Тема 3.2. Основні поняття автоматики та автоматичної системи керування.

1. Основні поняття автоматики.

2. Вимірювальні органи (датчики) автоматичної системи керування (АСК).

3. Командні органи АСК.

4. Електричні і електронні реле, які застосовуються в сільському господарстві.

5. Автоматичні системи керування технологічними процесами (АСКТП).

1. Автоматика (від грецьк. «автоматос» — самодіючий) — це нау­ка, яка вийчає теорію і принципи автоматичного керування техніч­ними об’єктами та технічні засоби, необхідні для побудови автома­тичних систем керування.

Залежно від виду застосовуваних технічних засобів розрізняють пневмоавтоматику, гідроавтоматику і електроавтоматику.

Технічні об’єкти називають керованими об’єктами (КО).

Електричні двигуни та генератори, установки мікроклімату, інкубатори, освітлювальні та опромінювальні пристрої — це все, з точки зору автоматики, керовані об’єкти.

Керовані об’єкти характеризуються фізичними величинами, які в процесі керування намагаються зберегти незмінними або зміню­вати за певним законом — алгоритмом керування. Наприклад, при керуванні інкубатором намагаються підтримувати сталу температу­ру повітря всередині інкубатора. В установках мікроклімату ча­стота обертання електровентиляторів змінюється залежно від зміни температури повітря у приміщенні. Згадані величини (температура, частота обертання та ін.) називаються керованими.

Для керування об’єктами використовують пристрої керування (ПК). Дію цих пристроїв на об’єкт називають керуючою дією. Вона належить до внутрішніх дій системи, які передаються через фізичні величини (напругу, струм, кут повороту вала тощо), що називаються несучими. Кількісний параметр несучої величини називається задавальним параметром, а наперед обумовлене значення, або діапа­зон змін задавального параметра, називається сигналом.

Крім внутрішніх є зовнішні дії — це вплив зовнішнього середо­вища та інших об’єктів на автоматизований об’єкт. Розрізняють основні та другорядні (перешкоди) зовнішні дії. Основні зовнішні дії різко впливають на процес керування, а другорядні — слабо. Наприклад, під час роботи електродвигуна, що приводить у дію силосорізку, основною зовнішньою дією буде зміна навантаження на валу двигуна, а другорядною — зміна опору обмоток електро­двигуна внаслідок їхнього нагрівання.

Отже, керувати — це означає забезпечувати таку керуючу дію, при якій керована величина змінюється за певним законом з допу­стимими відхиленнями.

У сільськогосподарському виробництві застосовують такі види керування технічними об’єктами: автоматизоване, автоматичне і

те­лемеханічне.

При автоматизованому керуванні оператор короткочасно діє на командні апарати керування, після чого процес відбувається авто­матично. Прикладом такого керування може бути пуск електро­двигуна за допомогою кнопки керування і електромагнітного пускача.

Розрізняють місцеве і дистанційне автоматизоване керування.

2. Датчиками називаються прилади, які перетворюють дію якогось неелектричного фактора в пропорційний електричний сигнал. Нази­вають їх відповідно до того, на який фактор вони реагують, наприклад, датчики температури, рівня, вологи, тиску тощо. Як правило, вони бувають чутливими органами складних технологічних реле й регуля­торів. Наприклад, напівпровідниковий регулятор температури ПТР як чутливий до температури елемент має датчик температури, яким є терморезистор. Терморезистор змінює свій омічний опір залежно від температури. Ця зміна діє на електронну схему, яка в свою чергу діє на вихідне електромагнітне реле.

Оптичні (світлові) датчики реагують на появу і зникнення світлового променя, на зміну освітленості або на кількість світлових імпульсів.

У сільськогосподарському виробництві оптичні датчики використовуються в установках сортування продуктів за кольором; у сівалках точного висіву; в автоматичних пристроях для керування освітленням на вулиці та у виробничих приміщеннях, для контролю полум’я в теплогенераторах; у різних захисних пристроях тощо.

З багатьох видів оптичних датчиків у сільськогосподарському виробництві найчастіше використовуються фоторезистори. Фоторезистор (рис. 3.4) — це резистор, електричний опір якого змінюється під впливом

світла, що падає на нього.

Рис 3.4. Будова і схема вмикання фоторезистора

Основною частиною фоторезистора є напівпровідникова речови­на 4, шар якої нанесено на скляну пластинку 5. До протилежних сторін напівпровідникового шару прикліплені металеві електроди 1, призначені для вмикання фото резистора в електричне коло. Пластина з напівпровідниковим шаром запресована в пластмасову оправу 2, в якій є робоче вікно для проходження світла. Робоче вікно покривають шаром 3 світлопроникного лаку.

Фоторезистор підключають до джере­ла живлення постійного струму. По­слідовно з фоторезистором вмикають вимірювальний прилад ПВ для вимірювання струму через коло резистора. Якщо на фоторезистор па­датиме світло, опір його зменшиться і в його електричному колі струм збільшиться. Цей струм відхилятиме стрілку вимірного приладу

(мікроамперметра або міліамперметра). При відсутності освітлення опір фоторезистора буде максимальним, а струм, що проходитиме через нього,— мінімальним. Це явище і використовується для автоматиза­ції різних виробничих процесів.

Фоторезистори мають високу світлочутливість, просту конструк­цію, невеликі розміри, великий строк служби.

У сільському господарстві фоторезистори використовуються також для контролю режиму висіву в сівалках. Для цього з одного боку сошника встановлено освітлювач (електричну лампочку), з протилеж­ного — фоторезистор (фотодатчик). Якщо через сошник проходить на­сіння, воно перетинає промінь світла, що падає на фоторезистор, струм в електричному колі зменшується, у проміжках між насінинами струм через фоторезистор збільшується.

Таким чином, при нормальному висіві насіння в електричному ко­лі фоторезистора будуть створюватися імпульси електричного струму з певною частотою. Ці імпульси подаються на підсилювач, а потім на звуковий і світловий індикатори, встановлені в кабіні трактора, з яким агрегатується сівалка. При порушенні режиму висіву (порожній бун­кер, забивання насіннєвого каналу) приводиться в дію сигналізація, що сповіщає тракториста про порушення режиму висіву в тому або іншому сошнику.