องค์ประกอบพื้นฐานของระบบอัตโนมัติ

อุปกรณ์อัตโนมัติใด ๆ ประกอบด้วยองค์ประกอบที่เชื่อมต่อกันซึ่งมีหน้าที่ในการแปลงสัญญาณที่ได้รับในเชิงคุณภาพหรือเชิงปริมาณ

องค์ประกอบอัตโนมัติ — เป็นส่วนหนึ่งของอุปกรณ์ของระบบควบคุมอัตโนมัติซึ่งดำเนินการแปลงปริมาณทางกายภาพเชิงคุณภาพหรือเชิงปริมาณ นอกเหนือจากการแปลงปริมาณทางกายภาพแล้ว องค์ประกอบอัตโนมัติยังทำหน้าที่ส่งสัญญาณจากองค์ประกอบก่อนหน้าไปยังองค์ประกอบถัดไป

องค์ประกอบที่รวมอยู่ในระบบอัตโนมัติทำหน้าที่ต่างๆ และขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์ในการทำงาน แบ่งย่อยออกเป็นการรับรู้ การเปลี่ยนแปลง การดำเนินการ การปรับและแก้ไขอวัยวะ (องค์ประกอบ) ตลอดจนองค์ประกอบสำหรับการบวกและการลบสัญญาณ

อวัยวะรับรู้ (องค์ประกอบทางประสาทสัมผัส) ได้รับการออกแบบมาเพื่อวัดและแปลงค่าควบคุมหรือควบคุมของวัตถุควบคุมเป็นสัญญาณที่สะดวกสำหรับการส่งและการประมวลผลเพิ่มเติม

ตัวอย่าง: เซ็นเซอร์สำหรับวัดอุณหภูมิ (เทอร์โมคัปเปิล เทอร์มิสเตอร์) ความชื้น ความเร็ว แรง ฯลฯ

เครื่องขยายสัญญาณ (ธาตุ) เครื่องขยายสัญญาณ — อุปกรณ์ซึ่งสร้างเฉพาะการขยายสัญญาณโดยไม่เปลี่ยนลักษณะทางกายภาพ เช่น เพิ่มเป็นค่าที่ต้องการ ระบบอัตโนมัติใช้เครื่องกล ไฮดรอลิก อิเล็กทรอนิกส์ แม่เหล็ก เครื่องกลไฟฟ้า (รีเลย์แม่เหล็กไฟฟ้า สตาร์ตเตอร์แม่เหล็ก) เครื่องขยายสัญญาณไฟฟ้า ฯลฯ

การเปลี่ยนอวัยวะ (องค์ประกอบ) การแปลงสัญญาณของลักษณะทางกายภาพหนึ่งให้เป็นสัญญาณของลักษณะทางกายภาพอื่นเพื่อความสะดวกในการส่งและประมวลผลต่อไป

ตัวอย่าง: ตัวแปลงที่ไม่ใช่ไฟฟ้าเป็นไฟฟ้า

ผู้บริหาร (องค์ประกอบ) มีวัตถุประสงค์เพื่อเปลี่ยนค่าของการดำเนินการควบคุมบนวัตถุควบคุมหากวัตถุนั้นเป็นหน่วยเดียวกับส่วนควบคุมหรือเพื่อเปลี่ยนค่าอินพุต (พิกัด) ของส่วนควบคุมซึ่งควรถือเป็นองค์ประกอบด้วย ของระบบอัตโนมัติ ตามหลักการของการดำเนินงานและการออกแบบ องค์ประกอบการบริหารและการควบคุมมีความหลากหลาย

ตัวอย่าง: องค์ประกอบความร้อนในระบบควบคุมอุณหภูมิ วาล์วและวาล์วสั่งงานด้วยไฟฟ้าในระบบควบคุมของเหลวและก๊าซ เป็นต้น

องค์กรปกครอง (องค์ประกอบ) ถูกออกแบบมาเพื่อตั้งค่าที่ต้องการของตัวแปรควบคุม

ร่างกายแก้ไข (องค์ประกอบ) ให้บริการแก้ไขระบบอัตโนมัติเพื่อปรับปรุงการทำงาน

ขึ้นอยู่กับฟังก์ชั่นที่ดำเนินการโดยองค์ประกอบอัตโนมัติ พวกเขาสามารถแบ่งออกเป็นเซ็นเซอร์, แอมพลิฟายเออร์, ตัวปรับเสถียร, รีเลย์, ผู้จัดจำหน่าย, มอเตอร์ ฯลฯ

เซ็นเซอร์ (ตัววัด องค์ประกอบเซ็นเซอร์) — องค์ประกอบที่แปลงปริมาณทางกายภาพหนึ่งไปเป็นอีกปริมาณหนึ่ง ซึ่งสะดวกกว่าสำหรับการใช้งานในอุปกรณ์อัตโนมัติ

เซ็นเซอร์ที่พบมากที่สุดคือเซ็นเซอร์ที่แปลงปริมาณที่ไม่ใช้ไฟฟ้า (อุณหภูมิ ความดัน การไหล ฯลฯ) ให้เป็นปริมาณไฟฟ้า ในหมู่พวกเขามีเซ็นเซอร์พาราเมตริกและเครื่องกำเนิด

เซ็นเซอร์พาราเมตริกคือเซ็นเซอร์ที่แปลงค่าที่วัดได้เป็นพารามิเตอร์ของวงจรไฟฟ้า เช่น กระแส แรงดัน ความต้านทาน ฯลฯ

ตัวอย่างเช่น เซ็นเซอร์สัมผัสอุณหภูมิจะแปลงการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิเป็นการเปลี่ยนแปลงความต้านทานวงจรไฟฟ้า จากค่าต่ำสุดเมื่อปิดหน้าสัมผัสเป็นค่าสูงไม่จำกัดเมื่อเปิดหน้าสัมผัส รายการนี้เป็นเซ็นเซอร์อุณหภูมิที่ติดตั้งในเตารีดในครัวเรือน

ข้าว. 1. แผนการควบคุมอุณหภูมิความร้อนโดยการสัมผัสความร้อน

ในเตารีดเย็น หน้าสัมผัสความร้อนซึ่งไวต่อการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิจะปิดลง และเมื่อเปิดเตารีด กระแสไฟจะไหลผ่านองค์ประกอบความร้อน ซึ่งจะทำให้ร้อนขึ้น เมื่อแผ่นเตารีดถึงอุณหภูมิสัมผัส มันเปิดและตัดการเชื่อมต่อองค์ประกอบความร้อนจากเครือข่าย

เครื่องกำเนิดไฟฟ้าเรียกว่าเซ็นเซอร์ที่แปลงค่าที่วัดได้เป็น EMF เช่น เทอร์โมคัปเปิลที่ใช้ร่วมกับโวลต์มิเตอร์เพื่อวัดอุณหภูมิ แรงเคลื่อนไฟฟ้าที่ส่วนปลายของเทอร์โมคัปเปิลนั้นแปรผันตามความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างจุดต่อที่เย็นและร้อน

ข้าว. 2. อุปกรณ์เทอร์โมคัปเปิล

อุปกรณ์และหลักการทำงานของเทอร์โมคัปเปิล ตัวการทำงานของเทอร์โมคัปเปิลเป็นองค์ประกอบที่ละเอียดอ่อนซึ่งประกอบด้วยเทอร์โมอิเล็กโทรด 9 ที่แตกต่างกันสองตัวเชื่อมเข้าด้วยกันที่ปลาย 11 ซึ่งเป็นข้อต่อแบบร้อนเทอร์โมอิเล็กโทรดถูกแยกออกตามความยาวทั้งหมดโดยใช้ฉนวน 1 และวางไว้ในอุปกรณ์ป้องกัน 10 ปลายด้านที่ว่างขององค์ประกอบเชื่อมต่อกับหน้าสัมผัส 7 ของเทอร์โมคัปเปิลที่อยู่ในส่วนหัว 4 ซึ่งปิดด้วยฝาครอบ 6 พร้อมปะเก็น 5 . เทอร์โมอิเล็กโทรดขั้วบวกเชื่อมต่อกับหน้าสัมผัสที่มีเครื่องหมาย «+»

การปิดผนึกปลอกเทอร์โมอิเล็กโทรด 9 ดำเนินการโดยใช้สารประกอบอีพ็อกซี่ 8 ส่วนปลายการทำงานของเทอร์โมคัปเปิลแยกออกจากส่วนเสริมการป้องกันด้วยปลายเซรามิก ซึ่งอาจขาดหายไปในการออกแบบบางอย่างเพื่อลดความเฉื่อยทางความร้อน เทอร์โมคัปเปิลอาจมีนิปเปิล 2 สำหรับการติดตั้งภาคสนาม และนิปเปิล 3 สำหรับป้อนสายต่อของมิเตอร์

อ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับการจำแนกประเภท อุปกรณ์ และหลักการทำงานของเทอร์โมคัปเปิลในบทความนี้: ตัวแปลงเทอร์โมอิเล็กทริก

ความแตกต่างระหว่างเซ็นเซอร์พาราเมตริกและเจนเนอเรเตอร์

ในเซ็นเซอร์พาราเมตริก สัญญาณอินพุตจะเปลี่ยนพารามิเตอร์แต่ละตัวของเซ็นเซอร์ (ความต้านทาน ความจุ ความเหนี่ยวนำ) และสัญญาณเอาต์พุตตามนั้น จำเป็นต้องใช้แหล่งพลังงานภายนอกสำหรับการทำงาน เซ็นเซอร์กำเนิดจะสร้าง EMF ภายใต้การทำงานของสัญญาณอินพุต และไม่ต้องการแหล่งพลังงานเพิ่มเติม

อ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับเซ็นเซอร์ประเภทต่างๆ ได้ที่นี่: เซ็นเซอร์โพเทนชิออมิเตอร์, เซ็นเซอร์อุปนัย

องค์ประกอบอัตโนมัติอื่นๆ

แอมพลิฟายเออร์ — องค์ประกอบที่ปริมาณอินพุตและเอาต์พุตมีลักษณะทางกายภาพเหมือนกัน แต่มีการแปลงเชิงปริมาณ เอฟเฟกต์การขยายทำได้โดยใช้พลังงานจากแหล่งพลังงานในเครื่องขยายสัญญาณไฟฟ้า เกนของแรงดัน ku = Uout /Uin, เกนปัจจุบัน ki=Iout/Azin และเกนกำลัง kstr=ktics มีความแตกต่างกัน

เครื่องกำเนิดไฟฟ้าใด ๆ สามารถทำหน้าที่เป็นเครื่องขยายเสียงได้ การเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในการกระตุ้นทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญในสัญญาณเอาต์พุต - โหลดกระแสหรือแรงดัน แหล่งพลังงานคือมอเตอร์ที่ขับเคลื่อนเครื่องกำเนิดไฟฟ้าให้หมุน

ตัวอย่างของแอมพลิฟายเออร์ที่ใช้ก่อนหน้านี้ในการขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้า: เครื่องขยายเสียงเครื่องไฟฟ้า, เครื่องขยายเสียงแม่เหล็ก… ปัจจุบัน แอมพลิฟายเออร์และคอนเวอร์เตอร์ถูกนำมาใช้เพื่อจุดประสงค์เหล่านี้ ไทริสเตอร์ และ ทรานซิสเตอร์สลับความถี่สูง.

Stabilizer - องค์ประกอบอัตโนมัติที่ให้ค่าเกือบคงที่ของค่าเอาต์พุตเมื่อค่าอินพุตเปลี่ยนแปลงภายในขอบเขตที่ระบุ คุณสมบัติหลักของโคลงคือค่าสัมประสิทธิ์การทำให้เสถียรซึ่งระบุว่าการเปลี่ยนแปลงสัมพัทธ์ของค่าอินพุตมากกว่าการเปลี่ยนแปลงสัมพัทธ์ของค่าเอาต์พุตกี่ครั้ง ตัวปรับกระแสและแรงดันใช้ในอุปกรณ์ไฟฟ้า

อ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับความคงตัวได้ที่นี่: ตัวปรับแรงดันไฟฟ้า Ferroresonant และ ตัวปรับแรงดันไฟฟ้าอิเล็กทรอนิกส์

รีเลย์ - องค์ประกอบที่เมื่อถึงค่าอินพุตค่าหนึ่งค่าเอาต์พุตจะเปลี่ยนไปอย่างกะทันหัน รีเลย์ใช้เพื่อแก้ไขค่าบางอย่างของค่าอินพุตขยายสัญญาณและส่งสัญญาณไปยังวงจรไฟฟ้าที่ไม่เกี่ยวข้องหลาย ๆ ตัวพร้อมกัน ที่พบมากที่สุดคือการออกแบบที่หลากหลาย รีเลย์ควบคุมแม่เหล็กไฟฟ้า.

Distributor — องค์ประกอบระบบอัตโนมัติที่ให้ทางเลือกในการสลับวงจรการส่งสัญญาณ การกระจายมักใช้ในวงจรไฟฟ้า ตัวอย่างของผู้จัดจำหน่ายคือตัวค้นหาขั้นตอน

เครื่องยนต์ — กลไกที่เปลี่ยนพลังงานบางส่วนเป็นพลังงานกล มอเตอร์ไฟฟ้ามักใช้ในอุปกรณ์อัตโนมัติ แต่ก็ใช้นิวแมติกด้วย ในระบบอัตโนมัติ อุปกรณ์ประเภทนี้ที่พบบ่อยที่สุดคือ สเต็ปเปอร์มอเตอร์.

เครื่องส่งสัญญาณ — อุปกรณ์ที่ออกแบบมาเพื่อแปลงปริมาณหนึ่งเป็นอีกปริมาณหนึ่ง สะดวกสำหรับการส่งผ่านช่องทางการสื่อสาร นอกเหนือจากฟังก์ชันหลักแล้ว เครื่องส่งสัญญาณมักจะทำการเข้ารหัสค่าที่แปลงแล้ว ซึ่งทำให้สามารถใช้ช่องทางการสื่อสารได้อย่างมีประสิทธิภาพ และลดอิทธิพลของการรบกวนบนสัญญาณที่ส่ง

เครื่องรับ — อุปกรณ์ที่แปลงสัญญาณที่ได้รับบนช่องทางการสื่อสารให้เป็นค่าที่สะดวกต่อการรับรู้โดยองค์ประกอบของระบบอัตโนมัติ หากสัญญาณถูกเข้ารหัสระหว่างการส่ง ตัวถอดรหัสจะรวมอยู่ในเครื่องรับ เครื่องรับและเครื่องส่งถูกใช้อย่างแข็งขันใน ระบบเทเลคอนโทรลและเทเลอาณัติสัญญาณ.