Éléments de base de l'automatisation

Tout automate est constitué d'éléments interconnectés dont la tâche est de transformer qualitativement ou quantitativement le signal qu'ils reçoivent.

Élément d'automatisation — Il fait partie du dispositif d'un système de contrôle automatique dans lequel des transformations qualitatives ou quantitatives de grandeurs physiques sont effectuées. Outre la conversion de grandeurs physiques, l'élément d'automatisation sert à transmettre un signal de l'élément précédent au suivant.

Les éléments inclus dans les systèmes automatiques remplissent diverses fonctions et, selon leur objectif fonctionnel, sont subdivisés en organes de perception, de transformation, d'exécution, de réglage et de correction (éléments), ainsi qu'en éléments d'addition et de soustraction de signaux.

Organes perceptifs (éléments sensoriels) sont conçus pour mesurer et convertir une valeur contrôlée ou contrôlée de l'objet de contrôle en un signal pratique pour la transmission et le traitement ultérieur.

Exemples : capteurs de mesure de température (thermocouples, thermistances), d'humidité, de vitesse, de force, etc.

Amplificateurs (éléments), amplificateurs — des dispositifs qui, sans modifier la nature physique du signal, ne produisent qu'une amplification, c'est-à-dire en l'augmentant jusqu'à la valeur requise. Les systèmes automatiques utilisent des amplificateurs de machines mécaniques, hydrauliques, électroniques, magnétiques, électromécaniques (relais électromagnétiques, démarreurs magnétiques), électriques, etc.

Transformer les organes (éléments) convertir des signaux d'une nature physique en signaux d'une autre nature physique pour faciliter la transmission et le traitement ultérieurs.

Exemples : convertisseurs non électriques à électriques.

Organes exécutifs (éléments) sont destinés à modifier la valeur de l'action de contrôle sur l'objet de contrôle, si l'objet est une unité avec l'organe de contrôle, ou à modifier les valeurs d'entrée (coordonnées) de l'organe de contrôle, qui doivent également être considérées comme un élément de systèmes automatiques. Selon le principe de fonctionnement et de conception, les éléments exécutifs et régulateurs sont divers.

Exemples : éléments chauffants dans les systèmes de contrôle de la température, vannes à commande électrique et vannes dans les systèmes de contrôle des liquides et des gaz, etc.

Organes directeurs (éléments) sont conçus pour régler la valeur requise de la variable contrôlée.

Corps correctifs (éléments) servir à corriger les systèmes automatiques afin d'améliorer leur fonctionnement.

Selon les fonctions remplies par les éléments d'automatisation, ils peuvent être divisés en capteurs, amplificateurs, stabilisateurs, relais, distributeurs, moteurs, etc.

Capteur (corps de mesure, élément capteur) - un élément qui convertit une quantité physique en une autre, plus pratique à utiliser dans un appareil automatique.

Les capteurs les plus courants sont ceux qui convertissent des grandeurs non électriques (température, pression, débit, etc.) en grandeurs électriques. Parmi eux, il y a des capteurs paramétriques et générateurs.

Les capteurs paramétriques sont ceux qui convertissent la valeur mesurée en un paramètre du circuit électrique - courant, tension, résistance, etc.

Par exemple, un capteur de contact de température convertit un changement de température en un changement de résistance du circuit électrique d'un minimum lorsque les contacts sont fermés à une valeur infinie lorsque les contacts sont ouverts. Cet article est un capteur de température installé dans les fers à repasser.

Riz. 1. Schéma de régulation de la température de chauffage par contact thermique

Dans un fer froid, le contact thermique, sensible aux changements de température, se ferme, et lorsque le fer est allumé, un courant traverse l'élément chauffant, ce qui le réchauffe.Lorsque la plaque du fer atteint la température de contact, il ouvre et déconnecte l'élément chauffant du réseau.

Un générateur est appelé un capteur qui convertit la valeur mesurée en EMF, par exemple un thermocouple utilisé conjointement avec un voltmètre pour mesurer la température. La force électromotrice aux extrémités d'un tel thermocouple est proportionnelle à la différence de température entre les jonctions froide et chaude.

Riz. 2. Dispositif thermocouple

Le dispositif et le principe de fonctionnement du thermocouple. Le corps de travail du thermocouple est un élément sensible constitué de deux thermoélectrodes différentes 9 soudées entre elles à l'extrémité 11, qui est un joint chaud.Les thermoélectrodes sont isolées sur toute leur longueur à l'aide d'isolateurs 1 et placées dans des armatures de protection 10. Les extrémités libres de l'élément sont reliées aux contacts 7 du thermocouple situé dans la tête 4, qui est fermée par un couvercle 6 avec un joint 5 La thermoélectrode positive est reliée à un contact avec un signe «+».

Le scellement des manchons de thermoélectrodes 9 est réalisé à l'aide d'un composé époxy 8. L'extrémité de travail du thermocouple est isolée du renfort de protection par un embout en céramique, qui peut manquer dans certaines conceptions pour réduire l'inertie thermique. Les thermocouples peuvent avoir un mamelon 2 pour le montage sur site et un mamelon 3 pour entrer les fils de connexion des compteurs.

En savoir plus sur la classification, le dispositif et le principe de fonctionnement des thermocouples dans cet article : Convertisseurs thermoélectriques

Différences entre les capteurs paramétriques et générateurs

Dans les capteurs paramétriques, le signal d'entrée modifie chaque paramètre du capteur (résistance, capacité, inductance) et son signal de sortie en conséquence. Une source d'alimentation externe est nécessaire pour leur fonctionnement. Les capteurs générateurs génèrent des CEM sous l'action du signal d'entrée et ne nécessitent pas de source d'alimentation supplémentaire.

En savoir plus sur les différents types de capteurs ici : capteurs potentiomètres, capteurs inductifs

Autres éléments d'automatisation

Amplificateur - un élément dans lequel les quantités d'entrée et de sortie ont la même nature physique mais sont transformées quantitativement. L'effet d'amplification est obtenu en utilisant l'énergie de la source d'alimentation.Dans les amplificateurs électriques, on distingue le gain en tension ku = Uout/Uin, le gain en courant ki=Iout/Azin et le gain en puissance kstr=ktics.

Tout générateur de machine électrique peut servir d'amplificateur. Un petit changement d'excitation dans celui-ci entraîne une modification significative du signal de sortie - courant de charge ou tension. La source d'énergie est un moteur qui entraîne le générateur en rotation.

Exemples d'amplificateurs précédemment activement utilisés en propulsion électrique : amplificateurs de machines électriques, amplificateurs magnétiques… Actuellement, des amplificateurs et des convertisseurs sont activement utilisés à ces fins. thyristors et transistors à haute fréquence de commutation.

Stabilisateur - un élément d'automatisation qui fournit une valeur presque constante de la valeur de sortie lorsque la valeur d'entrée change dans les limites spécifiées. La principale caractéristique du stabilisateur est le coefficient de stabilisation, qui indique combien de fois la variation relative de la valeur d'entrée est supérieure à la variation relative de la valeur de sortie. Les stabilisateurs de courant et de tension sont utilisés dans les appareils électriques.

En savoir plus sur les stabilisateurs ici : Stabilisateurs de tension ferrorésonants et Stabilisateurs de tension électroniques

Relais - un élément dans lequel, lorsqu'une certaine valeur d'entrée est atteinte, la valeur de sortie change brusquement. Les relais sont utilisés pour fixer certaines valeurs de la valeur d'entrée, amplifier le signal et transmettre simultanément le signal à plusieurs circuits électriquement non liés. relais de commande électromagnétique.

Distributeur - un élément d'automatisation qui fournit une commutation alternative des circuits de transmission de signaux. La distribution est le plus souvent utilisée dans les circuits électriques. Un exemple de distributeur est un chercheur d'étape.

Moteur - un mécanisme qui convertit une partie de l'énergie en énergie mécanique. Les moteurs électriques sont le plus souvent utilisés dans les dispositifs d'automatisation, mais les moteurs pneumatiques sont également utilisés. En automatisation, les appareils les plus courants de ce type sont moteurs pas à pas.

Transmetteur - un appareil conçu pour convertir une quantité en une autre, pratique pour la transmission sur un canal de communication. En plus de la fonction principale, l'émetteur effectue généralement le codage de la valeur convertie, ce qui permet d'utiliser efficacement les canaux de communication et de réduire l'influence des interférences sur le signal transmis.

Récepteur - un appareil qui convertit le signal reçu sur le canal de communication en une valeur pratique pour la perception par les éléments du système d'automatisation. Si le signal est codé pendant la transmission, un décodeur est inclus dans le récepteur. Les récepteurs et les émetteurs sont activement utilisés dans systèmes de téléconduite et de télésignalisation.