Elements bàsics de l'automatització

Qualsevol dispositiu automàtic està format per elements interconnectats la tasca dels quals és transformar qualitativament o quantitativament el senyal que reben.

Element d'automatització — Forma part del dispositiu d'un sistema de control automàtic en el qual es realitzen transformacions qualitatives o quantitatives de magnituds físiques. A més de la conversió de magnituds físiques, l'element d'automatització serveix per transmetre un senyal de l'element anterior al següent.

Els elements inclosos en els sistemes automàtics realitzen diverses funcions i, en funció de la seva finalitat funcional, es subdivideixen en òrgans (elements) de percebre, transformació, execució, ajust i correcció, així com elements per sumar i restar senyals.

Òrgans perceptius (elements sensorials) estan dissenyats per mesurar i convertir un valor controlat o controlat de l'objecte de control en un senyal convenient per a la transmissió i el processament posterior.

Exemples: sensors per mesurar la temperatura (termoparells, termistors), humitat, velocitat, força, etc.

Amplificadors (elements), amplificadors — aparells que, sense canviar la naturalesa física del senyal, només produeixen amplificació, és a dir. augmentant-lo fins al valor requerit. Els sistemes automàtics utilitzen amplificadors mecànics, hidràulics, electrònics, magnètics, electromecànics (relés electromagnètics, arrencadors magnètics), amplificadors de màquines elèctriques, etc.

Òrgans transformadors (elements) convertir senyals d'una naturalesa física en senyals d'una altra naturalesa física per facilitar la transmissió i el processament posteriors.

Exemples: Convertidors no elèctrics a elèctrics.

Òrgans executius (elements) estan destinats a canviar el valor de l'acció de control sobre l'objecte de control, si l'objecte és una unitat amb el cos de control, o canviar els valors d'entrada (coordenades) del cos de control, que també s'ha de considerar com un element dels sistemes automàtics. Segons el principi de funcionament i disseny, els elements executius i reguladors són diversos.

Exemples: elements calefactors en sistemes de control de temperatura, vàlvules d'accionament elèctric i vàlvules en sistemes de control de líquids i gasos, etc.

Òrgans de govern (elements) estan dissenyats per establir el valor requerit de la variable controlada.

Cossos correctores (elements) serveixen per corregir els sistemes automàtics per tal de millorar-ne el funcionament.

Segons les funcions que realitzin els elements d'automatització, es poden dividir en sensors, amplificadors, estabilitzadors, relés, distribuïdors, motors, etc.

Sensor (cos de mesura, element sensor): un element que converteix una magnitud física en una altra, més convenient per utilitzar-lo en un dispositiu automàtic.

Els sensors més comuns són els que converteixen magnituds no elèctriques (temperatura, pressió, cabal, etc.) en elèctriques. Entre ells hi ha sensors paramètrics i generadors.

Els sensors paramètrics són aquells que converteixen el valor mesurat en un paràmetre del circuit elèctric: corrent, tensió, resistència, etc.

Per exemple, un sensor de contacte de temperatura converteix un canvi de temperatura en un canvi en la resistència del circuit elèctric d'un mínim quan els contactes estan tancats a infinitament alt quan els contactes estan oberts. Aquest article és un sensor de temperatura instal·lat a les planxes domèstiques.

Arròs. 1. Esquema de regulació de la temperatura de calefacció per contacte tèrmic

En una planxa freda, el contacte tèrmic, que és sensible als canvis de temperatura, es tanca, i quan la planxa està engegada, passa un corrent per l'element de calefacció, que l'escalfa. Quan la placa de la planxa arriba a la temperatura de contacte, obre i desconnecta l'element calefactor de la xarxa.

Un generador s'anomena sensor que converteix el valor mesurat en EMF, per exemple un termopar que s'utilitza juntament amb un voltímetre per mesurar la temperatura. La fem als extrems d'aquest termoparell és proporcional a la diferència de temperatura entre les unions fredes i calentes.

Arròs. 2. Dispositiu de termoparell

El dispositiu i el principi de funcionament del termoparell. El cos de treball del termopar és un element sensible que consta de dos termoelèctrodes diferents 9 soldats entre si a l'extrem 11, que és una unió calenta.Els termoelèctrodes s'aïllen al llarg de tota la seva longitud mitjançant els aïllants 1 i es col·loquen en accessoris de protecció 10. Els extrems lliures de l'element es connecten als contactes 7 del termopar situat al capçal 4, que es tanca amb una tapa 6 amb una junta 5. El termoelèctrode positiu està connectat a un contacte amb un signe «+».

El segellat de les mànigues del termoelèctrode 9 es realitza mitjançant un compost epoxi 8. L'extrem de treball del termopar s'aïlla del reforç protector amb una punta de ceràmica, que pot faltar en alguns dissenys per reduir la inèrcia tèrmica. Els termoparells poden tenir un mugró 2 per al muntatge de camp i un mugró 3 per introduir els cables de connexió dels comptadors.

Llegiu més sobre la classificació, el dispositiu i el principi de funcionament dels termoparells en aquest article: Convertidors termoelèctrics

Diferències entre sensors paramètrics i generadors

En els sensors paramètrics, el senyal d'entrada canvia cada paràmetre del sensor (resistència, capacitat, inductància) i el seu senyal de sortida en conseqüència. Es necessita una font d'alimentació externa per al seu funcionament. Els sensors del generador generen EMF sota l'acció del senyal d'entrada i no requereixen una font d'alimentació addicional.

Més informació sobre els diferents tipus de sensors aquí: sensors de potenciòmetre, sensors inductius

Altres elements d'automatització

Amplificador: un element en el qual les magnituds d'entrada i de sortida tenen la mateixa naturalesa física però es transformen quantitativament. L'efecte d'amplificació s'aconsegueix utilitzant l'energia de la font d'energia.En els amplificadors elèctrics, es distingeix el guany de tensió ku = Uout /Uin, el guany de corrent ki=Iout/Azin i el guany de potència kstr=ktics.

Qualsevol generador de màquina elèctrica pot servir com a amplificador. Un petit canvi en l'excitació condueix a un canvi significatiu en el senyal de sortida: corrent de càrrega o tensió. La font d'energia és un motor que fa girar el generador.

Exemples d'amplificadors utilitzats anteriorment activament en propulsió elèctrica: amplificadors de màquines elèctriques, amplificadors magnètics… Actualment, els amplificadors i convertidors s'utilitzen activament per a aquests propòsits. tiristors i transistors d'alta freqüència de commutació.

Estabilitzador: un element d'automatització que proporciona un valor gairebé constant del valor de sortida quan el valor d'entrada canvia dins dels límits especificats. La característica principal de l'estabilitzador és el coeficient d'estabilització, que indica quantes vegades el canvi relatiu del valor d'entrada és més gran que el canvi relatiu del valor de sortida. Els estabilitzadors de corrent i tensió s'utilitzen en dispositius elèctrics.

Més informació sobre estabilitzadors aquí: Estabilitzadors de tensió ferroresonant i Estabilitzadors electrònics de tensió

Relé - un element en el qual, quan s'arriba a un determinat valor d'entrada, el valor de sortida canvia bruscament. Els relés s'utilitzen per fixar certs valors del valor d'entrada, amplificar el senyal i transmetre el senyal simultàniament a diversos circuits no relacionats elèctricament. Els més comuns són diversos dissenys. relé de control electromagnètic.

Distribuïdor: un element d'automatització que proporciona commutació alternativa de circuits de transmissió de senyal. La distribució s'utilitza més sovint en circuits elèctrics. Un exemple de distribuïdor és un cercador de passos.

Motor: un mecanisme que converteix part d'energia en energia mecànica. Els motors elèctrics s'utilitzen més sovint en dispositius d'automatització, però també s'utilitzen pneumàtics. En automatització, els dispositius més habituals d'aquest tipus són motors pas a pas.

Transmissor: un dispositiu dissenyat per convertir una quantitat en una altra, convenient per a la transmissió a través d'un canal de comunicació. A més de la funció principal, el transmissor normalment realitza la codificació del valor convertit, cosa que permet utilitzar els canals de comunicació de manera eficient i reduir la influència de la interferència en el senyal transmès.

Receptor: un dispositiu que converteix el senyal rebut al canal de comunicació en un valor convenient per a la percepció dels elements del sistema d'automatització. Si el senyal es codifica durant la transmissió, s'inclou un descodificador al receptor. Els receptors i transmissors s'utilitzen activament sistemes de telecontrol i telesenyalització.