אלמנטים בסיסיים של אוטומציה
כל מכשיר אוטומטי מורכב מאלמנטים מחוברים שתפקידם לשנות באופן איכותי או כמותי את האות שהם מקבלים.
אלמנט אוטומציה - זה חלק מהמכשיר של מערכת בקרה אוטומטית שבה מתבצעות טרנספורמציות איכותיות או כמותיות של כמויות פיזיות. בנוסף להמרה של כמויות פיזיות, אלמנט האוטומציה משמש להעברת אות מהאלמנט הקודם לאלמנט הבא.
האלמנטים הכלולים במערכות האוטומטיות מבצעים פונקציות שונות ובהתאם לייעודם הפונקציונלי, מחולקים לתפיסה, טרנספורמציה, ביצוע, התאמה ותיקון של איברים (אלמנטים), וכן אלמנטים לחיבור והפחתה של אותות.
איברי תפיסה (אלמנטים חושיים) נועדו למדוד ולהמיר ערך מבוקר או מבוקר של אובייקט הבקרה לאות נוח לשידור ולעיבוד נוסף.
דוגמאות: חיישנים למדידת טמפרטורה (צמדים תרמיים, תרמיסטורים), לחות, מהירות, כוח וכו'.
מגברים (אלמנטים), מגברים - מכשירים אשר מבלי לשנות את האופי הפיזי של האות, מייצרים רק הגברה, כלומר. להגדיל אותו לערך הנדרש. מערכות אוטומטיות משתמשות במגברים מכניים, הידראוליים, אלקטרוניים, מגנטיים, אלקטרומכניים (ממסרים אלקטרומגנטיים, סטרטרים מגנטיים), מגברי מכונות חשמליות וכו'.
טרנספורמציה של איברים (אלמנטים) המרת אותות בעלי אופי פיזי אחד לאותות בעלי אופי פיזי אחר לצורך נוחות בשידור ועיבוד נוספים.
דוגמאות: ממירים לא חשמליים לחשמל.
גופים מבצעים (אלמנטים) נועדו לשנות את הערך של פעולת הבקרה על אובייקט הבקרה, אם האובייקט הוא יחידה אחת עם גוף הבקרה, או לשנות את ערכי הקלט (קואורדינטות) של גוף הבקרה, אשר צריך להיחשב גם כאלמנט של מערכות אוטומטיות. על פי עקרון הפעולה והעיצוב, האלמנטים הביצועיים והרגולטוריים מגוונים.
דוגמאות: גופי חימום במערכות בקרת טמפרטורה, שסתומים מופעלים חשמליים ושסתומים במערכות בקרת נוזלים וגז וכו'.
גופים מנהלים (אלמנטים) נועדו להגדיר את הערך הנדרש של המשתנה הנשלט.
גופים מתקינים (אלמנטים) משמשים לתיקון מערכות אוטומטיות על מנת לשפר את פעולתן.
בהתאם לפונקציות המבוצעות על ידי רכיבי אוטומציה, ניתן לחלק אותם לחיישנים, מגברים, מייצבים, ממסרים, מפיצים, מנועים וכו'.
חיישן (גוף מדידה, אלמנט חיישן) - אלמנט הממיר כמות פיזית אחת לאחרת, נוח יותר לשימוש במכשיר אוטומטי.
החיישנים הנפוצים ביותר הם אלו שממירים כמויות לא חשמליות (טמפרטורה, לחץ, זרימה וכו') לכמויות חשמליות. ביניהם יש חיישנים פרמטריים וגנרטורים.
חיישנים פרמטריים הם אלו שממירים את הערך הנמדד לפרמטר של המעגל החשמלי - זרם, מתח, התנגדות וכו'.
לדוגמה, חיישן מגע טמפרטורה ממיר שינוי בטמפרטורה לשינוי בהתנגדות המעגל החשמלי ממינימום כאשר המגעים סגורים לגבוה אינסופי כאשר המגעים פתוחים. פריט זה הוא חיישן טמפרטורה המותקן במגהצים ביתיים.
אורז. 1. ערכת ויסות טמפרטורת החימום על ידי מגע תרמי
במגהץ קר נסגר המגע התרמי, הרגיש לשינויי טמפרטורה, וכאשר מגהץ מופעל עובר דרך גוף החימום זרם המחמם אותו, כאשר הצלחת של המגהץ מגיעה לטמפרטורת המגע, הוא פותח ומנתק את גוף החימום מהרשת.
גנרטור נקרא חיישן הממיר את הערך הנמדד ל-EMF, למשל צמד תרמי המשמש בשילוב עם מד מתח למדידת טמפרטורה. ה-emf בקצוות של צמד תרמי כזה הוא פרופורציונלי להפרש הטמפרטורה בין הצמתים הקרים והחמים.
