Kontrol sistemleri, bir giriş sinyalini ayarlayarak bir ayar noktasını veya istenen çıkışı korumak için kullanılır. Kontrol sistemleri açık çevrim veya kapalı çevrim olabilir. Açık çevrim kontrol sistemlerinin bir geri besleme döngüsü yoktur ve kapalı çevrim kontrol sistemlerinin vardır.
Bu yazıda kontrol sistemlerinin ne olduğunu, nasıl çalıştığını ve günlük hayatta nasıl kullanıldığını anlatacağım. Ayrıca, kontrol sistemleri hakkında bilmediğiniz bazı eğlenceli gerçekleri paylaşacağım!
Bu yazıda şunları ele alacağız:
- Kontrol Sistemleri - Tasarlama ve Uygulama Sanatı
- Açık döngü ve kapalı döngü kontrolü: Kendi kendini düzeltme ve sabit çıkış arasındaki fark
- Geri Bildirimli Kontrol Sistemleri: Kontrolü Bir Sonraki Seviyeye Taşıyoruz
- Mantık Kontrolü: Basitleştirilmiş ve Etkili Kontrol Sistemleri
- On-Off Kontrol: Sıcaklık Kontrolünün En Basit Yöntemi
- Doğrusal Kontrol: İstenen Çıktıları Koruma Sanatı
- Bulanık Mantık: Dinamik Bir Kontrol Sistemi
- Sonuç
Kontrol Sistemleri - Tasarlama ve Uygulama Sanatı
Kontrol sistemleri, giriş sinyalini ayarlayarak belirli bir çıkışı ayarlama ve sürdürme sürecini içerir. Amaç, girdideki ilk değişikliklere rağmen doğru ve tutarlı bir çıktı üretmektir. Süreç, aşağıdakiler de dahil olmak üzere bir dizi aşamadan oluşur:
- Giriş aşaması: giriş sinyalinin alındığı yer
- İşleme aşaması: sinyalin işlendiği ve analiz edildiği yer
- Çıkış aşaması: çıkış sinyalinin üretildiği yer
Üretimde Kontrol Sistemlerinin Rolü
Kontrol sistemleri, birçok endüstride üretim ve dağıtımda önemli bir rol oynamaktadır. Otomasyon teknolojisi, inşa edilmesi son derece karmaşık ve pahalı olabilen bu sistemleri uygulamak için sıklıkla kullanılır. Mükemmel bir kontrol sistemi oluşturmak için aşağıdaki unsurlar gereklidir:
- Kontrol edilen sistemin iyi anlaşılması
- Doğru kontrol sistemi tipini tasarlama ve uygulama becerisi
- Belirli durumlara uygulanabilen standart tasarım ve tekniklerden oluşan bir paket
Bir Kontrol Sistemi Oluşturmayla İlgili Adımlar
Bir kontrol sistemi oluşturma süreci aşağıdaki adımları içerir:
- Sistemin yapısının tasarlanması: Bu, gerekli kontrol sistemi tipinin ve dahil edilecek bileşenlerin belirlenmesini içerir.
- Sistemin uygulanması: Bu, sistemin dikkatli bir şekilde oluşturulmasını ve düzgün çalıştığından emin olmak için testler yapılmasını içerir.
- Sistemin bakımı: Bu, sistemin performansının zaman içinde izlenmesini ve düzgün çalışmaya devam etmesini sağlamak için gerekli değişikliklerin yapılmasını içerir.
Açık döngü ve kapalı döngü kontrolü: Kendi kendini düzeltme ve sabit çıkış arasındaki fark
Açık döngü kontrol sistemleri, geri bildirimsiz kontroller olarak da bilinir. Bu sistemler, herhangi bir girdi veya geri bildirime göre ayarlanmayan sabit bir çıktıya sahiptir. Açık döngü kontrol sisteminin yapısı tipiktir ve bir giriş, bir ayar noktası ve bir çıkış içerir. Giriş, istenen çıktıyı üretmek için kullanılan sinyaldir. Ayar noktası, çıkış için hedef değerdir. Çıktı, çalışan sürecin sonucudur.
Açık çevrim kontrol sistemlerinin örnekleri şunları içerir:
- Ekmek kızartma makinesi: Kol "açık" faza alınır ve bobinler sabit bir sıcaklığa kadar ısıtılır. Tost makinesi belirlenen zamana kadar sıcak kalır ve tost çıkar.
- Bir araçta seyir kontrolü: Kontroller, sabit bir hızı koruyacak şekilde ayarlanmıştır. Sistem, tepeler veya rüzgar gibi değişen koşullara göre ayar yapmaz.
