„Szabályozás” változatai közötti eltérés

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából
[ellenőrzött változat][ellenőrzött változat]
Tartalom törölve Tartalom hozzáadva
cím helyesbítése
A szabályozási kör jeltartományai
73. sor: 73. sor:


''Beavatkozójel'': a beavatkozószerv bemenőjele (elmozdulás).
''Beavatkozójel'': a beavatkozószerv bemenőjele (elmozdulás).

Az arányos szabályozók jelei korlátos tartományt foglalhatnak el. A villamos szabályozóknál használatos jelek tartománya lehet
:4-20 mA
:0-20 mA
:0-5 mA
:0-10 V
A pneumatikus automatikában használatos például a
:0,2-1 bar


==A szabályozási kör jellemzői==
==A szabályozási kör jellemzői==

A lap 2011. október 3., 13:59-kori változata

A szabályozás az irányításnak az a válfaja, amelyben a rendelkezés és a beavatkozás a (szabályozott) irányítani kívánt jellemző tényleges és előírt értékének eltérése alapján, az eltéréstől függő értelemben jön létre, s hatására ez az eltérés csökken. A szabályozás hatáslánca zárt, neve szabályozási kör. A szabályozási feladat lényege a szabályozott jellemző - amelyet szabályozni akarunk - előírt értéken tartása. A szabályozás része az irányítástechnika[1] tudományának. Az irányítás lehet vezérlés (open loop control) és szabályozás (closed loop control)[2].

A szabályozás jellemzői

Szabályozott jellemző lehet gyakorlatilag minden olyan fizikai, kémiai stb. jellemző, amelyet mérni tudunk. A szabályozott jellemző értékét az előírt és a tényleges érték közötti különbséggel arányos beavatkozással tudjuk az előírt értéken tartani. A szabályozás elvégzéséhez szükség van még egy olyan jellemzőre is, mely képes a szabályozott jellemző befolyásolására. Ez a jellemző a módosított jellemző, mely a szabályozott berendezés azon kiválasztott állapothatározója, amely befolyásolja a szabályozott jellemzőt a szabályozási folyamat teljesítése céljából. A szabályozott jellemzőre nemcsak a módosított jellemző lehet hatással. Sokszor olyan hatások érik a szabályozást, melyek a szabályozott jellemzőt nem kívánt módon befolyásolják. Ezek a hatások a zavarások, melyeket zavaró jellemzőknek nevezünk. A zavaró jellemző az irányítástól független olyan a szabályozott berendezésre ható jellemző, amely a szabályozott jellemző értékét nem kívánt módon befolyásolja. A szabályozás megvalósulásához a módosított jellemzőt a beavatkozó szervvel tudjuk befolyásolni. Általában jellemzőnek nevezzük azokat az állapothatározókat, amelyek a szabályozott folyamat állapotát jellemzik vagy befolyásolják.

Feladatok a szabályozás tervezése előtt

  • Tisztázandó, hogy mit kell szabályozni.
  • Eldöntendő, mi legyen a szabályozott jellemző.
  • A szabályozott jellemző befolyásolási lehetőségeinek számbavétele.
  • Ki kell választanunk a legalkalmasabb módosított jellemzőt.
  • Figyelembe kell venni a várható zavaró jellemzőket és ezek hatásait.

A szabályozás ábrázolási módjai

A szabályozási kör jól ábrázolható hatásvázlattal. A hatásvázlatban az egyes tagokat négyszögletes idomokkal jelöljük, melyeket egyenesekkel kötünk össze. Az egyenesekre rajzolt nyilak a jelek hatásirányait jelölik.

  • hatáslánc: a szabályozási kör azon szerkezeti egységeinek a sorozata, melyek a szabályozási hatást közvetítik.
  • hatásvázlat: a hatáslánc elvi ábrázolási módja, melyben a tagokat, jeleket egyszerű geometriai alakzatok jelképezik.

A szabályozási kör felépítése

A szabályozási kör hatásvázlatát, részeit, szerveit, jeleit, jellemzőit egy önműködő nyomásszabályozás szerkezeti és működési vázlata alapján vizsgáljuk meg.

Feladat: a csővezetékben áramló sűrített levegő nyomásának állandó értéken való tartása.

A szabályozási kör szerkezeti vázlata
A szabályozási kör működési vázlata

Ha csökken a levegőelvétel, akkor növekedik a nyomás, az érzékelőmembrán a rugóerő ellenében felfelé mozdul, a torlólemez jobban fojtja a fúvókát, nő a füvókatérben a nyomás, a membránmotor lefelé mozdul, a szelep jobban zár, ami a nyomás növekedése ellenében hat. Ha növelni akarjuk a csövezetékben a nyomást, akkor a csavarral nagyobb rugóerőt állítunk be.

A szabályozási kör hatásvázlata

A szabályozási kör részei

Szabályozott berendezés: a szabályozástól függetlenül meglévő műszaki létesítmény, mely a szabályozás tárgyát képezi.

Szabályozóberendezés: azon szervek összessége, melyek révén a szabályozás megvalósul. Érzékelő: feladata a szabályozott jellemzővel arányos ellenőrző jel előállítása. Alapjelképző: feladata különbségképzésre alkalmas alapjel előállítása (rugó: különbségképzésre alkalmas rugóerőt állít elő).

Különbségképző: az alapjel és az ellenőrző jel különbségével arányos rendelkezőjelet állít elő (a kar a rugóerő és a membránerő különbségével arányos rendelkezőjelet állít elő).

Erősítő: segédenergia felhasználásával a rendelkezőjelnél nagyobb teljesítményű végrehajtó jelet állítja elő (fúvókás jelátalakító: táplevegő felhasználásával az elmozdulást levegőnyomássá alakítja.)

Végrehajtó: a végrehajtó jelből a beavatkozószerv működtetéséhez szükséges (alkalmas) beavat- kozójelet állítja elő (membránmotor: a levegőnyomást a szelep működtetésére alkalmas elmozdu- lássá alakítja át).

Beavatkozó: a módosított jellemzőt befolyásolja.

A szabályozási kör tervezését matematikai alapokon kell elvégezni[3]

A szabályozási kör jelei

Beállítójel: az alapjelképző bemenőjele, ha az alapjel időben állandó (a csavar szöghelyzete).

Vezetőjel: az alapjelképző szerv bemenőjele, ha az alapjel időben változó.

Alapjel: az alapértéket képviselő, annak egyértelműen megfelelő, különbségképzésre alkalmas jel, az alapjelképző kimenőjele.

Ellenőrzőjel: az érzékelő kimenőjele, mely a szabályozott jellemzővel egyértelműen összefügg és különbségképzésre alkalmas (membránerő).

Rendelkezőjel: az alapjel és az ellenőrző jel különbségével arányos jel (torlólemez elmozdulása).

Végrehajtó jel: a rendelkezőjel erősítésével és módosításával létrejövő jel. A végrehajtószerv bemenőjele (levegőnyomás).

Beavatkozójel: a beavatkozószerv bemenőjele (elmozdulás).

Az arányos szabályozók jelei korlátos tartományt foglalhatnak el. A villamos szabályozóknál használatos jelek tartománya lehet

4-20 mA
0-20 mA
0-5 mA
0-10 V

A pneumatikus automatikában használatos például a

0,2-1 bar

A szabályozási kör jellemzői

  • szabályozott jellemző (levegőnyomás);
  • módosított jellemző (levegőáram);
  • zavaró jellemző (levegőfogyasztás).

Alapérték: a szabályozott jellemző megkívánt értéke.

Szabályozási eltérés: a szabályozott jellemző és az alapérték különbsége.

A szabályozási kör szervei

Érzékelők

Az információkat az érzékelőszerv szolgáltatja a szabályozott jellemzőről. Az érzékelők mindig valamilyen környezeti hatásra reagálnak.

Néhány egyszerű érzékelő

  • Hőelem
  • Csőmembrán
  • Potenciométer
  • Tachométergenerátor
  • Kontrolltranszformátor

Villamos érzékelők

Érzékelők: valamilyen fizikai hatásra reagálnak, melyek változást idéznek elő az érzékelő valamilyen tulajdonságában.

Átalakítók: valamely rendszer jelét érzékelik és átalakítják, majd továbbítják egy másik rendszernek. Az átalakítók rendszerint tartal-maznak érzékelőt. Az átalakítók lehetnek passzívak (pl. ellenállásos) és aktívak (pl. fényelem).

Elmozdulásérzékelők: a vizsgált anyag vagy test egyenesvonalú vagy forgómozgású helyzetváltoztatásának mértékét, határozott helyzetű állapotát elmozdulásérzékelővel mérhetjük, jelezhetjük. Az anyag, ill. a test közvetlenül, valamilyen mechanizmuson vagy közvetítő közegen keresztül hat az érzékelőre.

Helyzetérzékelők: az érzékelendő testnek meghatározott helyzetbe kerülésekor kimenőjelüket ugrásszerűen változtatják meg, tehát állásos működésűek.

Lehetnek:

  • Reed-csövesek,
  • induktívak,
  • galvanomágesesek.

Folytonos elmozdulásérzékelők

  • Induktív érzékelők

Változó légrésű érzékelő:

A változó légrésű érzékelő álló és mozgó vasmagból áll. A mágneses kör ellenállása a légrés miatt elsősorban annak értékétől (ő) függ.

Differenciális induktív érzékelő:

A mozgó vasmag nyugalmi helyzetében kiegyenlített híd kimeneti kapcsain az elmozdulással arányos feszültség jelenik meg.

Kapacitív érzékelők:

A síkkondenzátor kapacitasa:

Fájl:Kapacitiv.jpg
Képlet: kapacitivítás meghatározására

A lemezek közötti távolság változásával a kapacitás változik, így elmozdulásai értékelhetők.

Elfordulásérzékelők

Potenciométeres

Bemenőjele a vizsgált test meghatározott tengely körüli elfordulása, kimenőjele az ellenállás változás.

Szelszinrendszerek

Elfordulás távjelzésére, távmérésére vagy távvezérlésére használják. Kisméretű váltakozó áramú gépek, legkevesebb két gépből (adó-vevő) állnak. Pl. szinkrorendszer

Forgórésze egyfázisú tekercselésű, és a váltakozó feszültségű hálózatra kapcsolva 55V 50Hz feszültséggel gerjeszthető. Az állórész tekercselése 3 fázisú és rendszerint csillagkapcsolású. A szöghelyzet-távadó egy adóból és egy vagy több vevőből áll.

Adószinkro-kontrolltranszformátor

A vevő rögzített tengelyű. Az adó tengelyének a vevő rögzített tengelyéhez viszonyított elmozdulásától függő jel keletkezik a vevő kimenetén.

Differenciálszelszin

Az egymástól mechanikailag független tengelyek szögelfordulásainak összegétől vagy különbségétől függő jelet ad a kimenetén.

Resolver

Forgatható szekunder tekercsű transzformátor, mely alkalmas forgó- vagy egyenes vonalú mozgások, illetve helyzetek jelzésére. Egyenes vonalú mozgás érzékelésekor a mozgást forgómozgássá kell alakítani.

Fajtái:

  • kéttekercses,
  • háromtekercses.

Reed-relé

Mágneses közelségérzékelő. Érintkezés nélkül érzékel. Előnye, hogy nincs benne mozgó alkatrész, és nem kerül közvetlen kapcsolatba az érzékelendő tárggyal, tehát nem kopik.

Két előfeszített rugalmas fémlemezt tartalmaz, üvegburába zárva és kivezetésekkel ellátva. Ha a reléhez mágnes közelít, az érintkezők zárnak, így érzékeli a mező jelenlétét a relé.

Hall-effektuson alapuló érzékelő

Félvezető eszköz, melyben a mágneses mező hatására feszültség keletkezik. Elve: egy külső mágneses tér a félvezetőben áramló többségi töltéshordozókat a mágneses tér és az áramlás irányára merőlegesen kitéríti. így a félvezetőn belül töltésszétválasztás jön létre, mely ún. keresztirányú feszültséget kelt. A Hall-eszköz alkalmas mágneses mező jelenlétének érzékelésére 1-7 mm távolságból, érzékeny a hőmérséklet -és nyomásváltozásra is.

Erő és nyomásmérők:

Ellenállásos nyúlásmérők

Fájl:Ellenallasos.jpg
Képlet: Ellenállás meghatározására

Az alakváltozást szenvedő mérendő testre felragasztott nyúlásmérő bélyeg követi a mérendő test alakváltozását, tehát l nő, A csökken, így R nő.

Fájl:Ellenallas.jpg

Piezoelektromos nyúlásmérő

Néhány természetes és mesterséges kristály felületén villamos töltések halmozódnak fel mechanikai hatásra, tehát feszültség mérhető a kivezetések között.

Fényérzékelők

  • fotocella: a katód által kibocsátott elektronok száma arányos a fény intenzitásával.
  • fotoellenállás
  • fényelem
  • fotodióda
  • fototranzisztor

Hőmérséklet-érzékelők

  • Ellenállásos

A pontosság érdekében az ellenállás-hőmérőt hídba kapcsolják:

  • Vékonyfilm-érzékelő

Az ellenállás anyaga króm-nikkel ötvözet, melyet üveg alapra (brómszilikát lemezre) vákuum-gőzöléssel viszik fel.

Kapcsolódó témák

Az angol szóhasználat eltér a magyartól. A szabályozás fogalmának angolul a closed loop control, németül a Regelungstechnik felel meg.

A vezérlés neve angolul open loop control; németül Steurerung

Források

  • Az elektronikai rendszerek alapjai, szerzők: Balázsovicsné Szíj Judit, Csík Gáspár, Farkas István, Fehér Béla, Labancz János, Mikóné Hercz Erzsébet. Kiadó: General Press Kiadó, Budapest, 1999.

Frigyes, Andor. Szabályozástechnika I.. Budapest: Tankönyvkiadó vállalat (1965) 

Frigyes, Andor. Irányítás- és méréstechnika (Folyamatszabályozás). Műszaki értelmező szótár (1973) 

Frigyes, Andor. Bevezetés a technológiai folyamatok automatizálásába (1962) 

Csáki, Frigyes. Szabályozások dinamikája. Lineáris szabályozáselmélet. Budapest: Akadémiai kiadó (1966) 

  1. IEC 60050 - International Electrotechnical Vocabulary - Control technology. electropedia.org, 2011. (Hozzáférés: 2011. október 3.)
  2. IEC 60050 - International Electrotechnical Vocabulary - Closed loop control. electropedia.org, 2011. (Hozzáférés: 2011. október 3.)
  3. Szilágyi Béla–Benyó Zoltán–Juhász Ferencné–Kovács Levente: Folyamatszabályozás. Elméleti alapok. mycite.omikk.bme.hu, 2009. (Hozzáférés: 2011. október 1.)