Автомат і об’єкти, що його оточують

 Автомат і об'єкти, що його оточують

Більшість пристроїв автоматики й робототехніки використовують електричні сигнали та електрично керовані пристрої для впливу на об’єкти. Отже, для того щоб здійснювати управління певною фізичною характеристикою реального об’єкта (рівнем води, температурою, тиском тощо), потрібно перетворити фізичну величину (довжину, швидкість, тиск, температуру, освітленість) на відповідне значення електричного струму або напруги. Зазначені перетворення виконують пристрої, які називають первинними перетворювачами, або датчиками.

Для того щоб застосувати до керованого об’єкта необхідну дію (відкрити чи закрити вентиль на трубопроводі, перемістити об’єкт тощо), потрібно, навпаки, електричну величину перетворити на механічний рух або зміну іншої фізичної величини. Цю дію виконують електронні або електромеханічні реле, електродвигуни, електронагрівачі, освітлювальні прилади тощо, які узагальнено називають виконуючими механізмами.

Вибір датчиків і виконуючих механізмів є важливим етапом проектування будь-якого автоматизованого пристрою.

Щонайперше це стосується датчиків, оскільки з їх допомоги виконується перетворення фізичних величин, які є характеристиками об’єкта керування, на сигнали, що опрацьовуються системою керування. Від правильного вибору датчиків (їхніх масогабаритних характеристик, функцій перетворення тощо) залежить їх придатність для реалізації певної системи регулювання. Наприклад, для регулювання температури в акваріумі можна використати контактний термометр*1, але для деяких об’єктів регулювання (термостат для підігрівання дитячого харчування, хірургічний скальпель тощо) розміри датчика перевищують розміри самого об’єкта, а вартість перевищує вартість власне об’єкта (термостат* для домашнього приготування йогурта тощо).

1 Зірочкою тут і далі позначено терміни й об’єкти, додаткові відомості про призначення яких дізнайтеся в додаткових джерелах інформації.

Датчики (давачі) є елементами технічних систем, призначених для вимірювання (реєстрування), сигналізації, регулювання, керування об’єктами й процесами. Датчики перетворюють фізичну величину, яка контролюється (тиск, температуру, витрату рідини, концентрацію, частоту, швидкість, переміщення, електричну напругу, електричний струм тощо), на іншу фізичну величину, яка стає сигналом (електричним, оптичним, пневматичним), зручним для опрацювання (вимірювання, передавання, перетворення), використання або зберігання інформації про стан об’єкта вимірювання (керування).

Наприклад, у простому газовому котлі, який є основною частиною опалювальної системи будинку, потрібно регулювати температуру носія теплоти (води), змінюючи витрати газу переміщенням заслінки в трубопроводі, яким подається газ. Для перетворення фізичної величини «температура» на фізичну величину «переміщення» використовують найпростіші датчики, дія яких ґрунтується на розширенні рідини під час нагрівання (дилатометричні датчики*) або на використанні твердих тіл зі значно різними коефіцієнтами теплового розширення (біметалічні датчики*). Приблизно в такий спосіб регулюють температуру батарей у сучасних системах центрального опалення, але при цьому змінюється площа поперечного перерізу потоку води в батареї.

Температура побутової праски здебільшого регулюється біметалічним датчиком, який розмикає електричне коло живлення нагрівного елемента, тобто виконується перетворення фізичної величини «температура» на зміну фізичної величини «електричний струм».

Дізнайтеся більше

Після катастрофи на Чорнобильській АЕС у квітні 1986 року було негайно розроблено мобільні роботи для проведення робіт у зоні аварії — МРК і Мобот-ЧХВ. З їх допомогою провели повний цикл збирання та підготували ділянку даху третього енергоблоку для бетонування. На ліквідації Чорнобильської аварії було задіяно близько 15 типів модульних роботів, які мали різне призначення. Легкі роботи — роботи-розвідники — використовували для вивчення радіаційного стану в приміщеннях, важкі роботи — технологічні роботи — для прибирання (дезактивації) території.

Утім, більшість роботів виявилися непридатними для роботи в умовах ЧАЕС. Наприклад, радіокерований бульдозер-амфібія «Komatsu», який міг працювати навіть на морському дні, не витримав радіаційних навантажень і швидко вийшов із ладу. Непридатними для роботи в жорстких радіаційних умовах виявилися і два німецьких роботи MF-2 і MF-3.