Інженерія сенсори і виконавчі пристрої

Тема: Основи автоматизації виробництва. Сенсори і виконавчі пристрої

Автоматизація виробництва — це процес, під час якого різні виробничі операції виконуються автоматично за допомогою машин, комп’ютерів та спеціальних систем керування, без постійного втручання людини.Інакше кажучи, автоматизація дозволяє машинам виконувати певні завдання самостійно або під мінімальним контролем оператора. Наприклад, уявімо завод із виробництва пластикових пляшок. Раніше працівники вручну подавали матеріал, контролювали роботу обладнання, переносили готові вироби та перевіряли їхню якість. Сьогодні більшість цих операцій виконують автоматичні машини. Вони самостійно подають матеріал, формують пляшку, перевіряють її розміри, закривають кришкою, наклеюють етикетку та упаковують готову продукцію. ЩО ТАКЕ АВТОМАТИЗАЦІЯ ВИРОБНИЦТВА?Людина лише контролює правильність роботи обладнання та втручається у разі несправностей. Автоматизація використовується не лише на заводах. Ми зустрічаємо її майже щодня. Наприклад:• автоматичні двері магазинів;• світлофори;• банкомати;• ліфти;• роботи-пилососи;• пральні машини;• автоматичні системи поливу;• системи «розумного будинку». Усі ці пристрої працюють за однаковим принципом: вони отримують інформацію, аналізують її та виконують певну дію. Саме тому автоматизацію можна назвати одним із найважливіших напрямів розвитку сучасної інженерії.

ЩО ТАКЕ СЕНСОРИ?Тепер, коли ми зрозуміли, що таке автоматизація і з яких елементів складається автоматизована система, настав час детальніше розглянути один із її найважливіших компонентів — сенсори. Сенсор, або датчик, — це пристрій, який виявляє певні зміни в навколишньому середовищі та перетворює їх на інформацію, зрозумілу для автоматизованої системи. Простіше кажучи, сенсор можна порівняти з органами чуття людини. Людина отримує інформацію про навколишній світ за допомогою очей, вух, шкіри, носа та язика. Ми бачимо світло, чуємо звуки, відчуваємо температуру та дотик. Автоматизована система не має таких органів чуття, тому їхню роль виконують сенсори. Саме сенсори повідомляють машині, що відбувається навколо неї. Без них жодна автоматизована система не змогла б працювати, адже вона просто не мала б інформації для прийняття рішень. Наприклад, автоматичні двері магазину відкриваються лише тоді, коли датчик виявляє людину. Якщо сенсор не спрацює, двері залишаться зачиненими. Подібний принцип використовується і в багатьох інших пристроях. Датчики встановлюють у пральних машинах, автомобілях, ліфтах, системах опалення, роботах-пилососах, виробничому обладнанні та навіть у смартфонах. Сенсори працюють безперервно. Вони постійно збирають інформацію та передають її контролеру. Саме тому можна сказати, що сенсор є «очима» та «вухами» будь-якої автоматизованої системи.

ОСНОВНІ ВИДИ СЕНСОРІВ🔹 Датчики температури. Ці сенсори вимірюють температуру навколишнього середовища або окремих об’єктів. Їх використовують у холодильниках, кондиціонерах, автомобілях, бойлерах та пральних машинах. Якщо температура виходить за допустимі межі, датчик передає сигнал системі керування.🔹 Датчики освітленостіТакі сенсори визначають рівень освітлення. Вони використовуються у вуличних ліхтарях, смартфонах і системах «розумного будинку». Наприклад, коли на вулиці темніє, датчик автоматично вмикає освітлення.🔹 Датчики руху. Датчики руху виявляють появу або переміщення людини чи іншого об’єкта. Їх встановлюють в автоматичних дверях, системах охорони та освітлення, яке вмикається лише за наявності людей.🔹 Датчики відстаніЦі сенсори визначають відстань до різних об’єктів. Вони використовуються в робототехніці, автомобілях та виробничому обладнанні. Наприклад, допомагають водіям безпечніше паркувати автомобіль🔹 Датчики тиску. Вони вимірюють тиск рідин або газів. Такі сенсори використовують у насосах, компресорах, автомобілях та промисловому обладнанні для контролю безпечної роботи систем.🔹 Датчики вологостіДатчики вологості визначають кількість вологи в повітрі або ґрунті. Їх застосовують у теплицях, системах автоматичного поливу та кондиціонування повітря.Існує багато різновидів сенсорів, і кожен із них призначений для вимірювання певної фізичної величини або виявлення певної події. Розглянемо найпоширеніші.

ЩО ТАКЕ ВИКОНАВЧІ ПРИСТРОЇ?Якщо сенсори збирають інформацію про навколишнє середовище, то виконавчі пристрої виконують дії на основі команд, які надходять від контролера. Виконавчий пристрій — це механізм або обладнання, яке перетворює електричний сигнал на певну фізичну дію. Саме завдяки таким пристроям автоматизована система може виконувати свою роботу без участі людини. Наприклад, якщо датчик температури повідомляє про перегрівання приміщення, контролер надсилає сигнал, і виконавчим пристроєм стає вентилятор або кондиціонер, який починає охолоджувати повітря. Виконавчі пристрої можуть рухати механізми, відкривати або закривати клапани, вмикати освітлення, переміщувати деталі на виробництві чи керувати роботою різних машин. Отже, якщо сенсори можна порівняти з «очима» автоматизованої системи, то виконавчі пристрої є її «руками», адже саме вони виконують необхідні дії.

ОСНОВНІ ВИДИ ВИКОНАВЧИХ ПРИСТРОЇВІснує багато видів виконавчих пристроїв, і кожен із них виконує певну функцію залежно від призначення автоматизованої системи.🔹 Електродвигуни. Електродвигун є одним із найпоширеніших виконавчих пристроїв. Він перетворює електричну енергію на механічний рух. Електродвигуни використовуються в конвеєрах, вентиляторах, роботах, пральних машинах, ліфтах та багатьох інших пристроях.🔹 Насоси. Насоси призначені для переміщення рідин.Їх використовують у системах водопостачання, опалення, автоматичного поливу, а також на промислових підприємствах.🔹 Клапани. Автоматичні клапани відкривають або перекривають потік рідини чи газу.Їх можна зустріти в системах водопостачання, газопроводах, опаленні та різноманітному виробничому обладнанні.🔹 Реле. Реле використовуються для автоматичного вмикання або вимикання електричних пристроїв. Наприклад, вони можуть керувати освітленням, електродвигунами або системами сигналізації.🔹 Світлодіоди та сигнальні лампи. Такі пристрої використовуються для інформування людини про стан системи. Вони можуть сигналізувати про нормальну роботу обладнання, виникнення несправності або необхідність виконати певні дії.🔹 Сервоприводи. Сервоприводи забезпечують дуже точне керування положенням або кутом повороту механізму.Їх широко використовують у промислових роботах, автоматичних маніпуляторах, дронах та сучасному виробничому обладнанні. Усі ці виконавчі пристрої можуть відрізнятися за конструкцією та принципом роботи, але їхня головна функція однакова — виконати команду, яку сформував контролер після отримання інформації від сенсорів. Саме завдяки взаємодії сенсорів, контролера та виконавчих пристроїв автоматизовані системи можуть працювати швидко, точно та майже без участі людини.