Typy i sposób działania regulatorów
Regulator jest to urządzenie działające w układzie automatycznej regulacji wytwarzające sygnał sterujący na podstawie sygnału uchybu regulacji.
Wyróżnia się następujące grupy regulatorów:
- regulatory o działaniu nieciągłym,
- regulatory o działaniu ciągłym,
- regulatory o działaniu dyskretnym.
Regulatory o działaniu nieciągłym charakteryzują się dwoma jednoznacznie określonymi wartościami sygnału wyjściowego. Regulatory te często są stosowane w układach regulacji temperatury, ciśnienia, wysokości poziomu napełnienia zbiorników (rys. 1.17).
1.17. Regulator bimetaliczny
[Schmid D., Baumann A., Kaufmann H., Paetzold H., Zippel B.: Mechatronika. REA, Warszawa, 2002]
Regulatory o działaniu ciągłym zmieniają wartość wielkości sterującej w sposób ciągły. Regulatory te nazywane są regulatorami analogowymi. Wśród regulatorów o działaniu ciągłym najczęściej stosowane są:
- regulatory proporcjonalne,
- regulatory proporcjonalno-całkowe,
- regulatory proporcjonalno-całkowo-różniczkowe.
W przypadku regulatora proporcjonalnego sygnał wyjściowy jest proporcjonalny do sygnału wejściowego. Prostym przykładem regulatora proporcjonalnego jest regulator Watta (rys. 1.18.).
1.18. Regulator proporcjonalny
[Schmid D., Baumann A., Kaufmann H., Paetzold H., Zippel B.: Mechatronika. REA, Warszawa, 2002]
Regulatory proporcjonalno-całkowy charakteryzuje się tym, że sygnał wyjściowy jest proporcjonalny do sygnału wejściowego oraz całki sygnału wejściowego. Regulatory te stosowane są w układach regulacji prędkości obrotowej. Regulatory proporcjonalno-całkowo-różniczkujące zawierają w sobie cechy regulatorów proporcjonalnych oraz proporcjonalno-całkowych. Są regulatorami uniwersalnymi i zapewniają w każdym układzie regulacji minimalizację odchyłki regulacji i stabilne zachowanie układu. Współcześnie w budowie maszyn i przyrządów do sterowania i regulacji stosowana jest technika komputerowa, wykorzystywane są sterowniki komputerowe oraz sterowniki programowalne. Urządzenia te działają w oparciu o sygnały cyfrowe. Sygnały cyfrowe w dogodny sposób pozwalają na gromadzenie oraz przetwarzanie informacji o
parametrach procesów, które wykorzystuje się w procesach regulacji. Regulatory cyfrowe realizowane są jako programy w sterownikach. Sygnały przekazywane w układzie sterowania są związane z wielkościami fizycznymi, które reprezentują. Dotyczy to zarówno sygnałów wyjściowych, jak i sterujących.
Ogólnie można je podzielić na cztery grupy:
- Sygnały mechaniczne – mogą być wytwarzane za pomocą krzywek, dźwigni itp.
- Sygnały hydrauliczne – wytwarzane najczęściej przez czujniki przepływu (zwężki pomiarowe) lub czujniki ciśnienia, np. podczas regulacji poziomu wody w zbiorniku na podstawie ciśnienia na jego dnie.
- Sygnały pneumatyczne – wytwarzane przez różnego rodzaju czujniki ciśnienia (membranowe, mieszkowe). Są one powszechnie stosowane w urządzeniach automatyki wykorzystujących napędy pneumatyczne.
- Sygnały elektryczne – obecnie najpopularniejsze. Dla większości wielkości fizycznych opracowano przetworniki do czujników pomiarowych, dzięki którym można uzyskać wartość mierzoną w postaci sygnału elektrycznego: analogowego lub cyfrowego.
Opracowano na podstawie materiałów KOWEZIU.