Elektroniczne urządzenia w automatyce

Współczesne układy automatyczne nie mogłyby funkcjonować bez zastosowania podstawowych urządzeń elektronicznych. Za najważniejsze z nich uznaje się tranzystory biopolarne oraz wzmacniacze operacyjne, które pracują z ujemnym albo z dodatnim sprzężeniem zwrotnym. Znajdują one zastosowanie w aparaturze pomiarowej, sterowniczej oraz przetwarzającej energię. Tranzystor biopolarny pozwala na sterowanie wartościami prądu. Jego działanie polega na tym, że stosunkowo niewielki prąd płynący pomiędzy dwoma jego elektrodami, zwanymi odpowiednio bazą i emiterem, steruje większym prądem występującym pomiędzy emiterem, a kolektorem, czyli trzecią elektrodą w tym układzie. W zależności od konfiguracji może on znajdować się w różnych stanach: aktywnym, nasycenia, zatkania i inwersyjnym. Różnią się one między sobą rozpływem prądu w tranzystorze i dzięki temu pozwalają na różne zastosowanie tranzystorów. Za najważniejsze przyjmuje się rolę wzmacniacza i rolę przełącznika. W roli wzmacniacza wykorzystuje się tranzystory pracujące w stanie aktywnym. Małe zmiany prądu w tym urządzeniu, powodują duże zmiany prądu w całym obwodzie, dzięki czemu można w ten sposób sterować napięciem i natężeniem. Przejście pomiędzy stanem nasyconym, a zatkanym tranzystora z kolei pozwala na wykorzystanie tego urządzenia jako przełącznika w układach cyfrowych i impulsowych. Połączenie dwóch tranzystorów mających wspólny obwód emiterowy legło u podstaw stworzenia wzmacniaczy operacyjnych. Charakterystyczne dla idealnego wzmacniacza jest nieskończenie duże różnicowe wzmocnienie napięciowe, nieskończenie duży zakres dynamiczny sygnału, szerokość pasma przenoszonych częstotliwości i impedancja wejściowa, a z drugiej strony zerowe wejściowe napięcie niezrównoważenia i impedancja wyjściowa. Ponieważ w realnym świecie niemożliwe jest osiągnięcie wartości nieskończonych oraz zerowych, parametry rzeczywistego wzmacniacza odbiegają od idealnych. Niemniej jednak jego zastosowanie w automatyce jest nie do przecenienia. Dzięki niemu możliwe jest tworzenie przerzutników, generatorów i komparatorów bez których trudno wyobrazić sobie współczesne systemy automatyczne. Wzmacniacze operacyjne stanowią podstawę rozpowszechnionych w całej automatyce monolitycznych układów scalonych, a te z kolei mają zastosowanie w większości współczesnych urządzeń. Układ scalony bowiem w swojej najprostszej wersji to połączenie od kilku do nawet kilkuset milionów miniaturowych tranzystorów, diod, oporników i kondensatorów. Pierwszy układ scalony w dzisiejszym rozumieniu zbudował i zademonstrował Jack Kilby w 1958 roku, za co został uhonorowany Nagrodą Nobla w roku 2000. Współczesna automatyka dąży ciągle do miniaturyzacji rozwiązań. Coś, co jeszcze kilkadziesiąt lat temu zajmowało cały pokój, dziś można zmieścić na jednej niewielkiej płytce. