Az automatika eszközei

1. Az automatika eszközei Eszköz csoportok: érzékelők, távadók beavatkozók szabályozó készülékek, irányító berendezések, rendszerek vezérlő készülékek, berendezések, rendszerek ipari kommunikációs hálózatok

2. Érzékelők • Az érzékelőknek nevezzük azokat az eszközöket, amelyek az irányítás műveletéhez szükséges információkat szolgáltatják a szabályozott jellemező, vagy a vezérelt szakasz pillanatnyi állapotáról. • Az érzékelő az irányított jellemzővel közvetlenül érintkezik, bemeneti jele mérhető jellemző (hőmérséklet, szint, nyomás, stb.), kimeneti jele természetes jel (pl. ellenállás, elmozdulás). • Az érzékelők statikus (elvárt) jelleggörbéje lineáris, ami csak adott tartományban igaz. • Jelátviteli szempontból arányos (P), vagy egytárolós tag (PT1).

3. 5.Érzékelőkkel szemben támasztott fontosabb követelmények: • linearitás • kis jelkésleltetés • nagy érzékenység • nagy mérési tartomány • nagy üzembiztonság • nagy ellenállóképesség, stb.

4. 5. Az érzékelők fajtái: • hőmérséklet • nyomás • szint • fordulatszám • elmozdulás • teljesítmény • forgatónyomaték • idő • tömegáram, stb.

5. Távadók • A távadók a különböző fajtájú érzékelők kimeneti jelét általában villamos jellé, erővé vagy elmozdulássá alakítják. • Működési alapelvük kompenzációs elven alapul (feszültség-, fluxus- és nyomatékkompenzáció) • Kimeneti jelüket nagyobb távolságba képesek továbbítani. • Segédenergia szerint: villamos és pneumatikus, hidraulikus

6. Távadó karakterisztikák

7. Az automatizálásban a távadók kimeneti jele egyenáramjel, 0 – 20 mA (0 – 100%), • vagy 4 – 20 mA (0 – 100%). Ez utóbbi un. élőnullás egyenáramú jel, vezetékszakadás esetén értéktartományon kívül eső jelet ad, így hibajelzésére alkalmas.

8. Távadók elvi felépítése

9. ÉrzékelőkHőmérséklet-érzékelők • Folyadéknyomásos hőmérséklet-érzékelők (pl. Bourdon cső, tölrőanyag higany), -30 – +600 oC, mérési bizonytalanság 1%, nagy jelkésleltetés,Kimeneti jel elmozdulás/erő, • Gőznyomás és gáznyomás hőmérséklet-érzékelők, -50 – +500 oC, mérési bizonytalanság 1%, • Tágulórudas hőmérséklet-érzékelők, mérési tartomány: 0 +1000 oC, néhány százalék, • Kettősfém hőmérséklet-érzékelők, mérési tartomány: 0 +500 oC, 5%, • Hőelem (PtRh-Pt), (Fe-CuNi), stb., 0…..+1600 oC, mérési bizonytalanság 0,5%, beállási idő 1 5 s. Kimeneti jel a termofeszültség, • Ellenállás- hőmérők, Ni, Pt-385, (Ro = 100 Ω), mérési tartomány: -200 +550 oC, mérési bizonytalanság 0,5%, • Sugárzásmérők (pirométerek) mérési tartomány: -200 +2000 oC, mérési bizonytalanság 1%, • Részsugárzásmérők +400 +2500 oC

10. Védőcsöves hőelem Jellemzők: • a hőelempár anyag pl. Pt-Rh-Pt,mérési tartomány: 0.. +1300 oC, • mérési bizonytalanság 0,5%, • beállási idő 1 sec, Ábra jelölések: • Kerámia védőcső • Ütközőperem • Tartócső • Tartógyűrű • Csatlakozókapcsok • Csatlakozófej • Kerámia csatlakozó aljzat

11. Védőcsöves hőelem (Simens)

12. Hőelem illesztése távadóhoz

13. Ellenállás- hőmérők • Ni, Pt-385, (Ro = 100 Ω), • mérési tartomány: -200 +550 oC, • mérési bizonytalanság 0,5%, Platina ellenállásmérő mérőköri kialakítása

14. Sugárzásmérők (pirométerek) • mérési tartomány: -200 +2000 oC, • mérési bizonytalanság 1%, 1sugárzó test 2 gyűjtőlencse 3 Pt lemez + hőelem 4 kompenzáló

15. Nyomás-, nyomáskülönbség-érzékelők Mechanikus • Bourdoncső, • csőmembrán, • Barton-cella Távadókhoz • Differenciálkondenzátoros nyomáskülönbség-érzékelő • Kapacitív • Piezorezisztív

16. Villamos, kapacitív nyomásérzékelők

17. Mechanikai, nyúlásmérő-bélyeg érzékelő távadó

18. Nyomás-távadók

19. SITRANS P DS III

20. Sűrűségérzékelők • Merülőtestes • Rezgőhengeres • Radioaktív Radioaktív érzékelő-távadó 1árnyékolás 2 sugárforrás 3 mérendő közeg 4 ionizációs kamra 5 jelátalakító

21. Szintérzékelők Hidrosztatikai nyomáskülönbségen alapulók (ua., mint a nyomás-nyomáskülönbség elvén alapulók): • Merülőtestes • Úszós (0 20 m, mb.: +- 1mm) • Kapacitív (0,5 20 m, mb.: 1-2 %)

22. Kapacitív szintmérők

23. Szivattyúk működését vezérlő szintérzékelők

24. Ellenállás-mérés elvén mérő szintmérő 1 fűtött mérőellenállás 2 kompenzáló ellenállás

25. SITRANS TFtávadók ipari alkalmazásra

26. Szintmérés radar, radioaktív, ultrahang érzékelőkkel Szintmérésre a radar a (tartály tetején elhelyezkedő) szintmérő és a folyadékszint közti távolság érzékelését és mérését végzi. http://www.controrg.hu/Enraf/Radar.htm

27. Szintkapcsoló, -távadó (1) hegesztett saválló acélból (WNr. 1.4301/1.4571) készült szondacsövön (2) a mágnessel szerelt úszó (3) a folyadékszint változására elmozdul. A szondacsőbe épített érzékelők (4) a mágneses tér hatására az alumínium vagy poliészter kapcsolóházban (5) lévő sorkapcsokon (6) levehető jeleket adnak. Ezek lehetnek kapcsoló jelek, vagy a tartály szintjével arányos jel. Az egyes műszertípusokban az érzékelők határozzák meg a különböző érzékelési feladatot:- szintkapcsoló: érzékelői mágneses kapcsolók, reed relék- szinttávadó: reed relékből és ellenállásosztóból felépített szonda- szinttávadó kijelzéssel: reed relékből és ellenállásosztóból felépített szonda helyi kijelzővel kiegészítve- szintmérő: érzékelője hullám-vezető, magnetostrikciós szál

28. Áramlásérzékelők Mechanikai áramlásérzékelők: • Perdület (10-1 m/s a legkisebb, 1%) • Turbinás(10-1 m/s a legkisebb, 1%) • Szárnykerekes (10-3… 3.103 m3/h, +- 0,25%... 5%) Woltman-turbinás (pl. vízórák, D= 500 mm is) Szárnykerekes

29. Az ultrahangok az emberi fül által nem érzékelhető, 20kHz-től néhány MHz-ig terjedő rezgések. Ultrahang keltésre a méréstechnikában, a piezoelektromos kristályokat alkalmazzák, kihasználva azon tulajdonságukat, hogy a kristályra elektromos feszültséget kapcsolva, rezgésbe jönnek, ultrahang kibocsátásra alkalmasak. A piezo kristályok mechanikai rezgések hatására elektromos impulzusokat bocsátanak ki, vagyis az előzőek az adó, utóbbiak a vevő szerepét látják el. • Ultrahangos (10 -2 10-3 m/s, mb.: 1%) • Indukciós örvényleválásos (10-3 10-4 m/s, mb.: 1%)

30. Ultrahangos áramlásmérő

31. Áramlásmérés egyéb lehetőségei: • Oválkerekes (10-2 m/s, mb.:0,25 – 0,5 %) • Rotaméterek (10-2 m/s , mb.: 2 %) • Szűkítőelemes (1-2%, több tényező befolyásolja!!) • Gyűrűsdugattyús (legkisebb 10 -2 m/s, 0,2…0,5 %)

32. Gyűrűsdugattyús áramlásmérőforgó rendszerű mechanikai áramlásmérő (a turbinás áramlásmérő elvéhez hasonló működésű)

33. Elmozdulás- és szögelforduás-érzékelők • Nyúlásmérőbélyeges • Induktív Fordulatszám-érzékelők • Tachométer dinamók • Örvényáram mérése alapján • Erőérzékelők • Forgatónyomaték-érzékelők • Légnedvességtartalom érzékelők • Villamosvezetőképesség-érzékelők • ph-érzékelők • megvilágítás-érzékelők • vastagság-érzékelők

34. Elmozdulás- és szögelforduás-érzékelők • Nyúlásmérőbélyeges • Induktív • Fordulatszám-érzékelők • Tachométer dinamók • Örvényáram mérése alapján • Erőérzékelők • Forgatónyomaték-érzékelők • Légnedvességtartalom érzékelők • Villamosvezetőképesség-érzékelők • ph-érzékelők • megvilágítás-érzékelők • vastagság-érzékelők

35. Végrehajtószerv (arányos, integráló jelleg) • Beavatkozó jel • Elmozdulás, • Erő, • Forgatónyomaték • Szögelfordulás, stb. • Végrehajtó jel • buszrendszerről • szabályozó készüléktől, Végrehajtó szervek • A végrehajtó bemenőjele a végrehajtó jel, kimenő jele a beavatkozó jel, amely a beavatkozó szervet működteti. • Feladata: • A villamos (pneumatikus, hidraulikus) végrehajtó jellel arányos, vagy integráló jellegű beavatkozó jelet állítson elő

36. Osztályozás: • Segédenergia szerint: • Villamos végrehajtók • Pneumatikus • Hidraulikus • Villamos végrehajtók • Egyenáramú motor • Szinkronmotor • Léptetőmotor • Lineáris motor

37. Pneumatikus végrehajtó szervek Villamos végrehajtó szervek

38. Villamos végrehajtók felépítése Helyzetbeállítóval ellátott végrehajtó szerv (szervomechanizmus) működési vázlata

39. Működési jellemzők: • A teljesítményerősítővel összeépített különbségképző alkotja a pozicionálót (helyzetbeállítót). • A teljesítményerősítő villamos jelével vezérelt szervomotor többnyire forgó mozgást szolgáltat kimenetén számottevő mechanikai teljesítmény biztosítása mellett. A szervomechanizmus kialakításánál alkalmazott negatív visszacsatolás egy olyan belső szabályozási kört jelent, mely a végrehajtó szerv tényleges helyzetét figyelembevéve úgy módosítja a visszacsatolás mértékét, hogy az elmozdulás arányosan kövesse a végrehajtójelet.

40. Szögelfordulás kimenőjelű végrehajtó szerv. A szögelfordulás kimenőjelű végrehajtó kimenete egy 90 ...130 fokos szögelfordulást típusonként változó idő alatt végző kar

41. Lineáriselmozdulást biztosító végrehajtó szerv Lineáris elmozdulást biztosító végrehajtó látható. E berendezések elsősorban szelepekkel összeépítve kerülnek felhasználásra. Jellemző paramétereik a névleges terhelő erő, a maximális lökethossz, a kimenő rúd névleges sebessége. E konstrukciónál a szervomotor tengelyének forgó mozgását egy forgó mozgásra gátolt, laposmenetű tengelyre felcsavarodó csapágyozott anya segítségével alakítják át egyenesvonalú mozgássá.

42. Beavatkozó szervek

43. Mágnesszelep

46. Beavatkozó szervek Pillangó szelepek Szabályozó szelepek