Grundelemente der Automatisierung

Jedes automatische Gerät besteht aus miteinander verbundenen Elementen, deren Aufgabe es ist, das empfangene Signal qualitativ oder quantitativ umzuwandeln.

Automatisierungselement — Es ist Teil der Vorrichtung eines automatischen Kontrollsystems, in dem qualitative oder quantitative Transformationen physikalischer Größen durchgeführt werden. Neben der Umrechnung physikalischer Größen dient das Automatisierungselement der Übertragung eines Signals vom vorherigen Element zum nächsten.

Die in den automatischen Systemen enthaltenen Elemente erfüllen verschiedene Funktionen und werden je nach Funktionszweck in Wahrnehmungs-, Transformations-, Ausführungs-, Einstell- und Korrekturorgane (Elemente) sowie Elemente zum Addieren und Subtrahieren von Signalen unterteilt.

Wahrnehmungsorgane (Sinneselemente) dienen dazu, einen gesteuerten oder gesteuerten Wert des Steuerobjekts zu messen und in ein für die Übertragung und Weiterverarbeitung geeignetes Signal umzuwandeln.

Beispiele: Sensoren zur Messung von Temperatur (Thermoelemente, Thermistoren), Feuchtigkeit, Geschwindigkeit, Kraft usw.

Verstärker (Elemente), Verstärker — Geräte, die, ohne die physikalische Natur des Signals zu verändern, lediglich eine Verstärkung erzeugen, d. h. Erhöhen Sie ihn auf den erforderlichen Wert. Automatische Systeme verwenden mechanische, hydraulische, elektronische, magnetische, elektromechanische (elektromagnetische Relais, magnetische Starter), elektrische Maschinenverstärker usw.

Transformierende Organe (Elemente) Umwandeln von Signalen einer physikalischen Art in Signale einer anderen physikalischen Art zur Vereinfachung der weiteren Übertragung und Verarbeitung.

Beispiele: Nicht-elektrische Wandler.

Exekutivorgane (Elemente) sollen den Wert der Steuerwirkung auf das Steuerobjekt ändern, wenn das Objekt eine Einheit mit dem Steuerkörper bildet, oder die Eingabewerte (Koordinaten) des Steuerkörpers ändern, der ebenfalls als Element betrachtet werden sollte von automatischen Systemen. Entsprechend dem Funktions- und Gestaltungsprinzip sind die ausführenden und regelnden Elemente vielfältig.

Beispiele: Heizelemente in Temperaturkontrollsystemen, elektrisch betätigte Ventile und Ventile in Flüssigkeits- und Gaskontrollsystemen usw.

Leitungsgremien (Elemente) dienen dazu, den erforderlichen Wert der Regelgröße einzustellen.

Korrekturkörper (Elemente) dienen dazu, automatische Systeme zu korrigieren, um deren Funktion zu verbessern.

Abhängig von den Funktionen, die Automatisierungselemente erfüllen, können sie in Sensoren, Verstärker, Stabilisatoren, Relais, Verteiler, Motoren usw. unterteilt werden.

Sensor (Messkörper, Sensorelement) – ein Element, das eine physikalische Größe in eine andere umwandelt, was für die Verwendung in einem automatischen Gerät bequemer ist.

Am gebräuchlichsten sind Sensoren, die nichtelektrische Größen (Temperatur, Druck, Durchfluss usw.) in elektrische umwandeln. Darunter sind parametrische und Generatorsensoren.

Parametrische Sensoren sind solche, die den Messwert in einen Parameter des Stromkreises umwandeln – Strom, Spannung, Widerstand usw.

Beispielsweise wandelt ein Temperaturkontaktsensor eine Temperaturänderung in eine Änderung des Stromkreiswiderstands von einem Minimum bei geschlossenen Kontakten bis zu einem unendlich hohen Wert bei geöffneten Kontakten um. Bei diesem Artikel handelt es sich um einen Temperatursensor, der in Haushaltsbügeleisen installiert ist.

Reis. 1. Schema zur Regulierung der Heiztemperatur durch thermischen Kontakt

Bei einem kalten Bügeleisen schließt sich der temperaturempfindliche Thermokontakt und beim Einschalten des Bügeleisens fließt ein Strom durch das Heizelement, der es aufheizt. Wenn die Platte des Bügeleisens die Kontakttemperatur erreicht, Es öffnet und trennt das Heizelement vom Netzwerk.

Als Generator wird ein Sensor bezeichnet, der den Messwert in EMF umwandelt, beispielsweise ein Thermoelement, das in Verbindung mit einem Voltmeter zur Temperaturmessung verwendet wird. Die EMK an den Enden eines solchen Thermoelements ist proportional zum Temperaturunterschied zwischen der kalten und der heißen Verbindungsstelle.

Reis. 2. Thermoelementgerät

Das Gerät und Funktionsprinzip des Thermoelements. Der Arbeitskörper des Thermoelements ist ein empfindliches Element, das aus zwei verschiedenen Thermoelektroden 9 besteht, die am Ende 11 zusammengeschweißt sind, was eine Heißverbindung darstellt.Die Thermoelektroden sind auf ihrer gesamten Länge mit Isolatoren 1 isoliert und in Schutzarmaturen 10 untergebracht. Die freien Enden des Elements sind mit den Kontakten 7 des Thermoelements verbunden, das sich im Kopf 4 befindet, der mit einem Deckel 6 mit Dichtung 5 verschlossen ist . Die positive Thermoelektrode wird an einen Kontakt mit einem „+“-Zeichen angeschlossen.

Die Abdichtung der Thermoelektrodenhülsen 9 erfolgt mit einer Epoxidmasse 8. Das Arbeitsende des Thermoelements ist mit einer Keramikspitze von der Schutzverstärkung isoliert, die bei manchen Ausführungen zur Reduzierung der thermischen Trägheit fehlen kann. Thermoelemente können einen Nippel 2 für die Feldmontage und einen Nippel 3 für die Einführung der Anschlussdrähte der Messgeräte haben.

Lesen Sie mehr über die Klassifizierung, das Gerät und das Funktionsprinzip von Thermoelementen in diesem Artikel: Thermoelektrische Wandler

Unterschiede zwischen parametrischen und Generatorsensoren

Bei parametrischen Sensoren ändert das Eingangssignal jeden Parameter des Sensors (Widerstand, Kapazität, Induktivität) und sein Ausgangssignal entsprechend. Für ihren Betrieb ist eine externe Stromquelle erforderlich. Generatorsensoren erzeugen unter Einwirkung des Eingangssignals EMF und benötigen keine zusätzliche Stromquelle.

Lesen Sie hier mehr über die verschiedenen Arten von Sensoren: Potentiometer-Sensoren, induktive Sensoren

Andere Automatisierungselemente

Verstärker – ein Element, bei dem die Eingangs- und Ausgangsgrößen die gleiche physikalische Natur haben, aber quantitativ umgewandelt werden. Der Verstärkungseffekt wird durch die Nutzung der Energie der Stromquelle erreicht.Bei elektrischen Verstärkern wird zwischen Spannungsverstärkung ku = Uout /Uin, Stromverstärkung ki=Iout/Azin und Leistungsverstärkung kstr=ktics unterschieden.

Als Verstärker kann jeder elektrische Maschinengenerator dienen. Eine kleine Änderung der Erregung führt zu einer erheblichen Änderung des Ausgangssignals – Laststrom oder Spannung. Die Stromquelle ist ein Motor, der den Generator in Rotation versetzt.

Beispiele für Verstärker, die zuvor aktiv im Elektroantrieb eingesetzt wurden: Verstärker für elektrische Maschinen, magnetische Verstärker… Derzeit werden Verstärker und Wandler aktiv für diese Zwecke eingesetzt. Thyristoren Und Transistoren mit hoher Schaltfrequenz.

Stabilisator – ein Automatisierungselement, das einen nahezu konstanten Wert des Ausgangswerts liefert, wenn sich der Eingangswert innerhalb der angegebenen Grenzen ändert. Das Hauptmerkmal des Stabilisators ist der Stabilisierungskoeffizient, der angibt, wie oft die relative Änderung des Eingabewerts größer ist als die relative Änderung des Ausgabewerts. Strom- und Spannungsstabilisatoren werden in elektrischen Geräten eingesetzt.

Lesen Sie hier mehr über Stabilisatoren: Ferroresonante Spannungsstabilisatoren Und Elektronische Spannungsstabilisatoren

Relais – ein Element, bei dem sich bei Erreichen eines bestimmten Eingangswerts der Ausgangswert schlagartig ändert. Relais werden verwendet, um bestimmte Werte des Eingangswerts festzulegen, das Signal zu verstärken und das Signal gleichzeitig an mehrere elektrisch unabhängige Schaltkreise zu übertragen. Am gebräuchlichsten sind verschiedene Ausführungen elektromagnetisches Steuerrelais.

Verteiler – ein Automatisierungselement, das eine alternative Umschaltung von Signalübertragungskreisen ermöglicht. Die Verteilung wird am häufigsten in Stromkreisen eingesetzt. Ein Beispiel für einen Verteiler ist ein Stufenfinder.

Motor – ein Mechanismus, der einen Teil der Energie in mechanische Energie umwandelt. Am häufigsten werden in Automatisierungsgeräten Elektromotoren eingesetzt, es kommen aber auch pneumatische Motoren zum Einsatz. In der Automatisierung sind die häufigsten Geräte dieser Art Schrittmotoren.

Sender – ein Gerät, das eine Größe in eine andere umwandelt und bequem über einen Kommunikationskanal übertragen werden kann. Zusätzlich zur Hauptfunktion übernimmt der Sender in der Regel die Kodierung des umgewandelten Werts, was eine effiziente Nutzung der Kommunikationskanäle und eine Reduzierung des Einflusses von Störungen auf das übertragene Signal ermöglicht.

Empfänger – ein Gerät, das das empfangene Signal auf dem Kommunikationskanal in einen Wert umwandelt, der für die Wahrnehmung durch die Elemente des Automatisierungssystems geeignet ist. Wenn das Signal während der Übertragung codiert wird, ist im Empfänger ein Decoder enthalten. Empfänger und Sender werden aktiv eingesetzt Fernwirk- und Fernmeldesysteme.