Тақырып: Автоматиканың техникалық құралдары

 

Қ арастырылатын сұ рақ тар:

1. Басты тү сініктер мен анық тамалар. Автоматика элементтері мен жү йелерінің жіктеуі.

2. Қ абылдағ ыш элементтер жә не бергіштер жіктеуі.

 

Дә рістің қ ысқ аша жазбасы:

Автоматты жү йе ө зара байланысқ ан жә не белгілі бір қ ызмет атқ аратын дербес конструкциялық элементтерден тұ рады, оларды автоматика элементтері не қ ұ ралдары деп атайды. Элементтерді жү йеде атқ аратын қ ызметіне қ арай салыстырушы, тү зетуші, қ абылдаушы, жоспарлаушы, тү рлендіруші жә не атқ арушы деп ажыратады.

Қ абылдағ ыш элементтер не бастапқ ы тү рлендіріп бергіштер (датчиктер) технологиялық процестердің басқ арылатын шамаларын ө лшейді де, оларды бір физикалық тү рден екінші бір физикалық шамағ а тү рлендіреді (мысалы, термоэлектрлік термометр температура айырымын термоЭҚ К-не тү рлең діреді).

Жоспарлаушы элементтер (баптау элементтері) арқ ылы жү йеге реттелетін шаманың Х₀ қ ажет мә ні беріледі; оның нақ ты мә ні осы берілген мә нге сә йкес келуі тиіс.

Салыстырушы элементтер реттелетін шаманың берілген мә нін Х₀ нақ ты мә німен X салыстырады. Бұ л элементтің шығ ысында алынатын айырымдық сигнал X=Х₀-X атқ арушы элементке тікелей не кү шейткіш арқ ылы беріледі.

Тү рлендіруші элементтер сигналдың пайдалануғ а ың гайлы тү рге тү рлендірілуін жә не оның қ уатын магниттік, электрондық жә не т. б. кү шейткіштер арқ ылы ү детуін жү зеге асырады.

Атқ арушы элементтер басқ ару объектісіне берілетін басқ ару ә серін тудырады. Олар басқ ару объектісіне берілетін не одан алынатын энергия немесе заттар санын ө згерту арқ ылы басқ арылатын шаманы берілген мә ніне сә йкес етіп ұ стап отырады.

Тү зетуші элементтер басқ ару процесінің сапасын жақ сарту ү шін қ ажет.

Автоматты жү йелерде кө рсетілген негізгі элементтерден басқ а қ осалқ ы элементтер де болады, оларғ а ауыстырып қ осқ ыш қ ұ рылғ ылар мен қ орғ ау элементтері, резисторлар, конденсаторлар, сигнал беру жабдық тары жатады.

Автоматика элементтерінің қ олдану жә не технологиялық ерекшеліктерін айқ ындайтын арнайы сипаттамалары мен параметрлері болады.

Басты сипаттамалардың біріне элементтің статикалық сипаттамасы жатады. Статикалық сипаттама деп, тұ рақ талғ ан режим кезіндегі Х_шығ шамасының Х_кір шамасына тә уелділігін айтады: Х_шығ =f(Х_кір). Кірістік шамасының таң басына сә йкес бейреверсивті (шығ ыстық шаманың таң басы ө згерістің барлық дең гейінде тұ ракты болғ анда) жә не реверсивті (кірістік шаманың таң басының ө згерісі шығ ыстық шаманың таң басының ө згерісіне ә келеді) статикалық сипаттамалар болып ажыратылады.

Динамикалық сипаттама элементтердің динамикалық режимде, яғ ни кірістік шаманың шапшан ө згерген сә ттеріндегі жұ мысын бағ алау ү шін пайдаланылады. Оны ө тпелі сипаттамамен, беріліс функциясымен жә не жиілік сипаттамаларымен ө рнектейді. Ө тпелі сипаттама Х_шығ шығ ыстық шаманың t уақ ытқ а тә уелділігін кө рсетеді: Х_кір кірістік сигналының секірмелі ө згерісі кезінде Х_шығ =f (t).

Автоматика элементтерінің негізгі параметрлерінің қ атарына беріліс коэффициенті мен сезімталдық дең гейі жатады.

Беріліс коэффициентін элементтердің статикалық сипаттамасымен анық тауғ а болады. Оны статикалық, динамикалық (дифференциалдық) жә не салыстырмалы коэффициенттер деп ү ш тү рге ажыратады.

Сезімталдық дең гей шығ ыстық шаманың айтарлық тай ө згерісі байқ алатын кірістік шаманың ең кіші мә ні. Ол элемент конструкциясындағ ы тетіктер арасындағ ы ү йкеліс, саң ылау жә не люфтінің салдарынан болады.

Ө лшеуіш қ ұ рылғ ының қ абылдағ ыш элементі ақ парат кө зі болып табылады: ол технологиялық процесс параметрінің мә нін қ абылдайды да оны қ ұ рылғ ының келесі элементіне берілетін ә сер етіп тү рлендіреді. Бұ л ә сер, қ ұ рылғ ы қ абылдауғ а арналғ ан параметр мә ніне алдын ала функционалдық тә уелділікте болуы мү мкін. Мұ ндай қ абылдағ ыш элементті ө лшегіш дейді, ө йткені оның сигналының дең гейі бойынша кipicтiк шама координатының мә нін анық тауғ а (ө лшеуге) болады.

Олай болса, ө лшеуіш элемент ретінде шығ ыстық жә не кipicтiк шамалары координаттарының арасында бірмә нді функционалдық байланыс бар элемент, яғ ни статикалық элемент бола алады.

Егер қ абылдағ ыш элементте кipicтiк жә не шығ ыстық шамалар координаттарының арасында ү здіксіз функцио­налдық байланыс болмай, ол тек автоматтық қ ұ рылғ ыны іске қ осуды, жә не де қ абылдайтын параметрдің белгілі бip мә ні алынғ анда, оны ажыратуды ғ ана жү зеге асырса, онда ол элементті қ осу (релелі, не жай реле дейді де) элементі деп атайды. Қ абылдағ ыш элементтер тікелей жә не аралық тү рлендіретін болып ажыратылады. Тікелей тү рлендіретін элементтерде шығ ыстық ық пал кipicтiк координаттың бip ғ ана тү рлендіруінің нә тижесі болады. Аралық тү рлендіруі бар элементтерде кipicтiк координат қ осалқ ығ а тү рленеді де, содан кейін шығ ыстық ық палғ а қ айтадан тү рленеді.

Қ абылдағ ыш элементтер энергетикалық сұ лба бойын­ша кү шейтілмейтін жә не кү шейтілетін тү рінде болып ажыратылады. Элемент энергияны кү шейтілмейтін тү рде параметрін қ абылдайтын процестен алады да, оның бip бө лігін тү рлендіргеннен кейін қ ызмет icтeyi ү шін қ ұ рылғ ының келесі элементтеріне береді. Ал кү шейтілетін тү рде процестен келетін энергия­ны элемент келесі қ ұ рылғ ыны icкe қ осу ү шін емес, элементтің қ айсыбір физикалық қ асиетін ө згерту ү шін ғ ана жұ мсайды.

Қ абылдағ ыш элементтер жанаспалы (бақ ыланатын затпен тиіскенде) жә не жанаспасыз (ол затпен тиіспейтін) болып ажыратылады.

Қ абылдайтын шамасына сә йкес қ абылдағ ыш элементтердің механикалық, гидромеханикалық, жылулық, электрлік, оптикалық, радиоактивті, акустикалық, химиялық т. б. тү рлері бар.

Басқ арылатын объекті мен ө лшеуіш жү йелердің шығ ыстық қ ұ рылғ ылары арасында ә рқ ашан физикалық шама — электр сигналы тектес ө лшеуіш тү рлендіргіштер болады. Осындай тү рлендіргіштерді тү рлендіріп бергіш (датчик) деп атайды.

Тү рлендіріп бергіштерді тікелей жә не жанама тү рлендіретін деп екі топка бө луге болады. Тікелей тү рлендіретін тү рлендіріп бергіштер ө лшенбекші шаманы электр сигналына тікелей тү рлендіреді, ал жанама тү рлендіретін тү рлендіріп бергіштер тікелей тү рлендіретін жә не қ айсыбір салыстырмалы не " есептеуші қ ұ рылғ ылы" тү рлендіріп бергіштер тобынан қ ұ ралады. Мұ нын соң ғ ысы тү рлендіріп бергіштің кө рсету шамасын физикалық шамамен бірмә нді байланысқ ан электр (не басқ а) сигналы­на тү рлендіреді. Ө зара ә рекеттің мынадай тү рлері болады: 1) механикалық (кү штік, сығ у-созу); 2) электрлік; 3) магниттік; 4) электромагниттік (сә улелену); 5) гравитациялық; 6) жылулық.

Барлық тү рлендіріп бергіштер қ ызмет принципі бой­ынша параметрлік жә не генераторлық болып eкi топка ажыратылады. Бipiншi топқ а ө лшенетін шаманың мә ні электр тізбегінің параметрлеріне, яғ ни кедергіге, индуктивтікке, сыйымдылық қ а, ө зара индуктивтікке тү рленетін тү рлендіріп бергіштер жатады; бұ л кезде қ осымша қ оректендіру кө зi қ ажет. Генераторлық тү рлендіріп бергіштерде ә ртү рлі энергия тікелей электр энергиясына тү рленеді.

Тү рлендіріп бергіштін статикалық сипаттамасы деп, ө лшенетін (х) шамамен тү рлендіріп бергіштің шығ ысындағ ы сигналдың (у) арасындағ ы у=f(х) функционалдық тә уелділікті айтады. f(х) функциясын тү рлендіру функциясы деп те атайды. Шығ ыстық у шамасының аз ө сімшесінің кірістік x шамасының аз ө сімшесіне қ атынасын тү рлендіріп бергіштің сезімталдығ ы деп атайды

.

Тү рлендіріп бергіштің сезгіштік дең гейі деп, оның шығ ысында сигналдың ө згерісі (∆ у)пайда болуына сә йкес келетін тү рлендіріп бергіштің кipiciндeгi шаманың (∆ х_дең ) аздағ ан ө згерісін айтады.

Сигналдың дең гейлік ө згepici (∆ у_дең )деп, шығ ыстық сигналдық керекті аспаптар арқ ылы тіркеуге жарайтын ең кiшi мә нін айтады.

Қ айсыбір физикалық шаманы тү рлендіруге арналғ ан тү рлендіріп бергіш басқ а g_і шама­ның ә серінен ө зінің сипаттамасын барынша аз ө згертуі тиic. Тү рлендіріп бергіштің шығ ыстық сигналы (у) біp ғ ана х шамасына тә уелді болуы керек, ал сыртқ ы g_і параметрлердің ө згepici тудыратын шығ ыстық сигналының барлық ө сімшелері тү рлендіріп бергіштің дең гейлік сезімталдығ ымен салыстырғ анда едә уір аз болуы тиіс:

∆ у_gі =(dу/dg_і)∆ g_і < < ∆ у_дең .

∆ у_gі, (dу/dg_i)∆ g_і шамаларын тү рлендіріп бергіштің қ осалқ ы қ ателіктері дейді.

Физикалық шаманың белгілі біp дең гейлік мә нін ғ ана тіркейтін тү рлендіріп бергіштерді бинарлы деп атайды. Бұ ларды бинарлы дейтін ceбeбі: олардың шығ ыстық сигналы " қ осылғ ан" не " ажыратылғ ан" деген eкi кү йдің бірінде ғ ана болады. Ә рекет принципі бойынша бинарлы тү рлендіріп бергіштер жанаспалы жә не жанаспасыз болып ажыратылады.

Физикалық шама мә нінің қ айсыбір ү здіксіз интервалы туралы мә ліметті алу қ ажет болғ анда, аналогтық тү рлендіріп бергіштерді пайдалану қ ажет болады. Ө згермелі шығ ыстық электр параметрлерінің тү ріне қ арай аналогтық тү рлендіріп бергіштер ө згермелі шығ ыстық кернеуі, тогы жә не кедергісі бар болып ү ш топка бө лінеді.

Бақ ылау сұ рақ тары:

1. Автоматика элементтерінің жіктеуі қ андай?

2. Қ абылдағ ыш элементтерінің жіктеуі қ андай?

3. Бергіштер жіктеуі қ андай?

4. Қ абылдағ ыш элемент деген не?

5. Бергіш деген не?

6. Статикалық сипаттама деген не?

7. Динамикалық сипаттама деген не?

8. Сезгіштік дең гейі деген не?