Kapalı döngü kontrolü: Tutarlı çıktı için kendi kendini düzeltme
Geri beslemeli kontrol sistemleri olarak da bilinen kapalı çevrim kontrol sistemleri, tutarlı bir çıktı elde etmek için kendi kendini düzeltme yeteneğine sahiptir. Açık döngü ve kapalı döngü sistemi arasındaki fark, kapalı döngü sisteminin kendi kendini düzeltme yeteneğine sahipken açık döngü sisteminin olmamasıdır. Kapalı çevrim kontrol sisteminin yapısı, açık çevrim sisteminkine benzer, ancak bir geri besleme döngüsü içerir. Geri besleme döngüsü, çıkıştan girişe doğru ilerler ve sistemin değişen koşullara göre sürekli olarak izlemesine ve ayarlamasına olanak tanır.
Kapalı çevrim kontrol sistemlerinin örnekleri şunları içerir:
- Bir odadaki sıcaklık kontrolü: Sistem, tutarlı bir sıcaklığı korumak için odadaki sıcaklığa göre ısıtmayı veya soğutmayı ayarlar.
- Bir ses sisteminde amplifikasyon kontrolü: Sistem, tutarlı bir ses seviyesini korumak için amplifikasyonu çıkışa göre ayarlar.
Geri Bildirimli Kontrol Sistemleri: Kontrolü Bir Sonraki Seviyeye Taşıyoruz
Geri beslemeli kontrol sistemleri, girdiyi kontrol etmek için bir sürecin çıktısını kullanan bir tür kontrol sistemidir. Başka bir deyişle, sistem kontrol edilen süreçten bir sinyal alır ve bu sinyali istenen çıktıyı elde etmek için girişi ayarlamak için kullanır.
Geri Besleme Kontrol Sistemleri ile İlişkili Diyagramlar ve İsimler
Aşağıdakiler de dahil olmak üzere geri besleme kontrol sistemleriyle ilişkili birkaç diyagram ve ad vardır:
- Blok şemalar: Bunlar, geri besleme kontrol sisteminin bileşenlerini ve bunların nasıl bağlandığını gösterir.
- Transfer fonksiyonları: Bunlar, sistemin girdisi ve çıktısı arasındaki ilişkiyi tanımlar.
- Kapalı çevrim sistemler: Bunlar, istenen çıktıyı korumak için çıktının girdiye geri beslendiği geri beslemeli kontrol sistemleridir.
- Açık çevrim sistemler: Çıkışın girişe geri beslenmediği geri beslemeli kontrol sistemleridir.
Mantık Kontrolü: Basitleştirilmiş ve Etkili Kontrol Sistemleri
Mantık kontrolü, kararlar vermek ve süreçleri kontrol etmek için Boole mantığını veya diğer mantıksal işlemleri kullanan bir kontrol sistemi türüdür. Üretim, imalat ve elektrik mühendisliği dahil olmak üzere çeşitli endüstrilerde yaygın olarak kullanılan basitleştirilmiş ve etkili bir kontrol sistemidir.
Mantık Kontrolü Nasıl Çalışır?
Mantık kontrol sistemleri, çeşitli girdileri işlemek ve istenen çıktıyı üretmek için tasarlanmıştır. Temel çalışma yöntemi aşağıdaki gibidir:
- Sistem, genellikle elektrik akımı biçiminde olan bir giriş sinyali alır.
- Ardından giriş sinyali, sistemde depolanan bir ayar değeri veya nokta ile karşılaştırılır.
- Giriş sinyali doğruysa, sistem belirli bir eylem gerçekleştirecek veya belirli bir ayara geçecektir.
- Giriş sinyali yanlışsa, sistem doğru değere ulaşılana kadar giriş almaya devam edecektir.
Mantık Kontrol Sistemlerine Örnekler
Mantık kontrol sistemleri, aşağıdakiler de dahil olmak üzere çok çeşitli uygulamalarda kullanılır:
- Trafik ışıkları: Trafik ışıkları, trafik akışına bağlı olarak kırmızı, sarı ve yeşil ışıklar arasında geçiş yapmak için mantık kontrolünü kullanır.
- Endüstriyel robotlar: Endüstriyel robotlar, kaynak, boyama ve montaj gibi karmaşık görevleri gerçekleştirmek için mantık kontrolünü kullanır.
- Otomatik çamaşır makineleri: Otomatik çamaşır makineleri, kullanıcının girişine göre farklı yıkama döngüleri ve sıcaklıklar arasında geçiş yapmak için mantık kontrolü kullanır.
On-Off Kontrol: Sıcaklık Kontrolünün En Basit Yöntemi
Açma-Kapama kontrolü, tarihsel olarak bir merdiven dizisinde oluşturulmuş birbirine bağlı röleler, kam zamanlayıcıları ve anahtarlar kullanılarak uygulanmaktadır. Ancak teknolojinin ilerlemesi ile artık mikrodenetleyiciler, özel programlanabilir mantık denetleyicileri ve diğer elektronik cihazlar kullanılarak açma-kapama kontrolü yapılabilmektedir.
On-Off Kontrol Örnekleri
Açma-kapama kontrolü kullanan bazı ürün örnekleri şunları içerir:
- Oda sıcaklığı istenen ayarın altına düştüğünde ısıtıcıyı çalıştıran ve üzerine çıktığında kapatan ev tipi termostatlar.
