Δευτέρα, 05 Μαρτίου 2012 12:50

ρύθμισης, συστήματα

Written by
Rate this item
(0 votes)
ρύθμισης, συστήματα (Τεχνολ.). Συσκευή ή σύνολο συσκευών που προορίζονται για να πραγματοποιούν μια ρ., να διατηρούν δηλαδή σταθερό ένα ορισμένο φυσικό μέγεθος (π.χ. ταχύτητα, ηλεκτρικό ρεύμα, θερμοκρασία, στάθμη ενός υγρού κλπ.). Το ρυθμιζόμενο μέγεθος (output) είναι πάντοτε συνάρτηση δύο ή περισσοτέρων φυσικών μεγεθών (input)· για παράδειγμα, ο αριθμός στροφών του κινητήρα ενός αυτοκινήτου εξαρτάται από την ποσότητα του καυσίμου που εισάγεται στον κύλινδρο και από τις καταπονήσεις στις οποίες υποβάλλεται ο κινητήρας (πορεία σε άνοδο, φορτίο κλπ.)· η θερμοκρασία ενός χώρου εξαρτάται από τον αριθμό των σε λειτουργία θερμαντικών στοιχείων και από την εξωτερική θερμοκρασία κ.ο.κ. Το σύνολο των μεγεθών input, του μεγέθους output και των οργάνων που τα παράγουν αποτελεί το ρυθμιζόμενο σύστημα. Για παράδειγμα, η εξωτερική θερμοκρασία, τα θερμαντικά στοιχεία, τα χαρακτηριστικά του χώρου και η θερμοκρασία του αποτελούν ένα ρυθμιζόμενο σύστημα, στο οποίο το μέγεθος output είναι η θερμοκρασία του χώρου.
Ένα σύστημα ρ. αποτελείται: από ένα όργανο ικανό να διαπιστώνει τις μεταβολές ενός από τα φυσικά μεγέθη του ρυθμιζόμενου συστήματος (συγκεκριμένα η μεταβολή του μεγέθους output καλείται σφάλμα)· από ένα δεύτερο όργανο, που διευρύνει τη μεταβολή αυτή και τη μετατρέπει σε ενέργεια· και από ένα άλλο όργανο, που εκμεταλλεύεται αυτή την ενέργεια και επενεργεί σε ένα όργανο του ρυθμιζόμενου συστήματος, έτσι ώστε να προκαλέσει μια συμψηφιστική μεταβολή ενός μεγέθους input, η οποία με τη σειρά της εκμηδενίζει ή περιορίζει στο ελάχιστο το σφάλμα. Συχνά, μόνο ένας μηχανισμός ή ακόμα και ο άνθρωπος με την επέμβασή του εκτελεί τη λειτουργία δύο ή περισσοτέρων οργάνων του κυκλώματος ρ. Εάν, για παράδειγμα, ένας χώρος είναι κρύος, ο άνθρωπος (όργανο ευαίσθητο στις μεταβολές της θερμοκρασίας) αισθάνεται το κρύο και ενεργεί στο θερμαντικό στοιχείο (ενεργεί, δηλαδή, σε ένα όργανο του ρυθμιζόμενου κυκλώματος).
Τα συστήματα ρ. διαιρούνται σε δύο κατηγορίες: στα συστήματα ρ. ανοιχτού κυκλώματος ή παρενεργειακής ρ. και στα συστήματα ρ. κλειστού κυκλώματος ή αναδρομικής ρ. (feedback).

Συστήματα ρύθμισης ανοιχτού κυκλώματος. Στα συστήματα αυτού του είδους, η συμψηφιστική μεταβολή ενός μεγέθους input προκαλείται από τη μεταβολή ενός άλλου μεγέθους input· για παράδειγμα, ένα θερμόμετρο μετρά την εξωτερική θερμοκρασία και, ανάλογα με τη μείωση ή την αύξησή της, ελέγχει τη ζεύξη ή την απόζευξη θερμαντικών στοιχείων στον εσωτερικό χώρο. Ένα σύστημα ρ. ανοιχτού κυκλώματος παρουσιάζει το μειονέκτημα, ότι, εάν απαιτείται ρ. ακριβείας, είναι απαραίτητη η ακριβής γνώση της σχέσης μεταξύ του ελεγχόμενου μεγέθους και των άλλων φυσικών μεγεθών του συστήματος. Επιπλέον, δεν είναι σε θέση να διορθώσει ένα σφάλμα που οφείλεται σε απρόβλεπτες από τη μελέτη αιτίες. Στο ίδιο πάντοτε παράδειγμα, το σύστημα ρ. δεν θα λάβει υπόψη μια μεταβολή του αριθμού των ατόμων στον χώρο ή το άνοιγμα ενός ή περισσοτέρων παραθύρων κλπ. Για τους λόγους αυτούς, τα συστήματα ανοιχτού κυκλώματος χρησιμοποιούνται σε λίγες περιπτώσεις.

Συστήματα ρύθμισης κλειστού κυκλώματος. Είναι τα συστήματα στα οποία η συμψηφιστική μεταβολή ενός μεγέθους input ελέγχεται από τη μεταβολή του μεγέθους output (δηλαδή από το σφάλμα)· για παράδειγμα, ένα θερμόμετρο μετρά την εσωτερική θερμοκρασία του χώρου και ανάλογα με τη μείωση ή την αύξησή της ελέγχει τη ζεύξη ή την απόζευξη θερμαντικών στοιχείων. Τα πλεονεκτήματα ενός συστήματος ρ. κλειστού κυκλώματος ανάγονται ουσιαστικά στο γεγονός ότι δεν απαιτείται ακριβής γνώση των σχέσεων μεταξύ των διαφόρων φυσικών μεγεθών και του ελεγχόμενου μεγέθους και στο ότι είναι ικανό να διορθώσει ένα σφάλμα από οποιαδήποτε αιτία, ακόμα και όταν δεν έχει προβλεφτεί. Έτσι, στο προηγούμενο παράδειγμα, εάν ανοιχτεί ένα παράθυρο η θερμοκρασία του δωματίου κατεβαίνει και η μεταβολή αυτή προκαλεί τη ζεύξη περισσότερων θερμαντικών στοιχείων. Για τους λόγους αυτούς, τα συστήματα ρ. κλειστού κυκλώματος χρησιμοποιούνται κατά κόρον και δεν υπάρχουν μέθοδοι ή συσκευές στις οποίες να μη λειτουργούν ένα ή περισσότερα από τα συστήματα αυτά. Μερικά παραδείγματα ρυθμιστών αυτής της κατηγορίας είναι: ο ρυθμιστής ταχύτητας του Βατ, οι ρυθμιστές στάθμης, οι ρυθμιστές θερμοκρασίας, ο αυτόματος έλεγχος του τόνου κ.ά.
Μηχανικός ρυθμιστής ταχύτητας του Βατ. Είναι το πρότυπο των ρυθμιστών και το εφηύρε ο Τζέιμς Βατ το 1780. Αποτελείται από δύο μεταλλικά σφαιρίδια αναρτημένα με αρθρώσεις από έναν άξονα συνδεδεμένο με τον κινητήριο άξονα της ατμομηχανής. Στην κανονική ταχύτητα, εξαιτίας της φυγόκεντρης δύναμης, τα δύο βάρη σταθεροποιούνται σε ένα ορισμένο ύψος. Εάν για οποιονδήποτε λόγο (αύξηση της πίεσης του ατμού, μείωση της αντίστασης στο σύστημα εκμετάλλευσης κλπ.) αυξηθεί η ταχύτητα του κινητήρα, θα αυξηθεί και η ταχύτητα περιστροφής των δύο σφαιριδίων, τα οποία, επειδή θα αναπτυχθεί μεγαλύτερη φυγόκεντρη δύναμη, θα σταθεροποιηθούν σε ύψος μεγαλύτερο από το προηγούμενο. Η ανύψωση αυτή, με ένα κατάλληλο σύστημα μοχλών, ενεργεί στο σύστημα διανομής του ατμού και μειώνει τη ροή του ρευστού, γεγονός που προκαλεί μείωση της ταχύτητας του κινητήρα, ο οποίος αποκτά έτσι και πάλι την ταχύτητα κανονικής λειτουργίας. Αντίθετα, εάν η ταχύτητα μειωθεί, τα σφαιρίδια κατέρχονται και προκαλούν μεγαλύτερη ροή ατμού.Σχηματική αναπαράσταση ρυθμιστή Βατ: 1. άξονας συνδεδεμένος με τον κινητήριο άξονα· 2. σφαιρίδια σε κανονική θέση (ταχύτητα κανονικής λειτουργίας)· 3. θέση σφαιριδίων σε υψηλή ταχύτητα· 4. μοχλός ελέγχου σε κανονική θέση· 5. θέση μοχλού ελέγχου σε υψηλή ταχύτητα.
Μηχανικοί ρυθμιστές στάθμης. Χρησιμοποιούνται για να διατηρούν σταθερή τη στάθμη ενός υγρού σε μια δεξαμενή, ένα δοχείο, έναν λέβητα κλπ., απ’ όπου το υγρό αφαιρείται κατά διαλείμματα ή συνεχώς. Ενεργούν εκμεταλλευόμενοι την κίνηση ενός πλωτήρα, ο οποίος βρίσκεται στην επιφάνεια του υγρού και ακολουθεί την κίνηση της στάθμης, κατερχόμενος ή ανερχόμενος με αυτή. Ο πλωτήρας, συνήθως ένα κοίλο κυλινδρικό μεταλλικό σώμα, αρθρώνεται στο ένα άκρο με ένα σύστημα μοχλών, έτσι ώστε να ενεργεί στο όργανο παροχής του υγρού στη δεξαμενή, κατά την έννοια ότι αυξάνει τη ροή, όταν η στάθμη τείνει να κατέλθει και αντίστροφα.
Αυτόματος έλεγχος τόνου (AVC = Automatic Volume Control). Είναι ένα κύκλωμα που χρησιμοποιείται στους ραδιοφωνικούς δέκτες, ικανό να εξουδετερώσει τις μεταβολές του σήματος υψηλής συχνότητας, το οποίο δέχεται η κεραία του δέκτη, έτσι ώστε να υπάρχει σταθερό σήμα εξόδου χαμηλής συχνότητας (δηλαδή σταθερός τόνος ακρόασης ανεξάρτητα από τις μεταβολές του σήματος εισόδου). Η λειτουργία του κυκλώματος είναι η εξής: το σήμα υψηλής συχνότητας, αφού μετατραπεί σε σήμα μέσης συχνότητας διέρχεται από μία δίοδο, που καλείται δίοδος φώρασης. Στην έξοδο από τη φάση αυτή υπάρχει μια τάση ίση με το άθροισμα μιας συνεχούς τάσης και μιας εναλλασσόμενης. Η εναλλασσόμενη τάση προχωρεί προς τις βαθμίδες χαμηλής συχνότητας και, ύστερα από κατάλληλη ενίσχυση, φτάνει στο μεγάφωνο. Αντίθετα, η συνεχής συνιστώσα, αφού φιλτραριστεί και ενισχυθεί πολλές φορές, διοχετεύεται στους ενισχυτές των φάσεων υψηλής και μέσης συχνότητας. Οι τελευταίοι είναι σήμερα ημιαγωγοί, των οποίων ο συντελεστής ενίσχυσης μεταβάλλεται με τη μεταβολή της πόλωσης των ηλεκτροδίων ελέγχου. Εάν για οποιονδήποτε λόγο αυξηθεί το σήμα που δέχεται η κεραία, στην έξοδο της διόδου φώρασης θα υπάρξει μια υψηλότερη αρνητική συνεχής συνιστώσα της τάσης, η οποία αυξάνει την αρνητική πόλωση του ηλεκτροδίου ελέγχου και κατά συνέπεια μειώνει τον συντελεστή φώρασης, έτσι ώστε το όλο σύστημα σταθεροποιείται εκ νέου σχεδόν με την ίδια έξοδο από τη δίοδο εμφάνισης και επομένως με τον ίδιο σχεδόν τόνο ακρόασης. Το αντίθετο συμβαίνει, εάν μειωθεί το σήμα που δέχεται η κεραία.
Read 619 times

Leave a comment

Make sure you enter all the required information, indicated by an asterisk (*). HTML code is not allowed.