Pełny numer elektro.info 7-8/2017 tylko dla Ciebie [PDF]

wystarczy założyć konto w portalu elektro.info.pl

Charakterystyka i zastosowania układów wykonawczych w systemach automatyki

dr inż Piotr Bilski  |  elektro.info 3/2013  |  18.03.2013
Przykład siłownika hydraulicznego
Przykład siłownika hydraulicznego
Ciąg dalszy artykułu...

Oprócz przedstawionych, typowych rodzajów elementów wykonawczych, coraz częściej stosowane są także nowe rodzaje materiałów, np. charakteryzujące się efektem piezoelektrycznym. W wyniku odkształcenia materiału (pod wpływem siły nacisku), powstaje pole elektryczne (wskutek przemieszczenia ładunków w jonowej sieci krystalicznej). Istnieje również odwrotny efekt piezoelektryczny, tzn. przepływ prądu przez materiał powoduje zmianę jego kształtu, co pozwala na wymuszanie przezeń przemieszczenia lub obrotu. Efekt piezoelektryczny wymaga asymetrycznej struktury kryształu (np. w kwarcu SiO2).

Najczęściej stosowane materiały do tego celu to ceramika, np. cyrkonian ołowiu PZT (roztwór PbZrO3 i PbTiO3), lub tytanian baru (BaTiO3). Proces odkształcenia materiału pod wpływem przyłożonego napięcia jest nieliniowy, ponadto charakteryzuje się histerezą (co również jest niekorzystne), wymaga też stosunkowo wysokich napięć zasilających (nawet do 1 kV). Do zalet siłowników piezoelektrycznych należy prosta struktura elementu, szybkie działanie oraz wysoka wytrzymałość. Podobnie jak w przypadku elementów elektromagnetycznych, rozróżnia się tutaj siłowniki liniowe i obrotowe. W tym pierwszym przypadku konstruuje się tzw. elementy stosowe (ang. stack), które składają się z pewnej liczby warstw materiału piezoelektrycznego [8].

Problemem może być odchylenie od przemieszczenia w linii prostej, co wymaga zastosowania kompensacji. Odkształcenia są również niewielkie (rzędu ułamków procenta), co wymaga stosowania wzmacniaczy lub struktur hybrydowych (np. systemów hydraulicznych). Tego typu układy są stosowane jako silniki liniowe lub np. kleszcze w robotyce. Innym zastosowaniem są układy zginające. Najbardziej przyszłościowe zastosowania elementów piezoelektrycznych są przewidywane w strukturach MEMS (ang. Micro-Electro-Mechanical Systems) [9] oraz w małych robotach wykonujących precyzyjne zadania (medycyna, zastosowania wojskowe itp.).

przykład zastosowania

Jednym z istotnych zastosowań układów wykonawczych są procesy przemysłowe, w których liczba elementów wykonawczych jest proporcjonalna do skali procesu. Przykładem może być węzeł ciepłowniczy kotłowni, w którym następuje ogrzanie lub ochłodzenie cieczy dostarczanej do pomieszczeń użytkowników budynku. Gotowe systemy kotłowni dostarczane są przez szereg firm, np. De Dietrich [10]. Podstawowymi elementami wykonawczymi w nich stosowanymi są pompy obiegów kotła i grzewczych, a także pompy cyrkulacyjne. Są to urządzenia sterowane automatycznie i decydujące o ilości wody przepływającej przez poszczególne obwody.

Medium transportującym ciepło z kotłów do grzejników jest woda, która w pierwotnym obiegu jest podgrzewana, potem zaś przenoszona do obiegu grzewczego. Istotną rolę odgrywają także zawory, które pozwalają na dołączanie lub odcinanie fragmentów obiegów od całości systemu. Pełnią one funkcję zabezpieczeń – w przypadku awarii automatycznie odcinają uszkodzony fragment. Zawory stosowane w kotłowni są jedno- lub trójdrogowe. Pierwsze pełnią funkcje zabezpieczające (odcinające dostęp do poszczególnych fragmentów obiegu) Drugie stosuje się jako rozdzielające (przekierowujące strumień cieczy do odpowiedniego obiegu) lub mieszające (pozwalające połączyć ciecz płynącą z dwóch kierunków). Zaworami sterują siłowniki, zaś kontrola pomp odbywa się za pomocą silników.

podsumowanie

Elementy wykonawcze pełnią istotną rolę we współczesnych systemach sterowania. Z jednej strony pozwalają oddziaływać mikroprocesorom na środowisko zewnętrzne (co dotyczy zarówno dużych instalacji przemysłowych, jak i budynków mieszkalnych). Z drugiej dzięki wbudowanych obwodom elektrycznym potrafią komunikować się z każdym rodzajem sterownika układu automatyki. Zadaniem projektanta systemu jest wybranie odpowiednich elementów, dopasowanych do przewidywanych zadań. I tak w zastosowaniach przemysłowych, gdzie potrzebne są duże siły, potrzebne będą siłowniki hydrauliczne. W instalacjach produkcyjnych o średnich wymaganiach na siłę (rzędu pojedynczych kN) sprawdzają się siłowniki pneumatyczne.

Ze względu na konieczność współpracy ze zautomatyzowanymi układami sterującymi, tego typu elementy mają zwykle układy pozwalające dokonać konwersji sygnału elektrycznego na inną wielkość fizyczną, np. strumień cieczy. W pozostałych przypadkach, tzn. gdy wymagana siła jest poniżej kN lub liczy się mały rozmiar elementu, stosowane są siłowniki elektryczne. Są one szczególnie przydatne w infrastrukturze inteligentnego domu oraz robotyce. Wykorzystywane są nie tylko w precyzyjnych, autonomicznych robotach, ale również zastosowaniach amatorskich i w badaniach naukowych.

Interesującym kierunkiem rozwoju są układy miniaturowe, wymagające użycia materiałów nowego rodzaju, takich jak wykorzystujące efekt piezoelektryczny materiały ceramiczne, czy też stopy z pamięcią kształtu. Ich stosowanie pozwala na budowanie zaawansowanych układów o ograniczonych rozmiarach oraz wysokim stopniu automatyzacji, co może przyczynić się do przyspieszenia rozwoju cywilizacyjnego, tym razem w skali mini i mikro.

Artykuł pochodzi z: miesięcznika elektro.info 3/2013
powiązane produkty

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie


Kompleksowe inspekcje termowizyjne - gdzie szukać pomocy? »

Termowizja inspekcja

Przez ostatnie stulecie zbudowano wiele urządzeń pomiarowych w zakresie podczerwieni, ale największe możliwości i popularność zyskały rozwiązania... czytam dalej »

 


Jak zmniejszyć swój rachunek za prąd »

koszt prądu

Oszczędzanie na rachunkach za prąd w domu lub firmie jest możliwe. Wystarczy dokładnie sprawdzić (...) zobacz ile możesz oszczędzić »

 


Łączniki elektroinstalacyjne - rodzaje i sposób działania »?

Szynoprzewody w małych i średnich instalacjach dystrybucji energii »

Ranki łączniki gniazdka Szynoprzewody - małe i średnie instalacje
W każdej standardowej instalacji elektrycznej w budynku występują gniazda wtyczkowe oraz łączniki. Ich budowa oraz sposób zamocowania zależą od miejsca zainstalowania oraz metody wykonania (...) czytam więcej » Przewody szynowe niskiego napięcia, nazywane potocznie szynoprzewodami, jeszcze 20 lat temu w Polsce były kojarzone głównie z instalacjami przemysłowymi lub układami zasilania suwnic. Rozwój budownictwa komercyjnego spowodował powstawanie pierwszych wieżowców.(...) czytam dalej »

 


Transformatory rozdzielcze - jaki produkt wybrać?

Transformatory Transformatory w przedziale mocy od 100kVA do 3150kVA w klasie izolacji do 36kV w pełni spełniają warunki rozporządzenia Komisji Europejskiej EU548/2014 (...) czytam dalej »


Automatyka przemysłowa i sterowanie - na jakie produkty zwrócić uwagę »

Wiele nowych produktów od najlepszych w branży marek »

automatyka przemysłowa elektronika
Jak sztuczna inteligencja wspomoże pracę elektrowni i fabryk? Aż 63 proc. respondentów twierdzi, że sztuczna inteligencja pomoże zwalczyć (...) czytam więcej » Poznaj pierwszy w branży przewodnik elektroniczny po złączach. Internetowe narzędzie referencyjne ułatwiające dobór złączy. (...) chcę zobaczyć »

 


Oznaczniki mobilne na przewody i osprzęt - które wybrać »

Kamery termowizyjne Technika laminowania taśm, zapewnia trwałe nadruki poprzez całkowitą ochronę tekstu przed czynnikami niszczącymi, takimi jak: zdrapywanie, ścieranie, zmywanie, promieniowanie UV a nawet substancj (...) czytam dalej »

 


Dobór ograniczników przepięć typu 1 »

Energetyka wiatrowa w Polsce wady i zalety?

ograniczniki konwersja energii elektryczne
Kombinowane ograniczniki przepięć jako urządzenia do ograniczania przepięć mają za zadanie zmniejszenie do bezpiecznych poziomów napięcia w instalacji elektrycznej oraz na wejściu zasilanych urządzeń: podczas operacji łączeniowych ń (...) czytam więcej » Udział odnawialnych źródeł energii w Polsce stanowi około 14% całkowitej produkcji energii elektrycznej, z czego energetyka wiatrowa stanowi obecnie ponad... czytam dalej »

Liczniki energii elektrycznej do zadań specjalnych»

Liczniki energii jakie wybrać Mogą być stosowane do rozliczeń z zakładami energetycznymi, do kontroli procesów przemysłowych, do rozliczeń podnajemców oraz jako element systemów zarządzania energią. Najnowsze inteligentne liczniki umożliwiają płacenie za faktycznie zużytą energię elektryczną, kontrolę sposobu jej wykorzystania ... czytam dalej »


Bramka IoT chmury do integracji nowych i istniejących systemów bez konieczności programowania.»

Roboty będą produkować roboty - to już pewne!

bramka iot Robot testuje bankomaty
Dzięki prostemu połączeniu z procesem za pomocą protokołów, np. Modbus/TCP, dane czujników i dane procesowe są zbierane, przetwarzane i monitorowane ... czytam więcej » Powstanie fabryka w której roboty będą produkowały roboty. Wszystko na to wygląda, że już niedługo scenariusze filmowe okażą się ... czytam dalej »

Jaką zastosować ochronę urządzeń elektrycznych i elektronicznych przed przepięciami »

ochrona przed przepięciami Każdy ogranicznik przepięć ma pewną określoną zdolność do przenoszenia przez siebie pewnej energii udaru. Jeśli po zadziałaniu ... czytam dalej »


Złącza silnoprądowe - czy silikon sobie poradzi?

Złącza silnopradowe Czy możemy zastosować elastyczne przewody silikonowe i czy są one odporne na uszkodzenie i wysokie temperatury? Przykładowo dla przekroju kabla 240 mm2 ... chcę obejrzeć »


Może Cię to zainteresuje ▼

Wyświetlacz cyfrowy - jaki wybrać?

Pobierz darmowy ebook i usprawnij instalacje przewodów »

wyświetlacze cyfrowe kable i przewody - przewodnik
Współpracujący z dowolnym nadajnikiem sygnału w standardzie 4-20 mA. Urządzenia nie wymagające dodatkowego zasilania. Do obszaru zastosowań ... czytam więcej » Poznaj najskuteczniejsze sposoby oznaczania kabli i komponentów wykorzystywanych w branżach elektrycznych i telekomunikacyjnych... czytam dalej »


Transformatory oraz dławiki dostosowane do indywidualnych wymagań »

transformatory ei Mają zastosowanie w sieciach przesyłowych i rozdzielczych. Stosowane są do zasilania układów trakcyjnych w pojazdach szynowych, w instalacjach wykorzystujących napędy (...) czytam dalej »


1-fazowe liczniki energii elektrycznej - widziałeś to?!

Łączniki elektroinstalacyjne - rodzaje i sposób działania »

Liczniki energii jakie wybrać Łączniki elektrinstalacyjne
Wymagania stawiane licznikom energii elektrycznej zawarte są w normach oraz przepisach (...) czytam dalej » W każdej standardowej instalacji elektrycznej w budynku występują gniazda wtyczkowe oraz łączniki. Ich budowa oraz sposób zamocowania zależą od miejsca zainstalowania oraz metody wykonania... czytam dalej »

Dodaj komentarz
Nie jesteś zalogowany - zaloguj się lub załóż konto. Dzięki temu uzysksz możliwość obserwowania swoich komentarzy oraz dostęp do treści i możliwości dostępnych tylko dla zarejestrowanych użytkowników naszego portalu... dowiedz się więcej »
9/2019

AKTUALNY NUMER:

elektro.info 9/2019
W miesięczniku m.in.:
  • - Metody badania funkcji zabezpieczeń nadprądowych przekaźników elektroenergetycznych
  • - Fotowoltaika szansą rozwoju dla komunikacji miejskiej
Zobacz szczegóły
SOCOMEC Polska sp. z o.o. SOCOMEC Polska sp. z o.o.
Firma Socomec powstała w roku 1922, a obecnie jest grupą przedsiębiorstw zatrudniającą 3100 osób. Naszą kluczową działalnością...

Ciekawe strony

Elektryk na Fixly.pl

EPS System - agregaty prądotwórcze

Producent oświetlenia

Ciekawa Architektura

Instalacje

Literatura fachowa

Rekuperacja

Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright @ 2004-2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa, w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl