Takaisinkytkentäohjaukset

Takaisinkytkentäohjauksia käytetään laajalti nykyaikaisissa automaattisissa järjestelmissä. Takaisinkytkentäjärjestelmä koostuu viidestä peruskomponentista: (1) tulo, (2) ohjattava prosessi, (3) lähtö, (4) anturielementit ja (5) säädin ja toimilaitteet. Nämä viisi komponenttia on esitetty kuvassa 1. Tällaisesta järjestelmästä käytetään usein termiä suljetun silmukan takaisinkytkentäsäätö.

Takaisinkytkentäsäätöjärjestelmä

Kuva 1: Takaisinkytkentäsäätöjärjestelmän komponentit ja niiden suhteet.

Encyclopædia Britannica, Inc.

Britannica-tietokilpailu
Gadgetit ja teknologia: Faktaa vai fiktiota?
Käytetäänkö virtuaalitodellisuutta vain leluissa? Onko robotteja koskaan käytetty taistelussa? Tietokoneiden näppäimistöistä flash-muisteihin, tutustu vempaimiin ja teknologiaan tässä tietokilpailussa.

Järjestelmän tulo on järjestelmän ulostulon viitearvo eli asetusarvo. Tämä edustaa ulostulon haluttua toiminta-arvoa. Käyttämällä edellistä esimerkkiä lämmitysjärjestelmästä havainnollistuksena, tulo on huoneen haluttu lämpötila-asetus. Ohjattava prosessi on lämmitin (esim. uuni). Muissa takaisinkytkentäjärjestelmissä prosessi voi olla valmistustoiminto, avaruussukkulan rakettimoottorit, auton moottori vakionopeussäätimessä tai mikä tahansa monista muista prosesseista, joihin käytetään tehoa. Lähtö on prosessin muuttuja, jota mitataan ja verrataan tuloon; edellä olevassa esimerkissä se on huoneenlämpötila.

Tunnistinelementit ovat mittauslaitteita, joita käytetään takaisinkytkentäsilmukassa seuraamaan lähtömuuttujan arvoa. Lämmitysjärjestelmäesimerkissä tämä toiminto toteutetaan tavallisesti bimetallikaistaleen avulla. Tämä laite koostuu kahdesta metalliliuskasta, jotka on yhdistetty pituussuunnassaan. Näillä kahdella metallilla on erilaiset lämpölaajenemiskertoimet, joten kun liuskan lämpötilaa nostetaan, se taipuu suoraan suhteessa lämpötilan muutokseen. Näin ollen bimetalliliuska pystyy mittaamaan lämpötilaa. Automaation takaisinkytkentäisissä ohjausjärjestelmissä käytetään monenlaisia antureita.

Takaisinkytkentäjärjestelmän säätimen ja toimilaitteiden tarkoituksena on verrata mitattua lähtöarvoa syötettyyn viitearvoon ja pienentää niiden välistä eroa. Yleisesti ottaen järjestelmän säädin ja toimilaite ovat mekanismeja, joiden avulla prosessissa tapahtuvat muutokset saadaan aikaan lähtömuuttujaan vaikuttamiseksi. Nämä mekanismit suunnitellaan yleensä erityisesti järjestelmää varten, ja ne koostuvat laitteista, kuten moottoreista, venttiileistä, magneettikytkimistä, mäntäsylintereistä, hammaspyöristä, ruuveista, hihnapyöräjärjestelmistä, ketjuvoimansiirroista ja muista mekaanisista ja sähköisistä komponenteista. Termostaatin bimetalliliuskaan kytketty kytkin on lämmitysjärjestelmän ohjaus- ja käyttölaite. Kun lähtöarvo (huonelämpötila) on alle asetusarvon, kytkin kytkee lämmityslaitteen päälle. Kun lämpötila ylittää asetusarvon, lämmitys kytkeytyy pois päältä.

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista.