Elektrische componenten
Machinebewegingen in geautomatiseerde systemen maken gebruik van verschillende elektrische methoden en media om krachtoverbrenging te bieden en te ondersteunen. Typische geautomatiseerde machines gebruiken een combinatie van elektrische, elektronische en elektromechanische technologieën om lasten te verplaatsen.
Deze technologieën spelen specifieke rollen in geautomatiseerde machines en worden vertegenwoordigd door een verscheidenheid aan veldapparaten. Sommige apparaten zijn ontworpen om elektrische of elektromechanische voortstuwing te leveren, terwijl andere elektronische signalen leveren. De verschillen tussen apparaten zitten in de schakelingen en interne add-oncomponenten.
Elektrische apparatuur
Elektrische apparatuur is ontworpen om stroom te leveren voor energie en distributie. Deze apparaten zetten elektrische stroom om in licht, warmte of beweging. Een apparaat wordt als elektrisch beschouwd als het strikt elektriciteit gebruikt voor energie- en stroomdistributie.
U vindt deze apparaten doorgaans in machinebesturingskasten. Wisselstroom (AC) stroomt van de hoofdvoeding van het gebouw naar de verdeelkast van de machine. Elektrische apparatuur is ontworpen om de stroom te regelen die via een circuit naar een machine stroomt. Het circuit is een lus die de energiestroom naar de belasting en weer terug geleidt.
Het circuit bestaat uit vier basisonderdelen:
- De voeding levert energie aan de belasting en bestaat uit:
- Spanning- Het zorgt voor de stuwkracht achter de lading. Het is de druk die de lading verplaatst.
- Huidig- Voltage pusht om een stroom van elektronen te produceren. Zonder voltage is er geen stroom.
- Weerstand- De geleidbaarheid van het substraat beïnvloedt de weerstand. De hoeveelheid weerstand hangt af van de grootte en samenstelling van het substraat.
- Geleiders zorgen voor het pad. Elektrische energie wordt geleid langs metalen draden zoals koper en aluminium.
- Schakelt regelcircuits door een schakelmethode toe te voegen tussen open en gesloten (vandaar open of gesloten).
- Een belastingsapparaat is onderdeel van de circuitlus. Elektriciteit stroomt door het apparaat en activeert het.
Elektronica
De zeer consistente relatie tussen spanning, stroom en weerstand zorgt voor een betere controle over schakelingen en kan zinvollere resultaten opleveren.
De wet van Ohm stelt [V (spanning)=I (stroom) x R (weerstand)
We controleren een van deze variabelen door de andere twee te controleren. Dit brengt ons bij elektronische componenten.
Elektronische componenten zijn de tools die worden gebruikt om deze variabelen te controleren en zo het circuit te controleren. Door actieve en passieve elektronische componenten toe te voegen aan een typisch circuit, kunnen we elektrische stromen manipuleren om signalen te produceren die communiceren tussen elektronische machine-apparaten. Afhankelijk van het elektronische component kunnen signaalversterking, berekening en gegevensoverdrachtfuncties worden gebruikt.
Een belangrijk onderdeel in het ontwerp van elektronische schakelingen:
- Condensator - Een element met twee aansluitingen dat energie op elektrostatische wijze opslaat in een elektrisch veld.
- Weerstand - Een passief twee-terminal element dat weerstand biedt in een circuit. Vermindert spanning en stroom.
- Diode - Een apparaat met twee aansluitingen dat de stroom in één richting beperkt, zoals een terugslagklep. Het bestond ooit voornamelijk uit gasvacuümbuizen, maar is nu bijna volledig vervangen door halfgeleiders en wordt beschouwd als een solid-state component.
- Transistor - Een apparaat met drie aansluitingen dat twee functies vervult. Het is gemaakt van halfgeleidermateriaal en fungeert als een schakelaar of versterker voor elektronische signalen, waarbij de stroom van spanning en stroom wordt geregeld. Het wordt beschouwd als een solid-state component.
- Transducer - Een transducer is een apparaat dat energie van de ene vorm naar de andere omzet. Een actuator is een vorm van transducer. Transducers fungeren als sensoren omdat ze systeemsignalen ontvangen, erop reageren en doorsturen, net zoals ze dat doen als ze worden gebruikt als thermokoppels.
In de hedendaagse automatisering bevatten elektronische apparaten geïntegreerde circuits die circuitsystemen vormen voor specifieke taken. De circuits zijn verspreid op halfgeleiderwafermateriaal en ingekapseld in een chip. Halfgeleidermaterialen zijn geen geleiders of isolatoren. Halfgeleiders zitten ergens tussenin. Deze technologie is populair omdat de ladingdragers (elektronen en gaten) gemakkelijk kunnen worden gemanipuleerd door interne (boor- of fosfordoping) en externe (temperatuur, licht, enz.) factoren.
Apparaten die uitsluitend afhankelijk zijn van halfgeleidercomponenten worden beschouwd als solid-state. Moderne transistors en diodes, geïntegreerde schakelingen, lichtgevende diodes (LED's) en liquid crystal displays (LCD's) zijn allemaal solid-state componenten. Twee voorbeelden van solid-state apparaten die op de markt worden gebracht voor automatisering zijn relais en sensoren. Deze apparaten werden oorspronkelijk en worden nog steeds verkocht in elektromechanische versies. Solid-state apparaten bieden dezelfde functionaliteit als hun elektromechanische tegenhangers, maar bevatten geen bewegende onderdelen.