العناصر الأساسية للأتمتة
يتكون أي جهاز أوتوماتيكي من عناصر مترابطة تتمثل مهمتها في التحويل النوعي أو الكمي للإشارة التي يتلقاها.
عنصر الأتمتة - جزء من جهاز نظام تحكم آلي يتم فيه إجراء تحويلات نوعية أو كمية للكميات المادية. بالإضافة إلى تحويل الكميات المادية ، يعمل عنصر الأتمتة على إرسال إشارة من العنصر السابق إلى العنصر التالي.
تؤدي العناصر المضمنة في الأنظمة الأوتوماتيكية وظائف مختلفة ، واعتمادًا على الغرض الوظيفي لها ، تنقسم إلى إدراك وتحويل وتنفيذ وتعديل وتصحيح الأعضاء (العناصر) ، وكذلك عناصر لإضافة الإشارات وطرحها.
أعضاء الإدراك (العناصر الحسية) تم تصميمها لقياس وتحويل القيمة الخاضعة للتحكم أو التحكم في عنصر التحكم إلى إشارة ملائمة للإرسال والمعالجة الإضافية.
أمثلة: أجهزة استشعار لقياس درجة الحرارة (مزدوجات حرارية ، ترمستورات) ، الرطوبة ، السرعة ، القوة ، إلخ.
مكبرات الصوت (العناصر) ، مكبرات الصوت - الأجهزة التي ، دون تغيير الطبيعة الفيزيائية للإشارة ، تنتج التضخيم فقط ، أي زيادتها إلى القيمة المطلوبة. تستخدم الأنظمة الأوتوماتيكية ميكانيكية ، وهيدروليكية ، وإلكترونية ، ومغناطيسية ، وكهروميكانيكية (مرحلات كهرومغناطيسية ، مشغلات مغناطيسية) ، ومضخمات آلات كهربائية ، إلخ.
تحويل الأعضاء (العناصر) تحويل الإشارات ذات الطبيعة المادية إلى إشارات ذات طبيعة فيزيائية أخرى للراحة في مزيد من الإرسال والمعالجة.
أمثلة: المحولات غير الكهربائية إلى الكهربائية.
الهيئات التنفيذية (العناصر) تهدف إلى تغيير قيمة إجراء التحكم على كائن التحكم ، إذا كان الكائن وحدة واحدة مع هيئة التحكم ، أو لتغيير قيم الإدخال (الإحداثيات) لهيئة التحكم ، والتي يجب اعتبارها أيضًا عنصرًا الأنظمة الأوتوماتيكية. وفقًا لمبدأ التشغيل والتصميم ، تتنوع العناصر التنفيذية والتنظيمية.
أمثلة: عناصر التسخين في أنظمة التحكم في درجة الحرارة ، والصمامات والصمامات المشغلة كهربائيًا في أنظمة التحكم في السوائل والغاز ، إلخ.
الهيئات الحاكمة (العناصر) مصممة لتعيين القيمة المطلوبة للمتغير المتحكم فيه.
الهيئات التصحيحية (العناصر) تعمل على تصحيح الأنظمة الآلية من أجل تحسين تشغيلها.
اعتمادًا على الوظائف التي تؤديها عناصر الأتمتة ، يمكن تقسيمها إلى أجهزة استشعار ومضخمات ومثبتات ومرحلات وموزعات ومحركات وما إلى ذلك.
المستشعر (قياس الجسم ، عنصر المستشعر) - عنصر يحول كمية مادية إلى أخرى ، ويكون أكثر ملاءمة للاستخدام في جهاز آلي.
أكثر المستشعرات شيوعًا هي تلك التي تحول الكميات غير الكهربائية (درجة الحرارة والضغط والتدفق وما إلى ذلك) إلى كميات كهربائية. من بينها هناك أجهزة استشعار حدودية ومولدات.
المستشعرات البارامترية هي تلك التي تحول القيمة المقاسة إلى معلمة للدائرة الكهربائية - التيار والجهد والمقاومة وما إلى ذلك.
على سبيل المثال ، يقوم مستشعر ملامسة درجة الحرارة بتحويل التغير في درجة الحرارة إلى تغيير في مقاومة الدائرة الكهربائية من أدنى حد عند إغلاق جهات الاتصال إلى ارتفاع غير محدود عندما تكون جهات الاتصال مفتوحة. هذا العنصر عبارة عن مستشعر درجة حرارة مركب في مكاوي منزلية.
أرز. 1. مخطط تنظيم درجة حرارة التسخين عن طريق التلامس الحراري
في الحديد البارد ، يتم إغلاق التلامس الحراري ، الحساس لتغيرات درجة الحرارة ، وعندما يتم تشغيل الحديد ، يتدفق تيار عبر عنصر التسخين ، مما يؤدي إلى تسخينه. وعندما تصل لوحة الحديد إلى درجة حرارة التلامس ، يفتح ويفصل عنصر التسخين عن الشبكة.
يُطلق على المولد اسم المستشعر الذي يحول القيمة المقاسة إلى EMF ، على سبيل المثال المزدوج الحراري المستخدم مع مقياس الفولتميتر لقياس درجة الحرارة. يتناسب emf في نهايات هذه المزدوجة الحرارية مع اختلاف درجة الحرارة بين الوصلات الباردة والساخنة.
أرز. 2. جهاز مزدوج الحرارية
الجهاز ومبدأ تشغيل المزدوج الحراري. إن الجسم العامل للمزدوج الحراري هو عنصر حساس يتكون من قطبين حراريين مختلفين 9 ملحومين معًا في نهاية 11 ، وهو مفصل ساخن.يتم عزل الأقطاب الكهربائية الحرارية بطولها بالكامل باستخدام عوازل 1 وتوضع في تركيبات واقية 10. يتم توصيل الأطراف الحرة للعنصر بملامسات التلامس 7 من المزدوج الحراري الموجود في الرأس 4 ، وهو مغلق بغطاء 6 بحشية 5 يتم توصيل القطب الحراري الموجب بجهة اتصال بعلامة «+».
يتم تنفيذ إحكام غلافات القطب الحراري 9 باستخدام مركب إيبوكسي 8. يتم عزل نهاية العمل للمزدوج الحراري من التعزيز الواقي بطرف خزفي ، والذي قد يكون مفقودًا في بعض التصميمات لتقليل القصور الذاتي الحراري. قد يكون للمزدوجات الحرارية حلمة 2 للتركيب الميداني وحلمة 3 لإدخال أسلاك توصيل العدادات.
اقرأ المزيد حول تصنيف وجهاز ومبدأ تشغيل المزدوجات الحرارية في هذه المقالة: المحولات الحرارية
الاختلافات بين أجهزة الاستشعار البارامترية والمولد
في المستشعرات البارامترية ، تقوم إشارة الإدخال بتغيير كل معلمة في المستشعر (المقاومة ، السعة ، الحث) وإشارة الخرج وفقًا لذلك. مطلوب مصدر طاقة خارجي لتشغيلها. تولد مستشعرات المولد EMF تحت تأثير إشارة الإدخال ولا تتطلب مصدر طاقة إضافي.
اقرأ المزيد عن أنواع المستشعرات المختلفة هنا: مجسات الجهد, مجسات حثي
عناصر أتمتة أخرى
مكبر للصوت - عنصر تكون فيه كميات المدخلات والمخرجات لها نفس الطبيعة الفيزيائية ولكن يتم تحويلها كميًا. يتم تحقيق تأثير التضخيم باستخدام طاقة مصدر الطاقة.في المكبرات الكهربائية ، يتم تمييز كسب الجهد ku = Uout / Uin ، والكسب الحالي ki = Iout / Azin وكسب الطاقة kstr = ktics.
يمكن أن يكون أي مولد آلة كهربائية بمثابة مكبر للصوت. يؤدي تغيير طفيف في الإثارة إلى تغيير كبير في إشارة الخرج - تيار الحمل أو الجهد. مصدر الطاقة هو محرك يدفع المولد إلى الدوران.
أمثلة على مكبرات الصوت المستخدمة سابقًا في الدفع الكهربائي: مضخمات الآلات الكهربائية, مضخمات مغناطيسية... حاليًا ، يتم استخدام مكبرات الصوت والمحولات بنشاط لهذه الأغراض. الثايرستور و الترانزستورات عالية التردد التبديل.
المثبت - عنصر أتمتة يوفر قيمة ثابتة تقريبًا لقيمة الإخراج عندما تتغير قيمة الإدخال ضمن الحدود المحددة. السمة الرئيسية للمثبت هي معامل التثبيت ، والذي يشير إلى عدد المرات التي يكون فيها التغيير النسبي لقيمة الإدخال أكبر من التغيير النسبي لقيمة المخرجات. تستخدم مثبتات التيار والجهد في الأجهزة الكهربائية.
اقرأ المزيد عن المثبتات هنا: مثبتات الجهد المضاد للخطأ و مثبتات الجهد الإلكترونية
Relay - عنصر يتم فيه الوصول إلى قيمة إدخال معينة ، تتغير قيمة المخرجات فجأة. تستخدم المرحلات لإصلاح قيم معينة لقيمة الإدخال ، وتضخيم الإشارة ونقل الإشارة في نفس الوقت إلى عدة دوائر غير مرتبطة كهربائيًا. والأكثر شيوعًا هي التصميمات المختلفة تتابع التحكم الكهرومغناطيسي.
الموزع - عنصر أتمتة يوفر تبديلًا بديلاً لدارات إرسال الإشارات. غالبًا ما يستخدم التوزيع في الدوائر الكهربائية. مثال على موزع هو مكتشف الخطوات.
المحرك - آلية تحول بعض الطاقة إلى طاقة ميكانيكية. غالبًا ما تستخدم المحركات الكهربائية في أجهزة الأتمتة ، ولكن يتم أيضًا استخدام المحركات الهوائية. في الأتمتة ، الأجهزة الأكثر شيوعًا من هذا النوع هي محركات السائر.
مرسل - جهاز مصمم لتحويل كمية إلى أخرى ، مناسب للإرسال عبر قناة اتصال. بالإضافة إلى الوظيفة الرئيسية ، يقوم المرسل عادةً بتشفير القيمة المحولة ، مما يجعل من الممكن استخدام قنوات الاتصال بكفاءة ويقلل من تأثير التداخل على الإشارة المرسلة.
جهاز الاستقبال - جهاز يحول الإشارة المستلمة على قناة الاتصال إلى قيمة ملائمة للإدراك بواسطة عناصر نظام الأتمتة. إذا تم تشفير الإشارة أثناء الإرسال ، يتم تضمين وحدة فك ترميز في جهاز الاستقبال. تستخدم أجهزة الاستقبال والإرسال بنشاط في أنظمة التحكم عن بعد والتوجيه عن بعد.