ส่วนประกอบไฟฟ้า
การเคลื่อนไหวของเครื่องจักรในระบบอัตโนมัติใช้ไฟฟ้าและวิธีการต่างๆ เพื่อช่วยส่งกำลัง เครื่องจักรอัตโนมัติทั่วไปใช้เทคโนโลยีไฟฟ้า อิเล็กทรอนิกส์ และเครื่องกลไฟฟ้าร่วมกันเพื่อเคลื่อนย้ายโหลด
เทคโนโลยีเหล่านี้มีบทบาทเฉพาะในเครื่องจักรอัตโนมัติและแสดงโดยอุปกรณ์ภาคสนามที่หลากหลาย อุปกรณ์บางชนิดได้รับการออกแบบมาเพื่อขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้าหรือเครื่องกลไฟฟ้า ในขณะที่บางชนิดส่งสัญญาณอิเล็กทรอนิกส์ ความแตกต่างระหว่างอุปกรณ์อยู่ที่วงจรและส่วนประกอบเสริมภายใน
อุปกรณ์ไฟฟ้า
อุปกรณ์ไฟฟ้าได้รับการออกแบบมาเพื่อส่งพลังงานและจ่ายไฟฟ้า อุปกรณ์เหล่านี้แปลงกระแสไฟฟ้าให้เป็นแสง ความร้อน หรือการเคลื่อนที่ อุปกรณ์จะถือว่าเป็นไฟฟ้าหากใช้ไฟฟ้าอย่างเคร่งครัดในการจ่ายพลังงานและไฟฟ้า
โดยทั่วไปคุณจะพบอุปกรณ์เหล่านี้ในตู้ควบคุมเครื่องจักร กระแสสลับ (AC) ไหลจากแหล่งจ่ายไฟหลักของอาคารเข้าสู่กล่องจ่ายไฟของเครื่องจักร อุปกรณ์ไฟฟ้าได้รับการออกแบบมาเพื่อควบคุมกระแสไฟฟ้าที่ไหลเข้าสู่เครื่องจักรผ่านวงจร วงจรเป็นวงจรที่ส่งพลังงานไปยังโหลดและย้อนกลับมาอีกครั้ง
วงจรประกอบด้วยสี่ส่วนพื้นฐาน:
- แหล่งจ่ายไฟฟ้าจะจ่ายพลังงานให้กับโหลดและประกอบด้วย
- แรงดันไฟฟ้า- เป็นตัวสร้างแรงขับดันให้ประจุเคลื่อนตัว แรงดันเป็นตัวขับเคลื่อนประจุ
- ปัจจุบัน- แรงดันทำให้เกิดกระแสไฟฟ้า หากไม่มีแรงดันก็จะไม่มีกระแสไฟฟ้า
- ความต้านทาน- ค่าการนำไฟฟ้าของสารตั้งต้นมีผลต่อค่าความต้านทาน โดยค่าความต้านทานจะขึ้นอยู่กับขนาดและองค์ประกอบของสารตั้งต้น
- ตัวนำไฟฟ้าทำหน้าที่นำทาง พลังงานไฟฟ้าจะถูกส่งผ่านสายโลหะ เช่น ทองแดงและอลูมิเนียม
- สวิตช์ควบคุมวงจรโดยเพิ่มวิธีการสลับระหว่างเปิดหรือปิด (จึงเปิดหรือปิด)
- อุปกรณ์โหลดเป็นส่วนหนึ่งของวงจรไฟฟ้า กระแสไฟฟ้าไหลผ่านอุปกรณ์เพื่อเปิดใช้งานอุปกรณ์
อิเล็กทรอนิกส์
ความสัมพันธ์ที่มีความสม่ำเสมอสูงระหว่างแรงดันไฟฟ้า กระแสไฟฟ้า และความต้านทาน ช่วยให้ควบคุมวงจรได้ดีขึ้น และสามารถสร้างผลลัพธ์ที่มีความหมายมากขึ้นได้
กฎของโอห์มระบุว่า [V (แรงดันไฟฟ้า)=I (กระแสไฟฟ้า) x R (ความต้านทาน)
เราควบคุมตัวแปรใดตัวแปรหนึ่งโดยควบคุมอีกสองตัว ซึ่งนำเราไปสู่ส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์
ส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์เป็นเครื่องมือที่ใช้ในการควบคุมตัวแปรเหล่านี้และควบคุมวงจรไฟฟ้า โดยการเพิ่มส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์แบบแอ็คทีฟและแบบพาสซีฟลงในวงจรไฟฟ้าทั่วไป เราสามารถควบคุมกระแสไฟฟ้าเพื่อสร้างสัญญาณที่สื่อสารระหว่างอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ได้ ขึ้นอยู่กับส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ ฟังก์ชันการขยายสัญญาณ การคำนวณ และการส่งข้อมูลสามารถนำไปใช้ได้
องค์ประกอบที่สำคัญในการออกแบบวงจรอิเล็กทรอนิกส์:
- ตัวเก็บประจุ - องค์ประกอบสองขั้วที่กักเก็บพลังงานในสนามไฟฟ้าในลักษณะไฟฟ้าสถิต
- ตัวต้านทาน- องค์ประกอบแบบพาสซีฟสองขั้วที่ทำหน้าที่ต้านทานในวงจร ลดแรงดันและกระแสไฟฟ้า
- ไดโอด- อุปกรณ์สองขั้วที่จำกัดกระแสไฟฟ้าในทิศทางเดียว เช่น เช็ควาล์ว ไดโอดเคยประกอบด้วยหลอดสุญญากาศแก๊สเป็นหลัก แต่ปัจจุบันถูกแทนที่ด้วยเซมิคอนดักเตอร์เกือบทั้งหมด และถือเป็นส่วนประกอบของโซลิดสเตต
- ทรานซิสเตอร์- อุปกรณ์สามขั้วที่ทำหน้าที่สองอย่าง ทำจากวัสดุเซมิคอนดักเตอร์และทำหน้าที่เป็นสวิตช์หรือเครื่องขยายสัญญาณอิเล็กทรอนิกส์ ควบคุมการไหลของแรงดันไฟและกระแสไฟฟ้า ถือเป็นส่วนประกอบโซลิดสเตต
- ตัวแปลงสัญญาณ- ตัวแปลงสัญญาณคืออุปกรณ์ที่แปลงพลังงานจากรูปแบบหนึ่งไปเป็นอีกรูปแบบหนึ่ง แอคชูเอเตอร์เป็นรูปแบบหนึ่งของตัวแปลงสัญญาณ ตัวแปลงสัญญาณทำหน้าที่เป็นเซ็นเซอร์เนื่องจากจะรับและตอบสนองและส่งต่อสัญญาณของระบบ เช่นเดียวกับเมื่อใช้เป็นเทอร์โมคัปเปิล
ในระบบอัตโนมัติในปัจจุบัน อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ประกอบด้วยวงจรรวมที่สร้างระบบวงจรสำหรับงานเฉพาะ วงจรเหล่านี้กระจายอยู่บนวัสดุเวเฟอร์เซมิคอนดักเตอร์และหุ้มไว้ภายในชิป วัสดุเซมิคอนดักเตอร์ไม่ใช่ตัวนำหรือฉนวน เซมิคอนดักเตอร์อยู่ระหว่างกลาง เทคโนโลยีนี้เป็นที่นิยมเนื่องจากตัวพาประจุ (อิเล็กตรอนและโฮล) สามารถจัดการได้ง่ายด้วยปัจจัยภายใน (การเจือปนโบรอนหรือฟอสฟอรัส) และปัจจัยภายนอก (อุณหภูมิ แสง เป็นต้น)
อุปกรณ์ที่พึ่งพาส่วนประกอบเซมิคอนดักเตอร์เพียงอย่างเดียวถือเป็นโซลิดสเตต ทรานซิสเตอร์และไดโอดสมัยใหม่ วงจรรวม ไดโอดเปล่งแสง (LED) และจอแสดงผลคริสตัลเหลว (LCD) ล้วนเป็นส่วนประกอบโซลิดสเตต ตัวอย่างอุปกรณ์โซลิดสเตตสองชนิดที่วางตลาดสำหรับระบบอัตโนมัติ ได้แก่ รีเลย์และเซ็นเซอร์ อุปกรณ์เหล่านี้เดิมทีและยังคงวางขายในรูปแบบเครื่องกลไฟฟ้า อุปกรณ์โซลิดสเตตมีฟังก์ชันการทำงานเช่นเดียวกับอุปกรณ์เครื่องกลไฟฟ้า แต่ไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหว