Элементы автоматики
Элементы автоматики чаще всего рассматривают вместе с контрольно-измерительными приборами. Причина здесь достаточно проста – нередко они составляют единое целое или очень тесно взаимосвязаны. В целом автоматическими называют устройства, способные исполнять свои основные функции без участия или постоянного контроля со стороны человека.
Системы автоматики подразделяют на:
— автоматические системы управления;
— автоматические системы контроля. В том числе сюда относят системы автоматического измерения и автоматической сигнализации.
Автоматическая система контроля самостоятельно контролирует один или несколько заданных параметров. В качестве элементов автоматики в данном случае выступают: датчик, сравнительное устройство, а также задающее и воспроизводящее устройство. Естественно, все это должно контактировать с контролируемым объектом. То есть, элемент автоматики – это отдельная часть единой системы автоматики, которая выполняет определенную функцию. В качестве примера можно привести стабилизатор или усилитель.
Какими бывают элементы автоматики?
1. Датчики. Данные элементы улавливают входной показатель (например, температуру) и преобразовывают его в тот или иной сигнал, который будет удобно обрабатывать (например, электрический ток).
2. Усилители. Сигнал, который поступил с датчика, в некоторых случаях может быть очень слабым. Это требует наличия дополнительного звена, повышающего уровень сигнала до удобного.
3. Стабилизаторы. Данное устройство гарантирует постоянство той или иной физической величины. Наиболее известны стабилизаторы напряжения. Впрочем, широко используются также стабилизаторы тока или даже давления.
4. Переключающие устройства. Данный элемент автоматики создан исключительно для коммутации тех или иных элементов электрической цепи.
5. Исполнительные устройства. Этот элемент – замыкающее звено цепи контроля. Именно он приводит в действие регулирующие объекты, действие которых призвано вернуть систему к норме. В качестве регулирующего объекта может выступать, к примеру, электродвигатель.
Чаще всего мы сталкиваемся с более или менее ограниченным кругом устройств. Это противоаварийная защита, разного рода системы блокировки, датчики, температурные реле, средства контроля вибрации, а также различная продукция, предназначенная для систем автоматизации.
Кстати, датчики бывают множества видов – каждый из них рассчитан на один из определенных параметров окружающей среды. Это могут быть датчики движения и давления, влажности или температуры – как промышленные, так и бытовые приборы нередко требуют высокой степени контроля. Производители современного оборудования внимательно следят за тем, чтобы оно было безопасным. Поэтому широко распространены автоматические элементы, которые сразу же выключают устройство, если те или иные параметры, свидетельствующие об оптимальном функционировании, были нарушены.
Перейдите в каталог, выберите требуемый товар и добавьте его в корзину.
Отправка заявки
+7 (495)749-49-89
Оборудование
Качественное оборудование для систем автоматики обеспечивает комплексные решения по автоматизации инженерных систем, оснащению зданий едиными системами управления/ диспетчеризации.
Сегодня на рынке оборудования имеется огромный выбор технических средств и систем, что позволяет оптимально решать комплексные задачи инженерного обеспечения зданий.
В их число входят также задачи управления инженерными системами и обеспечение безопасности широкого спектра объектов ( от небольших строений до комплексов сооружений, находящихся на отдаленных расстояниях
Контрольно-измерительные приборы и автоматика
Кип и автоматика представляют собой средства измерений. Данные приборы помогают отслеживать состояние и работоспособность оборудования, регулировать расход тех или иных ресурсов, динамику их характеристик. С помощью специальных журналов ведется учет всех показателей оборудования.
Основные элементы и устройства автоматики
1. Датчики — элементы системы автоматики, которые используются для получения данных о рабочем состоянии объекта регулирования. Эта информация относится к показателям давления, температуры, движению потока жидкости, влажности, концентрации газовой смеси и т.п. При помощи датчиков налаживается обратная связь регулирующей системы и объекта регулирования по заданным параметрам.
Устройство датчика предполагает наличие преобразователей: первичного и вторичного. Первичный преобразователь — это сенсор, чувствительный элемент. Вторичный преобразователь дает унифицированный выходной электросигнал для связи датчика с элементами системы автоматики, принимающим его сигнал.
Классификация датчиков:
• Аналоговые
• позиционные ( релейного типа)
• цифровые.
2. Регуляторы
Регулятор является важным элементом системы автоматики, который обеспечивает управление исполнительными механизмами. К таким механизмам относятся приводы, вентиляторы, клапаны, нагреватели и пр.
К основным типам регуляторов относятся:
• Термостаты. Тип управляющих систем, относящихся к наиболее простым оппозиционным регуляторам. Срабатывает при определенной температуре, давлении, влажности. Имеет широкое применение в автоматических системах.
• Пропорциональные регуляторы. Такой тип регуляторов применяется в системах вентиляции, для поддержания заданного режима температуры внутри помещений. Могут состоять из таймера, дистанционного управления. В соответствии с сигналом входного датчика, оказывают соответствующее действие на исполнительный механизм.
3. Контроллеры — широкий класс многофункциональных устройств, основанный на применении микропроцессорных систем управления. Сюда входят контроллеры, обладающие жестко заданной программой, а также аналоги с гибкими функциями; контроллеры на базе модульного построения путем набора определенных карт ( аналогично архитектуре компьютера). Они используются для управления функционированием кондиционеров, чиллеров, систем вентиляции.
• Свободно программируемые контроллеры – один из самых мощный классов приборов. Свободное программирование дает возможность их адаптации ко многим обьектам. Контроллеры интегрируются в сети и могут управляться из общего диспетчерского пункта. Параметры управления объектами регулируются и обеспечиваются на базе вычисления логических задач.
4. Исполнительный механизм – приводная часть исполнительного устройства. Различаются электрические, пневматические, гидравлические исполнительные механизмы. Регулирующие элементы приборы автоматики имеют такие параметры, как давление на входе ( максимально допустимое); минимальный расход среды; диапазон изменений давления; расход через открытый клапан.
Наша компания применяет современные приборы автоматики известных мировых брендов, максимально удобные в эксплуатации. На все типы приборов автоматики имеется гарантийный срок.
Принципы работы и конструкция устройств может изменяться по заявке заказчика, элементы автоматики для вентиляции и кондиционирования могут изготавливаться по принципиальным схемам заказчика. Для всех наших приборов и элементов автоматики характерны точность, компактность, надежность в работе.
Подразделы
Интернет-магазин
- Аксессуары
- Датчики
- Кабели, адаптеры
- Клапаны
- Ключи, лицензии
- Комнатная автоматизация
- Контроллеры
- Модули
- Панели
- Приводы
- Противопожарная автоматика
- Сетевое оборудование
- Терморегуляторы (термостаты)
- Термостаты (защитные)
- Трансформаторы, аккумуляторы, блоки питания
- Частотные преобразователи
Элементы автоматических систем
Любая автоматическая система состоит из отдельных связанных между собой и выполняющих определенные функции конструктивных элементов, которые, принято называть элементами или средствами автоматики . С точки зрения функциональных задач, выполняемых элементами в системе, их можно разделить на воспринимающие, задающие, сравнивающие, преобразующие, исполнительные и корректирующие.
Воспринимающие элементы или первичные преобразователи (датчики) измеряют управляемые величины технологических процессов и преобразовывают их из одной физической формы в другую (например, термоэлектрический термометр преобразует разность температур в термоЭДС).
Задающие элементы автоматики (элементы настройки) служат для задания требуемого значения регулируемой величины Хо. Именно этому значению должно соответствовать ее действительное значение. Примеры задающих устройств: механические задатчики, электрические задатчики, например, резисторы с переменным сопротивлением, переменные индуктивности и переключатели.
Сравнивающие элементы автоматики сопоставляют заданное, значение, управляемой величины Х0 с действительным значением X. Получаемый на выходе, сравнивающего элемента сигнал рассогласования Δ Х = Хо — X передается либо через усилитель, либо непосредственно на исполнительный элемент.
Преобразующие элементы осуществляют необходимые преобразования сигнала и его усиление в магнитных, электронных, полупроводниковых и других усилителях, когда мощность сигналов недостаточна для дальнейшего использования.
Исполнительные элементы создают управляющие воздействия на объект управления. Они изменяют количество энергии или вещества, подводимой к объекту управления или отводимой от него, для того чтобы управляемая величина соответствовала заданному значению.
Корректирующие элементы служат для улучшения качества процесса управления.
Кроме основных элементов в автоматических системах имеются и вспомогательные , к числу которых относятся переключающие устройства и элементы защиты, резисторы, конденсаторы и аппаратура сигнализации.
Все элементы автоматики независимо от их назначения обладают определенной совокупностью характеристик и параметров которые определяют их эксплуатационные и технологические особенности.
Основной из главных характеристик является статическая характеристика элемента . Она представляет собой зависимость выходной величины Хвых от входной Хвх в установившемся режиме, т.е. Хвых = f(Xвх). В зависимости от влияния знака входной величины различают нереверсивные (когда знак выходной величины во всем диапазоне изменения остается постоянным) и реверсивные статические характеристики (когда изменение знака входной величины приводит к изменению знака выходной величины).
Динамическая характеристика используется для оценки работы элемента в динамическом режиме, т. е. при быстрых изменениях входной величины. Ее задают переходной характеристикой, передаточной функцией, частотными характеристиками. Переходная характеристика представляет собой зависимость выходной величины Хвых от времени τ : Хвых = f ( τ ) — при скачкообразном изменении входного сигнала Хвх.
Коэффициент передачи можно определить по статической характеристике элемента. Различают три вида коэффициентов передачи: статический, динамический (дифференциальный) и относительный.
Статический коэффициент передачи K ст представляет собой отношение выходной величины Хвых к входной Хвх, т. е. Кст = Хвых/Хвх. Коэффициент передачи иногда называют коэффициентом преобразования. Применительно к конкретным конструктивным элементам статический коэффициент передачи называют также коэффициентом усиления (в усилителях), коэффициентом редукции (в редукторах), коэффициентом трансформации (в трансформаторах) и т. д.
Для элементов с нелинейной характеристикой используют динамический (дифференциальный) коэффициент передачи Кд, т. е. Кд = Δ Хвых/ Δ Хвх.
Относительный коэффициент передачи Кот равен отношению относительного изменения выходной величины элемента ΔХвых/Хвых. н к относительному изменению входной величины ΔХвх/Хвх. н,
Кот = (ΔХвых/Хвых. н)/ ΔХвх/Хвх. н,
где Хвых. н и Хвх. н — номинальные значения выходной и входной величин. Этот коэффициент является безразмерной величиной и удобен при сравнении элементов, различных по конструкции и принципу действия.
Порог чувствительности — наименьшее значение входной величины, при которой происходит заметное изменение выходной величины. Он вызывается наличием в конструкциях элементов трения без смазывающих материалов, зазоров и люфтов в соединениях.
Особенностью автоматических замкнутых систем, в которых используется принцип управления по отклонению, является наличие обратной связи. Принцип действия обратной связи рассмотрим на примере системы управления температуры электрической нагревательной печи. Чтобы поддерживать температуру в заданных пределах, поступающее на объект управляющее воздействие, т. е. напряжение, подводимое, к нагревательным элементам, формируется с учетом значения температуры.
При помощи первичного преобразователя температуры выход системы соединяется с ее входом. Такое соединение, т. е. канал, информация по которому передается в обратном направлении по сравнению с управляющим воздействием, называют обратной связью.
Обратная связь бывает положительной и отрицательной, жесткой и гибкой, главной и дополнительной.
Положительной обратной связью называют связь, когда совпадают знаки воздействия обратной связи и задающего воздействия. В противном случае обратную связь называют отрицательной .
Схемы гибких обратных связей: а, б, в — дифференцирующих, г и д — интегрирующих
Схема простейшей системы автоматического регулирования: 1 — объект регулирования, 2 — звено главной обратной связи, 3 — элемент сравнения, 4 — усилитель, 5 — исполнительный механизм, 6 — элемент обратной связи, 7 — корректирующий элемент.
Если передаваемое воздействие зависит только от значения регулируемого параметра, т. е. не зависит от времени, то такую связь считают жесткой. Жесткая обратная связь действует как в установившемся, так и в переходном режимах. Гибкой обратной связью называют связь, действующую только в переходном режиме. Гибкая обратная связь характеризуется передачей по ней на вход первой или второй производной от изменения управляемой величины по времени. У гибкой обратной связи сигнал на выходе существует только тогда, когда управляемая величина изменяется во времени.
Главная обратная связь соединяет выход системы управления с ее входом, т. е. связывает управляемую величину с задающим устройством. Остальные обратные связи считают дополнительными или местными. Дополнительные обратные связи передают сигнал воздействия с выхода какого-либо звена системы на вход любого предыдущего звена. Они используются для улучшения свойств и характеристик отдельных элементов.
Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!
Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:
Базовые элементы автоматики
Любое автоматическое устройство состоит из связанных между собой элементов, задачей которых является качественное или количественное преобразование полученного ими сигнала.
Элемент автоматики — это часть устройства автоматической системы управления, в которой происходят качественные или количественные преобразования физических величин. Помимо преобразования физических величин элемент автоматики служит для передачи сигнала от предыдущего элемента к последующему.
Элементы, входящие в автоматические системы, выполняют различные функции и в зависимости от функционального назначения подразделяются на воспринимающие, преобразующие, исполнительные, задающие и корректирующие органы (элементы), а также на элементы сложения и вычитания сигналов.
Воспринимающие органы (чувствительные элементы) предназначаются для измерения и преобразования контролируемой или управляемой величины объекта управления в сигнал, удобный для передачи и дальнейшей обработки.
Примеры: датчики для измерения температуры (термопары, терморезисторы), влажности, частоты вращения, силы и т. д.
Усилительные органы (элементы), усилители — устройства, которые, не изменяя физической природы сигнала, производят лишь усиление, т.е. увеличение его до требуемого значения. В автоматических системах применяются механические, гидравлические, электронные, магнитные, электромеханические (электромагнитные реле, магнитные пускатели), электромашинные усилители и т. и.
Преобразующие органы (элементы) преобразуют сигналы одной физической природы в сигналы другой физической природы для удобства дальнейшей передачи и обработки.
Примеры: преобразователи неэлектрических величин в электрические.
Исполнительные органы (элементы) предназначаются для изменения значения управляющего воздействия на объекте управления, если объект представляет собой единое целое с управляющим органом, либо для изменения входных величин (координаты) регулирующего органа, который также следует рассматривать как элемент автоматичсеких систем. По принципу работы и конструкции исполнительные и регулирующие элементы многообразны.
Примеры: нагревательные элементы в системах управления температурой, вентили и клапаны с электрическим приводом в системах регулирования расхода жидкости и газа и т. д.
Задающие органы (элементы) предназначены для задания требуемого значения управляемой величины.
Корректирующие органы (элементы) служат для коррекции автоматических систем с целью улучшения их работы.
В зависимости от функций, выполняемых элементами автоматики, их можно разделить на датчики, усилители, стабилизаторы, реле, распределители, двигатели и др.
Датчик (измерительный орган, чувствительный элемент) — элемент, преобразующий одну физическую величину в другую, более удобную для использования в автоматическом устройстве.
Наиболее распространены датчики, преобразующие неэлектрические величины (температуру, давление, расход жидкости и т. д.) в электрические. Среди них различают датчики параметрические и генераторные .
Параметрическими называют такие датчики, которые преобразуют измеряемую величину в параметр электрической цепи — ток, напряжение, сопротивление и т. д.
Например, температурный контактный датчик преобразует изменение температуры в изменение сопротивления электрической цепи от минимального при замкнутых до бесконечно большого при разомкнутых контактах. Таким элементом является датчик температуры, устанавливаемый в бытовых утюгах.
Рис. 1. Схема регулирования температуры нагрева термоконтактом
В холодном утюге термоконтакт, чувствительный к изменению температуры замкнут, и при включении утюга в сеть через нагревательный элемент проходит ток, нагревающий его. При достижении подошвой утюга температуры срабатывания контакта он размыкается и отключает нагревательный элемент от сети.
Генераторным называют такой датчик, который преобразует измеряемую величину в эдс, например термопара, применяемая совместно с вольтметром для измерения температуры. Эдс на концах такой термопары пропорциональна разности температур холодного и нагретого спая.
Рис. 2. Устройство термопары
Устройство и принцип действия термопары. Рабочим органом термопары является чувствительный элемент, состоящий из двух разнородных термоэлектродов 9, сваренных между собой на конце 11, который составляет горячий спай. Термоэлектроды изолированы по всей длине с помощью изоляторов 1 и помещены в защитную арматуру 10. Свободные концы элемента подключены к контактам термопары 7, расположенным в головке 4, которая закрывается крышкой 6, имеющей прокладку 5. Положительный термоэлектрод подключают к контакту со знаком » + «.
Герметизация вводов термоэлектродов 9 осуществляется с помощью эпоксидного компаунда 8. Рабочий конец термопары изолируют от защитной арматуры керамическим наконечником, который в некоторых конструкциях для уменьшения тепловой инерционности, может отсутствовать. Термопары могут иметь штуцер 2 для крепления по месту и штуцер 3 для ввода соединительных проводов измерительных приборов.
Подробнее про классификацию, устройство и принцип действия термопар читайте в этой статье: Термоэлектрические преобразователи
Отличия параметрических датчиков от генераторных
В параметрических датчиках под воздействием входного сигнала изменяется какой-либо параметр датчика (сопротивление, емкость, индуктивность) и соответственно его выходной сигнал. Для их работы требуется внешний источник энергии. Генераторные датчики под действием входного сигнала генерируют эдс и не требуют дополнительного источника энергии.
Другие элементы автоматики
Усилитель — элемент, в котором входная и выходная величины имеют одинаковую физическую природу, но преобразуются в количественном отношении. Эффект усиления получается в результате использования энергии источника питания. В электрических усилителях различают коэффициент усиления по напряжению ku = U вых/ U вх, коэффициент усиления по току ki = I вых /I вх и коэффициент усиления по мощности k p = k u ki.
Усилителем может служить любой электромашинный генератор. Небольшое изменение возбуждения приводит в нем к значительному изменению выходного сигнала — тока или напряжения нагрузки. Источником энергии служит двигатель, приводящий генератор во вращение.
Примеры усилителей, ранее активно использовавшихся в электроприводе: электромашинные усилители, магнитные усилители. В настоящее время для этих целей активно используются усилители и преобразователи на тиристорах и транзисторах с большой частотой коммутации.
Стабилизатор — элемент автоматики, обеспечивающий практически неизменное значение выходной величины при изменении входной величины в заданных пределах. Основной характеристикой стабилизатора является коэффициент стабилизации, показывающий, во сколько раз относительное изменение входной величины больше относительного изменения выходной величины. В электротехнических устройствах используют стабилизаторы тока и напряжения.
Реле — элемент, в котором при достижении определенной входной величины выходная величина изменяется скачком. Реле прнменяют для фиксации определенных значений входной величины, усиления сигнала, одновременной передачи сигнала в несколько электрически не связанных цепей. Наиболее распространены различные конструкции электромагнитных реле управления.
Распределитель — элемент автоматики, обеспечивающий поочередную коммутацию цепей для передачи сигнала. Распределение чаще всего используют в электрических цепях. Примером распределителя служит шаговый искатель.
Двигатель — механизм, преобразующий энергию какого-нибудь вида в механическую. Наиболее часто в устройствах автоматики используют электрические двигатели, но применяют и пневматические. В автоматике самыми распространенными устройствами такого типа являются шаговые двигатели.
Передатчик — устройство, предназначенное для преобразования одной величины в другую, удобную для передачи по каналу связи. Помимо основной функции передатчик обычно осуществляет кодирование преобразованной величины, позволяющее рационально использовать каналы связи и уменьшить влияние помех на передаваемый сигнал.
Приемник — устройство, преобразующее сигнал, полученный по каналу связи, в величину, удобную для восприятия элементами системы автоматики. Если при передаче сигнал кодируют, в приемник входит декодирующее устройство. Приемники и передатчики активно используются в системах телеуправления и телесигнализации.
Присоединяйтесь к нашему каналу в Telegram «Автоматика и робототехника»! Узнавайте первыми о захватывающих новостях и увлекательных фактах из мира автоматизации: Автоматика и робототехника в Telegram
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!
Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети: