كيف يعمل المنظم الآلي ويعمل على مثال حجرة الحاضنة

الشكل الأبسط والأكثر شيوعًا للتحكم التلقائي في تشغيل الأجهزة التقنية هو التحكم التلقائي ، والذي يسمى طريقة للحفاظ على معلمة ثابتة (على سبيل المثال ، سرعة دوران العمود ، ودرجة الحرارة المتوسطة ، وضغط البخار) أو طريقة لضمان تغييره وفقا لقانون معين. يمكن تنفيذه من خلال الإجراءات البشرية المناسبة أو تلقائيًا ، أي بمساعدة الأجهزة التقنية المناسبة - المنظمين الأوتوماتيكي.

يُطلق على المنظمين الذين يحافظون على قيمة ثابتة للمعامل اسمهم الخاصين ، ويطلق على وحدات التحكم التي توفر تغييرًا في المعلمة وفقًا لقانون معين اسم البرنامج.

في عام 1765 ، اخترع الميكانيكي الروسي I. I. Polzunov منظمًا تلقائيًا للأغراض الصناعية ، والذي حافظ على مستوى ثابت تقريبًا من الماء في الغلايات البخارية. في عام 1784 ، قام الميكانيكي الإنجليزي ج. اخترع واط منظمًا آليًا يحافظ على سرعة دوران ثابتة لعمود المحرك البخاري.

عملية التنظيم

ضع في اعتبارك كيف يمكنك الحفاظ على درجة حرارة ثابتة في غرفة تسمى منظم الحراره، مثال على غرفة الحاضنة.

حاضنة

تستخدم منظمات الحرارة على نطاق واسع في مختلف القطاعات الصناعية ، وخاصة في صناعة الأغذية. أخيرًا ، يمكن أيضًا اعتبار مساحة المعيشة ترموستات في الشتاء إذا حافظت على درجة حرارة ثابتة بمساعدة الصمامات الخاصة المتوفرة على مشعات التدفئة. دعنا نوضح كيف يتم إجراء التحكم غير التلقائي في درجة حرارة الغرفة.

افترض أنه من المستحسن الحفاظ على درجة حرارة 20 درجة مئوية يتم مراقبتها بواسطة مقياس حرارة الغرفة. إذا ارتفع إلى أعلى ، فإن صمام المبرد مغلق قليلاً. هذا يبطئ تدفق الماء الساخن في الأخير. تنخفض درجة حرارته وبالتالي ينخفض ​​تدفق الطاقة إلى الغرفة ، حيث تنخفض درجة حرارة الهواء أيضًا.

عندما تكون درجة حرارة الهواء في الغرفة أقل من 20 درجة مئوية ، يفتح الصمام وبالتالي يزداد تدفق الماء الساخن في المبرد ، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة الحرارة في الغرفة.

مع مثل هذا التنظيم ، يتم ملاحظة تقلبات صغيرة في درجة حرارة الهواء حول القيمة المحددة (في المثال الذي تم النظر فيه ، حوالي 20 درجة مئوية).

ترموستات ميكانيكي

يوضح هذا المثال أنه يجب تنفيذ إجراءات معينة في عملية التنظيم:

• قياس المعلمة القابلة للتعديل ؛
• قارن قيمتها مع القيمة المحددة مسبقًا (في هذه الحالة ، يتم تحديد ما يسمى بخطأ التحكم - الفرق بين القيمة الفعلية والقيمة المحددة مسبقًا) ؛
• للتأثير على العملية حسب قيمة وعلامة خطأ التحكم.

في التنظيم غير التلقائي ، يتم تنفيذ هذه الإجراءات من قبل عامل بشري.

الضبط التلقائي

يمكن أن يتم التنظيم دون تدخل بشري ، أي بالوسائل التقنية. في هذه الحالة ، نتحدث عن التنظيم التلقائي ، والذي يتم تنفيذه باستخدام منظم تلقائي. دعنا نتعرف على الأجزاء التي تتكون منها وكيف تتفاعل هذه الأجزاء مع بعضها البعض.

يتم قياس القيمة الفعلية للمعلمة الخاضعة للرقابة بواسطة جهاز قياس يسمى جهاز الاستشعار (في مثال الحاضنة - جهاز استشعار درجة الحرارة).

يتم إعطاء نتائج القياسات بواسطة المستشعر في شكل إشارة فيزيائية (ارتفاع عمود السائل الحراري ، تشوه اللوحة ثنائية المعدن ، قيمة الجهد أو التيار عند خرج المستشعر ، إلخ).

يتم إجراء مقارنة القيمة الفعلية للمعلمة الخاضعة للرقابة مع المعطى المعطى بواسطة مقارن خاص يسمى الجسم الفارغ. في هذه الحالة ، يتم تحديد الفرق بين القيمة الفعلية للمعامل الخاضع للرقابة وقيمته المحددة (أي المطلوبة). يسمى هذا الاختلاف خطأ التحكم. يمكن أن تكون إيجابية وسلبية.

يتم تحويل قيمة خطأ التحكم إلى إشارة مادية معينة تؤثر على السلطة التنفيذية التي تتحكم في حالة الكائن المتحكم فيه. نتيجة لتأثير الهيئة التنفيذية على الكائن ، تزيد المعلمة الخاضعة للرقابة أو تنقص اعتمادًا على علامة خطأ الضبط.

وبالتالي ، فإن الأجزاء الرئيسية للمنظم التلقائي هي: عنصر قياس (مستشعر) ، وعنصر مرجعي (عنصر صفري) وعنصر تنفيذي.

لكي يقارن العنصر الصفري القيمة المقاسة للمتغير المتحكم فيه بالقيمة المحددة ، من الضروري إدخال القيمة المحددة للمعامل في وحدة التحكم التلقائية. يتم ذلك بمساعدة جهاز خاص يسمى Master ، والذي يحول الضبط التلقائي لقيمة مجموعة المعلمة إلى إشارة مادية عند مستوى معين.

في هذه الحالة ، من المهم أن تكون الإشارات المادية لمخرجات المستشعر والقيمة المحددة من نفس الطبيعة. فقط في هذه الحالة يمكن المقارنة بجسم فارغ.

وتجدر الإشارة أيضًا إلى أن قوة إشارة الخرج المقابلة لخطأ التنظيم ، كقاعدة عامة ، غير كافية للتحكم في عمل الهيئة التنفيذية. في هذا الصدد ، يتم تضخيم الإشارة المحددة مسبقًا. لذلك ، فإن المنظم التلقائي ، بالإضافة إلى الأجزاء الثلاثة الرئيسية المشار إليها (المستشعر ، والعنصر الصفري ، والمشغل) ، يشتمل أيضًا على إعداد ومكبر للصوت.

مخطط كتلة نموذجي لنظام التحكم الآلي

كما يتضح من هذا الرسم البياني ، فإن نظام التحكم الآلي مغلق. من كائن التحكم ، تنتقل المعلومات المتعلقة بقيمة المعلمة الخاضعة للرقابة إلى المستشعر ، ثم إلى الجسم الصفري ، وبعد ذلك تمر الإشارة المقابلة لخطأ التحكم عبر مكبر الصوت إلى الهيئة التنفيذية ، والتي لها التأثير الضروري على كائن التحكم.

حركة الإشارات من كائن التحكم إلى الجسم الفارغ هي حلقة تغذية مرتدة. التعليقات هي شرط أساسي لعملية التنظيم. تتأثر هذه الحلقة المغلقة أيضًا بالتأثيرات الخارجية.

أولاً (وهذا هو الأهم) ، يتعرض موضوع التنظيم لتأثيرات خارجية.هذه التأثيرات هي التي تسبب تغييرات في معايير حالتها وتفرض التنظيم.

ثانيًا ، التأثير الخارجي على دائرة نظام التحكم الآلي هو الإدخال في الجسم الصفري من خلال القيمة المحددة للقيمة المطلوبة للمعامل المتحكم به ، والذي يتم تحديده بناءً على تحليل وضع التشغيل للنظام بأكمله ، والذي يتضمن هذا الجهاز التلقائي. يتم إجراء هذا التحليل بواسطة إنسان أو كمبيوتر تحكم.

أمثلة على المنظمين الآليين:

جهاز ومبدأ تشغيل منظم الحرارة الكهربائي للحديد

استخدام وحدة تحكم PID في أنظمة الأتمتة على سبيل المثال TRM148 OWEN