Téma č. 23 ZÁKLADY KYBERNETIKY

Úloha 23.1

Vysvetlite pojmy: kybernetika, riadenie, ovládanie, kontrola, spätná väzba, regulácia, snímač a akčný člen.

Úloha 23.2

Nakreslite blokovú schému automatizovaného procesu.
Popíšte úlohu jednotlivých blokov.
Uveďte príklady automatizovaných procesov, snímačov, akčných členov.

Úloha 23.3

Opíšte druhy polovodičových meničov a popíšte výkonové polovodičové súčiastky.
Popíšte konštrukciu polovodičovej diódy, nakreslite jej schematickú značku a uveďte základnú vlastnosť diódy.

Úloha 23.1

Vysvetlite pojmy: kybernetika, riadenie, ovládanie, kontrola, spätná väzba, regulácia, snímač a akčný člen

Kybernetika skúma riadiace a regulačné procesy.

Teoretická
Riadiaca (robotika, automatizácia, počítačové videnie)
Experimentálna

Riadenie je účelové pôsobenie riadiaceho člena (nadriadeného) na riadený objekt, pre dosiahnutie požadovaných hodnôt výstupných veličín riadeného systému.

Ovládanie je riadenie procesu (sústavy) bez spätnej väzby (nemáme spätnú informáciu o vykonaní požadovaných úkonov).

ručné
automatické

Regulácia – je riadenie procesu (sústavy) so spätnou väzbou. Kontroluje sa bezprostredný účinok riadenia, porovnáva sa na základe získaného skutočného výsledku riadenia a volí sa okamžitý zásah na dosiahnutie požadovaného stavu.

Spätná väzba - systémová väzba, pri ktorej sa časť výstupu niečoho vracia naspäť na vstup.

Snímač

elektrické veličiny
neelektrické veličiny

mechanické
magnetické
optické
tepelné
akustické
tlaku tekutín (pneumatické, hydraulické)
biologické či chemické

polohové:

snímače optické – sa obvykle aktivujú pri zmene svetelnej charakteristiky (infračervené, ultrafialové, laserové apod.) a implementujú sa predovšetkým ako regulačné prvky či optická závora (na snímač je namierený svetelný lúč, pri jeho prerušení snimac nahlási zmenu stavu)
ultrazvukové – majú v sebe zabudovaný vysielač a prijímač ultrazvukového signálu, ich aplikácia je veľmi podobná optickým (optoelektrickým) snímačom a výhodné sú najmä v prostredí s nevhodnými optickými charakteristikami (nízka viditeľnosť, rušenie)
indukčné snímače – merajú rozdiel v intenzite magnetického poľa
kapacitné – určujú zmenu kapacity dynamického prvku

silové – tenzometre:

odporové
polovodičové
piezoelektrické
magnetoelastické

Teplotné:

dilatačné
odporové
vláknové

Otáčkové

Meranie charakteristík okolitého prostredia (vlhkosť, pH, viskozita apod.)

Akčný člen vykonáva prácu.

Elektrický
Pneumatický
Hudraulický

Úloha 23.2

Nakreslite blokovú schému automatizovaného procesu

Popíšte úlohu jednotlivých blokov

Regulovaná sústava
Spätná väzba
Riadiací obvod

Uveďte príklady automatizovaných procesov, snímačov, akčných členov

Úloha 23.3

Opíšte druhy polovodičových meničov a popíšte výkonové polovodičové súčiastky

Druhy polovodičových meničov

https://ssjh.sk/dokuwiki/doku.php/studium/odborne_predmety/esp/druhy_polovodicovych_menicov

Výkonová elektronika sa zaoberá silovými polovodičovými súčiastkami, ktoré sú schopné spínať veľké prúdy pri vysokých napätiach, t. j. sú schopné spínať vysoké výkony.

výkonová dióda
výkonový tranzistor
tyristor
FET a MOSFET tranzistory
IGBT - Bipolárny tranzistor s izolovaným hradlom
triak
varistor

Varistor je symetrická nelineárna polovodičová súčiastka vyrábaná z polykryštalického materiálu. Pri zväčšovaní napätia medzi jeho vývodmi narastá prúd najprv pomaly a takmer lineárne. Odpor súčiastky je veľký a skoro konštantný. Varistory sa používajú na stabilizáciu jednosmerného napätia, ako ochrana proti prepätiu a pod.

Popíšte konštrukciu polovodičovej diódy, nakreslite jej schematickú značku a uveďte základnú vlastnosť diódy

Polovodič: Si, Ge, SE
Anóda, katóda
Usmerňuje U a I
Priepustný a záverný smer

Využíva vlastnosť PN priechodu, alebo priechodu kov – polovodič.

Základnou vlastnosťou diódy je usmerňovací účinok. V jednom – priepustnom smere, dobre vedie prúd (kladie mu malý odpor), v druhom smere – závernom, prúd nevedie (kladie mu veľký odpor).