Заняття №. Тема заняття: Поняття про автоматичні системи

💸 Как сделать бизнес проще, а карман толще?

Тот, кто работает в сфере услуг, знает — без ведения записи клиентов никуда. Мало того, что нужно видеть свое раписание, но и напоминать клиентам о визитах тоже. Проблема в том, что средняя цена по рынку за такой сервис — 800 руб/мес или почти 15 000 руб за год. И это минимальный функционал. Нашли самый бюджетный и оптимальный вариант: сервис VisitTime.
⚡️ Для новых пользователей первый месяц бесплатно. А далее 290 руб/мес, это в 3 раза дешевле аналогов. За эту цену доступен весь функционал: напоминание о визитах, чаевые, предоплаты, общение с клиентами, переносы записей и так далее.
✅ Уйма гибких настроек, которые помогут вам зарабатывать больше и забыть про чувство «что-то мне нужно было сделать».
Сомневаетесь? нажмите на текст, запустите чат-бота и убедитесь во всем сами!

Тема заняття: Поняття про автоматичні системи. Захист, контроль і регулювання за допомогою автоматичних пристроїв.

Мета: Сформувати поняття учнів про автоматичні системи, ознайомити з принципом

Обладнання, матеріали, інструменти: плакат, роздатковий матеріал, зразки

1. Актуалізація чуттєвого досвіду і опорних знань

2. Що називається автоматами й автоматичними пристроями?

Вам відомо, що можна регулювати температуру нагріву праски, що в автомобілі на інформаційній панелі можна побачити, який рівень пального і мастила. Що дає людині можливість цим користуватися? По якому принципу працюють пристрої, які це забезпечують? Саме про це ви дізнаєтесь на сьогоднішньому уроці.

3. Повідомлення теми, мети та завдань заняття.

У попередньому розділі ти ознайомився з автоматами й автоматичними пристроями, які широко використовуються у народному господарстві, торгівлі, побуті тощо. Це порівняно нескладні технічні пристрої, робота яких, як правило, передбачає безпосереднє втручання людини (натискування кнопок, важелів, вкидання монет, рух через турнікет у метро тощо).

Проте людиною створені і значно складніші технічні утворення, які прийнято називати системами автоматики або автоматичними системами.

Автоматика — це галузь науки і техніки, яка розробляє теорію й принципи побудови автоматичних систем керування технічними процесами, що діють без втручання людини.

На виробництві системи автоматики контролюють й регулюють різні технологічні процеси, вивільнюючи людину від виконання тяжких і трудомістких операцій, а також операцій, де небажане або взагалі неможливе перебування людини. При цьому вони забезпечують високу продуктивність праці. У чорній металургії, зокрема, автоматизовано трудомісткі процеси підготовки руди, коксу й інших матеріалів і завантаження їх у доменну піч. Автоматичні системи керують роботою парових турбін та електроприводів верстатів, керують процесами горіння у топках печей парових котлів і доменних печей. Вони впроваджені на гідро-, теплоелектростанціях, на транспортних системах шахт, керують повністю заводами-автоматами.

Технічну систему, яка забезпечує всі операції з керування виробничим процесом без втручання людини, називають автоматичною системою.

Вона складається, як бачимо, з об'єкта керування й керуючого пристрою, який в цьому випадку називають автоматичним керуючим пристроєм. Він цілеспрямовано діє на об'єкт керування з метою досягнення запланованого результату.

1.2. Захист, контроль і регулювання за допомогою автоматичних пристроїв

Багато приладів, технічних систем або їх окремих складових частин (вузлів) оснащено автоматичними пристроями. Вони самостійно, без втручання людини, керують режимом їх роботи або виконують захисні і контролюючі функції.

У попередньому параграфі йшлося про керуючу функцію автоматів та автоматичних систем. Окрім цього існують автоматичні пристрої захисту, контролю та регулювання.

Трапляються випадки, коли в електричній мережі, наприклад, квартири (це стосується також будь-яких інших виробничих приміщень) сила струму може різко збільшитися (випадок так званого «короткого замикання»). Це може призвести до тяжких наслідків - загоряння електропроводки і виникнення пожежі, виведення з ладу приладів, оснащення тощо. Схоже явище має місце і за тривалого перевантаження мережі. Досить важливо в таких випадках мати в електричній мережі пристрій, який автоматично «зреагував» би на підвищення сили струму й вчасно розімкнув електричне коло. Тож пристрої автоматичного захисту призначені вимикати машини, верстати, знеструмлювати електричні кола приміщень, зупиняти будь-який технологічний процес, якщо виникли відхилення від нормального режиму роботи електричної мережі. Найпростіший автомат такого призначення є й у вашій квартирі - це електричні запобіжники. На рис. зображено схему автоматичного запобіжника.

Якщо ввімкнено автомат, струм проходить від центрального контакту 10 через нерухомі контакти 6 й 11, що з'єднані контактним містком 5, біметалеву пластину 12, гнучкий провідник 14 й обмотку електромагніта 15 до різьбової гільзи 7. Тож електрична мережа квартири замкнена і в ній існує електричний струм. Коли виникає тривале перевантаження, біметалева пластина нагрівається, згинається, штифт 13, що зв'язаний з нею, переміщується ліворуч. При цьому важіль 4 зіскакує із штифта 13, пружина 9 виштовхує вгору деталь 8 і важіль повертається навколо своєї осі. При цьому контактний місток 5 також піднімається, розмикає електричне коло запобіжника й автомат вимикається, розмикаючи загальне електричне коло.

Під час коротких замикань різке й значне зростання струму спричинює втягування осердя 16 униз, заскочка 3 при цьому повертається навколо своєї осі, вивільняє важіль 4, і автомат вимикається.

Щоб увімкнути автомат, треба натиснути кнопку 1: важіль 4 повертається навколо своєї осі й займе таке положення, коли лівий кінець важеля утримується штифтом 13, а правий - заскочкою 3. Контакти 6 й 11 замкнуться. При вмиканні автомата на пошкоджену мережу він негайно вимикається незалежно від того, скільки часу натиснута кнопка 1, і сам повторно увімкнутися не може.

Досить широко автоматичні пристрої використовують для операцій контролю. До цього типу відносять значну кількість операцій: контроль (нагляд) температури, рівня рідин, напруги, частоти, швидкості обертання та інших величин; облік виробленої продукції, витраченої енергії, перевірка запасів сировини, комплектуючих виробів; сортування або маркування виробів. Важливою контрольною операцією цих пристроїв є порівняння розмірів готової деталі із заданим значенням.

Схема пристрою для автоматичного контролю рівня пального зображена на рис.

Він складається з повзункового реостата 1, який змонтований всередині металевої коробки й закріплений на верхній стінці паливного баку, поплавка 12 та покажчика зі стрілкою на щитку приладів. Положення поплавка 12 змінюється в залежності від рівня пального в баку. Поплавок зв'язаний важелем з рухомим повзунком реостата. Зміна положення поплавка веде до зміщення повзунка. В свою чергу зміна положення повзунка призводить до зміни опору, а отже, й сили струму в колі обмоток 4, 6 і 7 приладу (покажчика). Результуюче магнітне поле цих обмоток взаємодіє з магнітним полем рухомого магніту 3, що веде до переміщення стрілки 5 (вона закріплена на магніті) на відповідну поділку шкали. При збільшенні рівня пального в баку опір реостата збільшується, а при зниженні - зменшується.

Якщо в баку залишається 4 - 6 л пального, то на щитку приладів вмикається контрольна лампа - індикатор.

Розглянутий пристрій дає можливість контролювати кількість пального в баку за показами стрілки приладу зі шкалою.

На рис. зображено схему автоматичного контролю і сортування за розмірами кульок підшипників.

Уздовж жолоба, яким скочуються кульки, встановлені контрольно-сортувальні пристрої. Якщо діаметр кульки більший від заданого, вона через шток 6 натискує на пружний контакт 8 й відхиляє його. Електричне коло електромагніта 1 розривається і його осердя відпускає важіль 2 заслінки (основи жолоба) 4. Під дією маси кульки заслінка відкривається, і кулька скочується в нагромаджувач 9. Кульки менших діаметрів вільно прокочуються до наступного контролюючого пристрою. Пружина 3 і електромагніт повертають заслінку у вихідне положення. Гайка 7 дає змогу регулювати контрольований розмір кульок.

Стан технічної системи (керованого об'єкта) відображають, характеризують певні фізичні величини, які називаються параметрами. До них належать: температура, швидкість, тиск, освітленість, електрична напруга, рівень води чи пального в поплавковій камері тощо.

Згідно з умовами роботи системи (об'єкта) ці параметри мають залишатися незмінними або змінюватися за певним законом. Автоматичне забезпечення заданих значень параметрів у системі називають автоматичним регулюванням, а параметри - регульованими параметрами. Об'єкт при цьому називається об'єктом автоматичного регулювання.

Так, в одній із найпростіших автоматичних технічних систем регулювання температури термостаті об'єктом регулювання є термостат, а регулювальним параметром - температура в ньому.

Пристрої автоматичного регулювання призначені для підтримування заданого режиму роботи технічного об'єкта - машин, приладів тощо.

Розглянемо детальніше принцип автоматичного регулювання на інших приладах.

Електрична праска. Для автоматичного регулювання температури праски в ній застосовується біметалева пластина, яка є основною частиною регулятора температури (рис.). Це невелика пластина, спаяна з пластинок двох металів, що мають різний ступінь розширення (наприклад, сталь і мідь).

Терморегулятор - це важлива складова частина праски. Він автоматично вмикає або вимикає електричний струм, підтримуючи в ній задану температуру. Біметалева пластина 2 кріпиться одним її кінцем на внутрішній поверхні металевої основи праски 1. Керамічна основа 3, опора 4 і нижній пружний контакт 10 жорстко скріплені між собою. У перші моменти існування напруги на нагрівальному елементі (спіралі) 12 праски контакти 10 й 11 замкнуті. Після того, як спіраль нагріє основу праски до необхідної температури, біметалева пластина прогнеться вниз, у результаті дії пружини 9 (вона почне розгинатися) нижній контакт 10 також відхилиться вниз, електричне коло розімкнеться і нагрівання спіралі припиниться. При певному охолодженні основи праски з'єднана з нею біметалева пластина також охолоне, що призведе до її випрямлення. При цьому контакти 10 і 11 знову замкнуться й через нагрівальний елемент знову проходитиме електричний струм. Цей процес періодично автоматично повторюватиметься, підтримуючи температуру праски в межах заданого значення.

На корпус праски біля перемикача 13 нанесена шкала з назвами тканин, кожна з яких потребує певної температури прасування. її можна встановити за допомогою регулювального гвинта 5. Збільшимо, наприклад, за його допомогою тиск на верхній контакт 11. При цьому розмикання контактів 10 й 11 станеться при більшому прогині біметалевої пластини, що відповідатиме більш високій температурі праски.

Зазначимо також, що регулювання температури у термостаті здійснюється подібним чином - за допомогою такої ж біметалевої пластини.