruh sistem, yang termasuk perangkat otomatis ini. Analisis ini dilakukan oleh manusia atau komputer kontrol.

Contoh regulator otomatis:

Perangkat dan prinsip pengoperasian termostat listrik untuk setrika

Penggunaan pengontrol PID dalam sistem otomasi pada contoh TRM148 OWEN