אורז. 2. מכשיר תרמי
המכשיר ועיקרון הפעולה של הצמד התרמי. גוף העבודה של הצמד התרמי הוא אלמנט רגיש המורכב משתי אלקטרודות תרמו שונות 9 המרותכות זו לזו בקצה 11, שהוא מפרק חם.התרמו-אלקטרודות מבודדות לכל אורכן באמצעות מבודדים 1 וממוקמות באביזרי מגן 10. הקצוות החופשיים של האלמנט מחוברים למגעים 7 של הצמד התרמי הממוקם בראש 4, שנסגר בכיסוי 6 עם אטם 5 התרמו-אלקטרודה החיובית מחוברת למגע עם סימן "+".
איטום שרוולי התרמו-אלקטרודה 9 מתבצע באמצעות תרכובת אפוקסי 8. קצה העבודה של הצמד התרמי מבודד מהחיזוק המגן עם קצה קרמי, שעשוי להיות חסר בחלק מהעיצובים כדי להפחית את האינרציה התרמית. צמדים תרמיים עשויים להיות בעלי פטמה 2 להרכבה בשטח ופטמה 3 לכניסה לחוטי החיבור של המונים.
קרא עוד על הסיווג, המכשיר ועקרון הפעולה של צמדים תרמיים במאמר זה: ממירים תרמיים
הבדלים בין חיישנים פרמטריים לגנרטורים
בחיישנים פרמטריים, אות הכניסה משנה כל פרמטר של החיישן (התנגדות, קיבול, השראות) ואת אות המוצא שלו בהתאם. לצורך פעולתם נדרש מקור מתח חיצוני. חיישני גנרטור יוצרים EMF תחת פעולת אות הכניסה ואינם דורשים מקור כוח נוסף.
קרא עוד על סוגי החיישנים השונים כאן: חיישני פוטנציומטר, חיישנים אינדוקטיביים
רכיבי אוטומציה אחרים
מגבר - אלמנט שבו לכמויות הקלט והפלט יש אותו אופי פיזיקלי אך עוברות טרנספורמציה כמותית. אפקט ההגברה מושג על ידי שימוש באנרגיה של מקור הכוח.במגברים חשמליים, מובחנים רווח מתח ku = Uout /Uin, רווח זרם ki=Iout/Azin והגבר הספק kstr=ktics.
כל מחולל מכונות חשמליות יכול לשמש כמגבר. שינוי קטן בעירור בו מוביל לשינוי משמעותי באות המוצא - זרם עומס או מתח. מקור הכוח הוא מנוע שמניע את הגנרטור לסיבוב.
דוגמאות למגברים ששימשו בעבר באופן פעיל בהנעה חשמלית: מגברי מכונות חשמליות, מגברים מגנטיים... נכון לעכשיו, מגברים וממירים משמשים באופן פעיל למטרות אלה. תיריסטורים ו טרנזיסטורים בתדר מיתוג גבוה.
מייצב - אלמנט אוטומציה המספק ערך כמעט קבוע של ערך הפלט כאשר ערך הקלט משתנה בגבולות שצוינו. המאפיין העיקרי של המייצב הוא מקדם הייצוב, המציין כמה פעמים השינוי היחסי של ערך הקלט גדול מהשינוי היחסי של ערך הפלט. מייצבי זרם ומתח משמשים במכשירים חשמליים.
קרא עוד על מייצבים כאן: מייצבי מתח ברזוננטי ו מייצבי מתח אלקטרוניים
ממסר - אלמנט שבו, כאשר מגיעים לערך קלט מסוים, ערך היציאה משתנה באופן פתאומי. ממסרים משמשים לתיקון ערכים מסוימים של ערך הקלט, להגביר את האות ובו זמנית לשדר את האות למספר מעגלים שאינם קשורים חשמלית. הנפוצים ביותר הם עיצובים שונים ממסר בקרה אלקטרומגנטית.
מפיץ - אלמנט אוטומציה המספק מיתוג חלופי של מעגלי העברת אותות. הפצה משמשת לרוב במעגלים חשמליים. דוגמה למפיץ היא מצא צעדים.
מנוע - מנגנון הממיר חלק מהאנרגיה לאנרגיה מכנית. מנועים חשמליים משמשים לרוב בהתקני אוטומציה, אך משמשים גם פנאומטיים. באוטומציה, המכשירים הנפוצים ביותר מסוג זה הם מנועי צעד.
משדר - מכשיר שנועד להמיר כמות אחת לאחרת, נוח לשידור בערוץ תקשורת. בנוסף לפונקציה העיקרית, המשדר מבצע בדרך כלל קידוד של הערך המומר, מה שמאפשר להשתמש ביעילות בערוצי התקשורת ולהפחית את השפעת ההפרעות על האות המשודר.
מקלט - מכשיר הממיר את האות המתקבל בערוץ התקשורת לערך נוח לתפיסה על ידי מרכיבי מערכת האוטומציה. אם האות מקודד במהלך השידור, מפענח כלול במקלט. מקלטים ומשדרים נמצאים בשימוש פעיל ב מערכות בקרה וטלאות.