ระบบตรวจสอบและควบคุม
แนะนำใหม่| English | ความหมาย |
|---|---|
| preset value/ˈpriːset ˈvæljuː/ | ค่าที่กำหนดไว้ล่วงหน้า |
| actuator/ˈæktʃuːeɪtə/ | แอคชูเอเตอร์ (อุปกรณ์ขับเคลื่อน) |
| monitoring/ˈmɒnɪtərɪŋ/ | การตรวจสอบ |
| sensors/ˈsensəz/ | เซ็นเซอร์ |
| control system/kənˈtrəʊl ˈsɪstəm/ | ระบบควบคุม |
| feedback/ˈfiːdbæk/ | ฟีดแบ็ก |
| thermistor/ˈθɜːmɪstə/ | เทอร์มิสเตอร์ |
| ADC/ˌeɪ diː ˈsiː/ | ADC (ตัวแปลงสัญญาณดิจิทัล) |
| feedback loop/ˈfiːdbæk luːp/ | วงจรรองรับ |
ครูที่เหนื่อยกับการถูกขัดจังหวะ
- ใน 1883 วอร์เรน จอห์นสัน ครูมหาวิทยาลัยในรัฐวิสคอนซิน ยอมไม่ไหวกับการดูแลอาคารเดินเข้ามาในห้องเรียนเพื่อตรวจสอบระบบทำความร้อน
- เขาสร้างอุปกรณ์ที่มีแถบโลหะสองชนิดซึ่งงอเมื่อห้องอุ่นขึ้นหรือเย็นลง ที่อุณหภูมิที่กำหนดจะปิดวงจรและส่งสัญญาณกระดิ่งไปยังห้องหม้อน้ำ
- เซนเซอร์, ค่าที่กำหนดไว้ล่วงหน้า, สัญญาณถึงผู้ดำเนินการ และห้องที่ถูกวัดค่าอีกครั้ง afterwards: ระบบควบคุมอัตโนมัติรอบแรกในอาคาร
- ปัจจุบันระบบคือโปรเซสเซอร์และ แอก추เอเตอร์ แทนการดูแลอาคาร แต่ส่วนประกอบเหมือนกัน
การตรวจสอบและการควบคุม
- ทั้งสองประเภทของระบบอ่านข้อมูลจาก เซนเซอร์ ความแตกต่างอยู่ที่สิ่งที่เกิดขึ้นต่อไป
- ระบบ ตรวจสอบ เก็บข้อมูล บันทึก หรือแสดงผลค่าที่วัดได้ และ ไม่ดำเนินการ了什么อะไร แม้ว่าจะส่งสัญญาณเตือนได้ เช่น สถานีอากาศ เครื่องตรวจคนไข้ที่ส่งเสียงบี๊บ
- ระบบ ควบคุม เปรียบเทียบค่าที่วัดได้แต่ละค่ากับ ค่าที่กำหนดไว้ล่วงหน้า และหากอยู่นอกช่วง จะส่งสัญญาณไปหา แอก추เอเตอร์ เพื่อเปลี่ยนแปลงกระบวนการทางกายภาพ เช่น เทอร์โมสตัทเปิด-ปิดหม้อน้ำ
การตรวจสอบรายงาน; การควบคุมกระทำและวัดผลอีกครั้ง
ข้อแตกต่างสำคัญระหว่างระบบตรวจสอบกับระบบควบคุมคือระบบควบคุม:
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
ทั้งสองอ่านจากเซนเซอร์ แต่ระบบควบคุมใช้ข้อมูลนั้นในการกระทำ (ผ่านแอคทูเอเตอร์) ในขณะที่ระบบตรวจสอบเพียงเก็บรวบรวมและรายงาน
ระบบตรวจสอบบริสุทธิ์กระทำผ่านแอคทูเอเตอร์เพื่อเปลี่ยนสภาพแวดล้อมของมัน
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
ระบบตรวจสอบเพียงเก็บรวบรวมและรายงานข้อมูล — ไม่ได้กระทำ การกระทำผ่านแอคทูเอเตอร์คือสิ่งที่ทำให้มันเป็นระบบควบคุม
ตัวอย่างวิธีทำ: คำถาม "อธิบายความแตกต่าง" คะแนนสาม
- ระบบตรวจสอบเพียงวัด บันทึก หรือแสดงผลค่าที่วัดได้ และสูงสุดก็ส่งสัญญาณเตือนเท่านั้น
- ระบบควบคุมเปรียบเทียบค่าที่วัดได้แต่ละค่ากับค่าที่กำหนดไว้ล่วงหน้า และหากอยู่นอกช่วง จะส่งสัญญาณไปยังแอกทูเอเตอร์เพื่อเปลี่ยนแปลงกระบวนการ
- การเปลี่ยนแปลงนั้นจะถูกวัดค่าอีกครั้ง ดังนั้นระบบควบคุมจึงมี ฟีดแบ็ก และระบบตรวจสอบไม่มี
- สามจุด สี่คะแนน การทดสอบสำหรับระบบใด ๆ คือข้อที่สอง: มันกระทำต่อค่าที่วัดได้หรือไม่?
ระบบควบคุมเปรียบเทียบค่าอ่านจากเซนเซอร์แต่ละค่ากับค่า ____ และกระทำก็ต่อเมื่อค่าอ่านอยู่นอกช่วงที่กำหนดเท่านั้น
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
การเปรียบเทียบกับค่าที่กำหนดล่วงหน้าที่เก็บไว้คือเครื่องหมายที่แยกแยะระบบควบคุมออกจากอุปกรณ์ที่เพียงตอบสนองเท่านั้น
เซนเซอร์
- เซนเซอร์ แปลงปริมาณทางกายภาพให้เป็นสัญญาณไฟฟ้า: อุณหภูมิ (เทอร์มิสเตอร์ หรือ热电偶), ความดัน (สเตรนเกจ), อินฟราเรด, เสียง, แสง, ความชื้น
- สัญญาณจากเซ็นเซอร์ส่วนใหญ่เป็น อะนาล็อก ดังนั้น ADC (เครื่องแปลงสัญญาณอะนาล็อกเป็นดิจิทัล) จึงเปลี่ยนสัญญาณเหล่านี้ให้เป็นระบบเลขสองหลัก ก่อนที่โปรเซสเซอร์จะนำไปเปรียบเทียบกับค่าอื่นๆ ได้
- ระบุชื่อเซ็นเซอร์สำหรับปริมาณนี้: คำตอบว่า "เซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิ" ก็ถือว่าถูกต้อง แต่คำตอบที่ดีกว่าคือ "เทอร์มิสเตอร์"
เทอร์มิสเตอร์: ความต้านทานไฟฟ้า它会เปลี่ยนแปลงตามอุณหภูมิ
เซนเซอร์:
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
เซนเซอร์วัดโลกและเอาต์พุตสัญญาณแอคทูเอเตอร์ทำหน้าที่ตรงกันข้าม — แปลงสัญญาณเป็นการกระทำ
ตัวขับเคลื่อนงาน (Actuators)
- ตัวขับเคลื่อนงาน (actuator) ทำหน้าที่ตรงกันข้ามกับเซ็นเซอร์ คือแปลงสัญญาณจากโปรเซสเซอร์ให้กลายเป็นการกระทำทางกายภาพ
- มอเตอร์เปิดประตูและวาล์ว, เครื่องทำความร้อนและเครื่องทำความเย็นเปลี่ยนอุณหภูมิ, ปั๊มเคลื่อนย้ายน้ำ, แตรหรือโคมไฟเตือนบุคคล
- เอาต์พุตของโปรเซสเซอร์เป็นดิจิทัล; เมื่อแอค추เอเตอร์ต้องการสัญญาณที่แปรผันได้ DAC จะแปลงสัญญาณนั้นก่อน
มอเตอร์: แอคชูเอเตอร์ที่เปลี่ยนสัญญาณเป็นการเคลื่อนไหว
จับคู่แต่ละอุปกรณ์ว่าเป็นเซนเซอร์ (อินพุต) หรือแอคทูเอเตอร์ (เอาต์พุต)
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
เซนเซอร์แปลงปริมาณทางกายภาพเป็นสัญญาณ แอคทูเอเตอร์แปลงสัญญาณเป็นการกระทำทางกายภาพ
อันไหนเป็นแอคทูเอเตอร์?
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
แอคทูเอเตอร์ดำเนินการกระทำ (มอเตอร์ วาล์ว เครื่องทำความร้อน บuzzer) ส่วนอื่นเป็นเซนเซอร์/อินพุต
วงจ控系统 (Control Loop)
- เซนเซอร์วัดค่า ADC แปลงการอ่านค่าเป็นดิจิทัล โปรเซสเซอร์ เปรียบเทียบ它与ค่าที่กำหนดไว้ล่วงหน้า
- หากการอ่านค่าอยู่นอกช่วงโปรเซสเซอร์ส่งสัญญาณไปยังแอคชูเอเตอร์ ซึ่งจะเปลี่ยนแปลงกระบวนการ
- เซนเซอร์วัด อีกครั้ง และวงจรรวมซ้ำ การวัดซ้ำหลังแต่ละการกระทำคือ Feedback Loop
วงจรป้อนกลับของการควบคุม
วนรอบวงจรร vezesstat หรือระบบอัตโนมัติทำซ้ำ ระบบควบคุมไม่ได้แค่อ่านสภาพแวดล้อม — มันกระทำ แล้ววัดผลอีกครั้ง แก้ไขตัวเองซ้ำแล้วซ้ำเล่า
เรียงลำดับขั้นตอนของแต่ละรอบในวงจรรควบคุม
Difficulty 3/5 · 200 coins + a small bonus on first completion today
วัด, แปลง, เปรียบเทียบ, ทำการ, วัดอีกครั้ง ขั้นสุดท้ายนี้คือสิ่งที่ทำให้เป็นระบบป้อนกลับ (feedback)
ตัวอย่างเชิงปฏิบัติ: ประตูอัตโนมัติ
- อธิบายว่าระบบเปิดประตูเมื่อมีบุคคลอยู่ภายในระยะ 2 เมตร และปิดเมื่อไม่มีใครอยู่
- เซนเซอร์อินฟราเรดหรืออัลตราโซนิควัดระยะถึงวัตถุใดๆ ด้านหน้าประตู ADC แปลงค่าอะนาล็อกและส่งไปยังโปรเซสเซอร์
- โปรเซสเซอร์เปรียบเทียบระยะกับค่าที่กำหนดไว้ 2 เมตร ถ้าน้อยกว่าส่งสัญญาณไปยังแอคชูเอเตอร์即มอเตอร์เพื่อเปิดประตู
- เซนเซอร์วัดต่อเนื่อง เมื่อไม่มีการอ่านค่าต่ำกว่า 2 เมตรโปรเซสเซอร์สั่งให้มอเตอร์ปิดประตู การวัดซ้ำคือ Feedback
ข้อใดต่อไปนี้อยู่ในระบบประตูอัตโนมัติ? เลือก ทุก ข้อที่ถูกต้อง
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
เซ็นเซอร์, ตัวแปลง, ค่าเปรียบเทียบ และแอคชูเอเตอร์ เป็นส่วนประกอบหลัก การมีเครื่องพิมพ์ติดตั้งเสริม主要用于ตรวจสอบ ไม่มีส่วนเกี่ยวข้องกับการเปิดประตูโดยตรง
ตัวอย่างเชิงปฏิบัติ: greenhouse
- รักษาอุณหภูมิ greenhouse ระหว่าง 20 °C ถึง 26 °C Thermistor อ่านอุณหภูมิ; ADC Digitize; โปรเซสเซอร์เปรียบเทียบกับขีดจำกัดที่กำหนดไว้สองค่า
- ต่ำกว่า 20 °C: ส่งสัญญาณไปยังแอคชูเอเตอร์เครื่องทำความร้อนเพื่อเปิดเครื่อง สูงกว่า 26 °C: ส่งสัญญาณไปยังมอเตอร์เปิดช่องระบายอากาศและปิดเครื่องทำความร้อน
- อยู่ในช่วง: ไม่มีการกระทำ แต่ยังคงรับค่า จากนั้นวงจรรวมซ้ำ
- คำตอบทุกข้อเกี่ยวกับระบบควบคุมมีห้าส่วนนี้: เซนเซอร์, ADC, เปรียบเทียบกับค่าที่กำหนดไว้, แอคชูเอเตอร์, และการวัดอีกครั้ง
ทำไม Feedback จึงสำคัญ
- โดยไม่มี Feedback ระบบไม่สามารถบอกได้ว่ากระทำของตนสำเร็จหรือไม่ ดังนั้นจึงแก้ไขตัวเองไม่ได้และไม่รู้ว่าควรหยุดเมื่อไหร่ เครื่องทำความร้อนที่ไม่มี Feedback อุณหภูมิจะให้ความร้อนตลอดไป
- Feedback ยังช่วยให้ระบบตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงของโลก: ประตูที่ถูกเปิดด้วยมือ, เมฆปกคลุมเหนือ greenhouse
- ระบบตรวจสอบไม่มี Feedback เพราะไม่มีการเปลี่ยนแปลงอะไร มันสามารถรายงานหรือเตือนเท่านั้น
ทำไมการป้อนกลับ (feedback) จึงจำเป็นต่อระบบควบคุม?
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
การป้อนกลับทำให้วงจรปิด: แอคชูเอเตอร์เปลี่ยนแปลงสภาพแวดล้อม เซ็นเซอร์วัดผลลัพธ์ใหม่ แล้วระบบปรับค่า — เช่น เทอร์โมสตัทหยุดให้ความร้อนเมื่อถึงอุณหภูมิเป้าหมายแล้ว
จับคู่แต่ละระบบกับประเภทของมัน
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
การส่งสัญญาณเตือนยังคงเป็นการรายงานข้อมูล มีเพียงระบบที่เปลี่ยนกระบวนการทางกายภาพผ่านแอคชูเอเตอร์เท่านั้นจึงเรียกว่าระบบควบคุม
คะแนนที่หลุดหายไป
- ระบบตรวจสอบ ไม่ ใช้แอคชูเอเตอร์ หากคำตอบของคุณระบุว่าสถานีตรวจอากาศเปิดสิ่งใดสิ่งหนึ่ง มันกลายเป็นระบบควบคุมแล้ว
- สัญญาณเซนเซอร์เป็นอะนาล็อก บอกว่า ADC แปลงสัญญาณเหล่านั้นก่อนที่โปรเซสเซอร์จะเปรียบเทียบ
- การเปรียบเทียบกับ ค่าที่กำหนดไว้ "โปรเซสเซอร์ตัดสินใจ" ไม่ใช่คะแนน; "เปรียบเทียบค่าการอ่านกับ 2 เมตรที่เก็บไว้" เป็น
- บอกว่าวงจรรวม ซ้ำ จุด Feedback คือจุดที่ถูกละเลยบ่อยที่สุด
คุณเข้าใจแล้ว
- monitoring = อ่านเซนเซอร์, บันทึกหรือแสดงผล, เตือนได้สูงสุด; control = เปรียบเทียบกับ ค่าที่กำหนดไว้, กระทำผ่าน แอคชูเอเตอร์, วัดอีกครั้ง
- sensor เปลี่ยนปริมาณทางกายภาพให้เป็นสัญญาณ, ผ่าน ADC; actuator เปลี่ยนสัญญาณเป็นการกระทำ
- วงจร: เซนเซอร์ → ADC → เปรียบเทียบ → แอคชูเอเตอร์ → วัดอีกครั้ง; การซ้ำคือ feedback
- อธิบายระบบควบคุมใดๆ ด้วยห้าส่วนนั้น, ตามลำดับ