Các yếu tố cơ bản của tự động hóa

Bất kỳ thiết bị tự động nào bao gồm các phần tử được kết nối với nhau có nhiệm vụ chuyển đổi định tính hoặc định lượng tín hiệu mà chúng nhận được.

yếu tố tự động hóa — Nó là một phần của thiết bị của hệ thống điều khiển tự động, trong đó thực hiện các phép biến đổi định tính hoặc định lượng của các đại lượng vật lý. Ngoài việc chuyển đổi các đại lượng vật lý, phần tử tự động hóa còn dùng để truyền tín hiệu từ phần tử trước sang phần tử tiếp theo.

Các phần tử có trong hệ thống tự động thực hiện các chức năng khác nhau và tùy thuộc vào mục đích chức năng của chúng, được chia thành các cơ quan (phần tử) nhận biết, biến đổi, thực thi, điều chỉnh và sửa lỗi, cũng như các phần tử để cộng và trừ tín hiệu.

Cơ quan tri giác (yếu tố cảm giác) được thiết kế để đo và chuyển đổi giá trị được điều khiển hoặc được điều khiển của đối tượng điều khiển thành tín hiệu thuận tiện cho việc truyền và xử lý tiếp theo.

Ví dụ: cảm biến đo nhiệt độ (cặp nhiệt điện, điện trở nhiệt), độ ẩm, tốc độ, lực, v.v.

Bộ khuếch đại (phần tử), bộ khuếch đại - thiết bị không làm thay đổi bản chất vật lý của tín hiệu, chỉ tạo ra sự khuếch đại, nghĩa là tăng nó đến giá trị cần thiết. Hệ thống tự động sử dụng cơ khí, thủy lực, điện tử, từ tính, cơ điện (rơle điện từ, khởi động từ), bộ khuếch đại máy điện, v.v.

Cơ quan chuyển hóa (yếu tố) chuyển đổi tín hiệu có bản chất vật lý này thành tín hiệu có bản chất vật lý khác để thuận tiện cho việc truyền dẫn và xử lý sau này.

Ví dụ: Bộ biến đổi không điện thành điện.

Cơ quan điều hành (phần tử) nhằm mục đích thay đổi giá trị của hành động điều khiển trên đối tượng điều khiển, nếu đối tượng là một đơn vị với phần thân điều khiển hoặc để thay đổi các giá trị đầu vào (tọa độ) của phần thân điều khiển, cũng nên được coi là một phần tử của các hệ thống tự động. Theo nguyên tắc hoạt động và thiết kế, các yếu tố điều hành và điều tiết rất đa dạng.

Ví dụ: các bộ phận làm nóng trong hệ thống kiểm soát nhiệt độ, van và van được kích hoạt bằng điện trong hệ thống kiểm soát chất lỏng và khí, v.v.

Cơ quan chủ quản (Yếu tố) được thiết kế để đặt giá trị yêu cầu của biến được kiểm soát.

Cơ quan khắc phục (phần tử) phục vụ để hiệu chỉnh các hệ thống tự động nhằm cải thiện hoạt động của chúng.

Tùy thuộc vào các chức năng được thực hiện bởi các phần tử tự động hóa, chúng có thể được chia thành cảm biến, bộ khuếch đại, bộ ổn định, rơle, bộ phân phối, động cơ, v.v.

Cảm biến (cơ thể đo, phần tử cảm biến) — một phần tử chuyển đổi một đại lượng vật lý này thành một đại lượng vật lý khác, thuận tiện hơn khi sử dụng trong một thiết bị tự động.

Các cảm biến phổ biến nhất là những cảm biến chuyển đổi các đại lượng phi điện (nhiệt độ, áp suất, lưu lượng, v.v.) thành điện. Trong số đó có cảm biến tham số và máy phát điện.

Cảm biến tham số là những cảm biến chuyển đổi giá trị đo được thành tham số của mạch điện - dòng điện, điện áp, điện trở, v.v.

Ví dụ, cảm biến tiếp điểm nhiệt độ chuyển đổi sự thay đổi nhiệt độ thành sự thay đổi điện trở mạch điện từ mức tối thiểu khi các tiếp điểm đóng thành cực cao khi các tiếp điểm mở. Mặt hàng này là một cảm biến nhiệt độ được cài đặt trong bàn là gia dụng.

Cơm. 1. Sơ đồ điều chỉnh nhiệt độ gia nhiệt bằng tiếp điểm nhiệt

Trong bàn ủi nguội, tiếp điểm nhiệt, nhạy cảm với sự thay đổi nhiệt độ, sẽ đóng lại và khi bàn ủi được bật, một dòng điện chạy qua bộ phận làm nóng, làm nóng nó. Khi tấm của bàn ủi đạt đến nhiệt độ tiếp xúc, nó mở và ngắt kết nối bộ phận làm nóng khỏi mạng.

Máy phát điện được gọi là cảm biến chuyển đổi giá trị đo được thành EMF, ví dụ cặp nhiệt điện được sử dụng kết hợp với vôn kế để đo nhiệt độ. Emf ở hai đầu của một cặp nhiệt điện như vậy tỷ lệ thuận với chênh lệch nhiệt độ giữa các điểm nối lạnh và nóng.

Cơm. 2. Thiết bị cặp nhiệt điện

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của cặp nhiệt điện. Thân làm việc của cặp nhiệt điện là một bộ phận nhạy cảm bao gồm hai điện cực nhiệt khác nhau 9 được hàn với nhau ở đầu 11, là mối nối nóng.Các điện cực nhiệt được cách ly dọc theo toàn bộ chiều dài của chúng bằng cách sử dụng chất cách điện 1 và được đặt trong các phụ kiện bảo vệ 10. Các đầu tự do của phần tử được nối với các tiếp điểm 7 của cặp nhiệt điện nằm ở đầu 4, được đóng bằng nắp 6 bằng miếng đệm 5 . Điện cực dương được nối với tiếp điểm có dấu «+».

Việc bịt kín các ống bọc điện cực nhiệt 9 được thực hiện bằng hợp chất epoxy 8. Đầu làm việc của cặp nhiệt điện được cách ly với phần gia cố bảo vệ bằng một đầu gốm, có thể bị thiếu trong một số thiết kế để giảm quán tính nhiệt. Cặp nhiệt điện có thể có núm 2 để lắp tại hiện trường và núm 3 để luồn dây kết nối của công tơ.

Đọc thêm về phân loại, thiết bị và nguyên lý hoạt động của cặp nhiệt điện trong bài viết này: bộ chuyển đổi nhiệt điện

Sự khác biệt giữa cảm biến tham số và máy phát điện

Trong cảm biến tham số, tín hiệu đầu vào thay đổi theo từng thông số của cảm biến (điện trở, điện dung, điện cảm) và tín hiệu đầu ra của nó tương ứng. Một nguồn năng lượng bên ngoài là cần thiết cho hoạt động của họ. Cảm biến máy phát điện tạo ra EMF dưới tác động của tín hiệu đầu vào và không yêu cầu nguồn điện bổ sung.

Đọc thêm về các loại cảm biến khác nhau tại đây: chiết áp cảm biến, cảm biến quy nạp

Các yếu tố tự động hóa khác

Bộ khuếch đại—một phần tử trong đó các đại lượng đầu vào và đầu ra có cùng bản chất vật lý nhưng được biến đổi về lượng. Hiệu ứng khuếch đại đạt được bằng cách sử dụng năng lượng của nguồn điện.Trong các bộ khuếch đại điện, độ lợi điện áp ku = Uout /Uin, độ lợi dòng điện ki=Iout/Azin và độ lợi công suất kstr=ktics được phân biệt.

Bất kỳ máy phát điện nào cũng có thể đóng vai trò là bộ khuếch đại. Một thay đổi nhỏ về kích thích trong nó dẫn đến thay đổi đáng kể tín hiệu đầu ra - dòng điện hoặc điện áp tải. Nguồn năng lượng là một động cơ điều khiển máy phát điện quay.

Ví dụ về các bộ khuếch đại trước đây được sử dụng tích cực trong động cơ đẩy điện: máy điện khuếch đại, bộ khuếch đại từ tính… Hiện tại, các bộ khuếch đại và bộ chuyển đổi được sử dụng tích cực cho các mục đích này. thyristor Và bóng bán dẫn tần số chuyển mạch cao.

Bộ ổn định - một yếu tố tự động hóa cung cấp giá trị gần như không đổi của giá trị đầu ra khi giá trị đầu vào thay đổi trong các giới hạn đã chỉ định. Đặc điểm chính của bộ ổn định là hệ số ổn định, cho biết mức thay đổi tương đối của giá trị đầu vào lớn hơn bao nhiêu lần so với thay đổi tương đối của giá trị đầu ra. Ổn áp và dòng điện được sử dụng trong các thiết bị điện.

Đọc thêm về chất ổn định ở đây: Ổn áp Ferroresonant Và Ổn áp điện tử

Rơle - một phần tử trong đó khi đạt đến một giá trị đầu vào nhất định, giá trị đầu ra sẽ thay đổi đột ngột. Rơle được sử dụng để cố định các giá trị nhất định của giá trị đầu vào, khuếch đại tín hiệu và đồng thời truyền tín hiệu đến một số mạch điện không liên quan. Phổ biến nhất là các thiết kế khác nhau rơle điều khiển điện từ.

Nhà phân phối — một yếu tố tự động hóa cung cấp chuyển đổi thay thế các mạch truyền tín hiệu. Phân phối thường được sử dụng trong các mạch điện. Một ví dụ về nhà phân phối là công cụ tìm bước.

Động cơ - một cơ chế chuyển đổi một số năng lượng thành năng lượng cơ học. Động cơ điện thường được sử dụng trong các thiết bị tự động hóa, nhưng động cơ khí nén cũng được sử dụng. Trong tự động hóa, các thiết bị phổ biến nhất của loại này là động cơ bước.

Máy phát — một thiết bị được thiết kế để chuyển đổi số lượng này thành số lượng khác, thuận tiện cho việc truyền qua kênh liên lạc. Ngoài chức năng chính, bộ phát thường thực hiện mã hóa giá trị được chuyển đổi, giúp sử dụng hiệu quả các kênh liên lạc và giảm ảnh hưởng của nhiễu đối với tín hiệu được truyền.

Bộ thu — một thiết bị chuyển đổi tín hiệu nhận được trên kênh liên lạc thành một giá trị thuận tiện cho các phần tử của hệ thống tự động hóa nhận thức. Nếu tín hiệu được mã hóa trong quá trình truyền, bộ giải mã được bao gồm trong máy thu. Máy thu và máy phát được sử dụng tích cực trong hệ thống điều khiển từ xa và tín hiệu từ xa.