- Buzdolabının içindeki sıcaklık istenilen sıcaklığın üzerine çıktığında kompresörü çalıştıran, altına düştüğünde ise kompresörü kapatan buzdolapları.
- Birbirine bağlı farklı sıralı işlemleri tetiklemek için açma-kapama kontrolünü kullanan çamaşır makineleri.
- Belirli bir basınç seviyesini korumak için açma-kapama kontrolü kullanan pnömatik aktüatörler.
Açma-Kapama Kontrolünün Avantajları ve Dezavantajları
Açma-kapama kontrolünün avantajları şunları içerir:
- Uygulanması basit ve ucuzdur.
- Anlaması ve gerçekleştirmesi kolaydır.
- Farklı makine ve operasyon tiplerinde kullanılabilir.
Açma-kapama kontrolünün dezavantajları şunları içerir:
- Sistemde, kontrol edilen ürün veya süreç üzerinde olumsuz etkilere neden olabilecek ani değişiklikler üretir.
- Özellikle büyük termal kütlelere sahip sistemlerde istenen ayar noktasını doğru bir şekilde koruyamayabilir.
- Elektrik anahtarları ve rölelerinde aşınma ve yıpranmaya neden olarak sık sık değiştirmeye neden olabilir.
Doğrusal Kontrol: İstenen Çıktıları Koruma Sanatı
Lineer kontrol teorisi, lineer kontrol sistemlerinin nasıl davrandığını yöneten birkaç ilkeye dayanmaktadır. Bu ilkeler şunları içerir:
- İstenmeyen etkileri göz ardı etme ilkesi: Bu ilke, sistemin istenmeyen etkilerinin göz ardı edilebileceğini varsayar.
- Toplanabilirlik ilkesi: Bu ilke, doğrusal bir sistemin çıktısının, tek başına hareket eden her girdi tarafından üretilen çıktıların toplamı olduğu kavramına bağlıdır.
- Süperpozisyon ilkesi: Bu ilke, doğrusal bir sistemin çıktısının, tek başına hareket eden her bir girdi tarafından üretilen çıktıların toplamı olduğunu varsayar.
Doğrusal Olmayan Durum
Bir sistem toplama ve homojenlik ilkelerine bağlı değilse, doğrusal olmayan olarak kabul edilir. Bu durumda, tanımlayıcı denklem tipik olarak bir terim karesidir. Doğrusal olmayan sistemler, doğrusal sistemler gibi davranmazlar ve farklı kontrol yöntemleri gerektirirler.
Bulanık Mantık: Dinamik Bir Kontrol Sistemi
Bulanık mantık, bir giriş sinyalini bir çıkış sinyaline dönüştürmek için bulanık kümeler kullanan bir kontrol sistemi türüdür. Analog giriş değerlerini 0 ile 1 arasında sürekli değerler alan mantıksal değişkenler cinsinden analiz eden matematiksel bir yapıdır. Bulanık mantık, giriş sinyalindeki değişiklikleri işleyebilen ve buna göre çıkış sinyalini ayarlayabilen dinamik bir kontrol sistemidir.
Eylemde Bulanık Mantık Örnekleri
Bulanık mantık, çok çeşitli kontrol görevlerini gerçekleştirmek için birçok alanda kullanılır. İşte bazı örnekler:
- Su arıtma: Bir arıtma tesisinden su akışını kontrol etmek için bulanık mantık kullanılır. Sistem, suyun mevcut durumuna ve istenen çıktı kalitesine göre debiyi ayarlar.
- HVAC sistemleri: Bir binadaki sıcaklık ve nemi kontrol etmek için bulanık mantık kullanılır. Sistem, binanın mevcut durumuna ve istenilen konfor düzeyine göre sıcaklık ve nemi ayarlar.
- Trafik kontrolü: Bulanık mantık, bir kavşak boyunca trafik akışını kontrol etmek için kullanılır. Sistem, trafik ışıklarının zamanlamasını mevcut trafik koşullarına göre ayarlar.
Sonuç
Bu nedenle, kontrol sistemleri birçok endüstride süreçleri kontrol etmek için kullanılır ve girdideki değişikliklere rağmen tutarlı bir çıktıyı koruyan bir sistem tasarlamayı, uygulamayı ve sürdürmeyi içerir.
Bir kontrol sisteminde hata yapamazsınız, bu yüzden bir sonraki projenizde kullanmaktan korkmayın! Öyleyse devam edin ve dünyanızı kontrol edin!
Ben Joost Nusselder, Tools Doctor'un kurucusu, içerik pazarlamacısı ve babam. Yeni ekipman denemeyi seviyorum ve ekibimle birlikte, sadık okuyuculara araçlar ve zanaat ipuçları konusunda yardımcı olmak için 2016'dan beri derinlemesine blog makaleleri oluşturuyorum.
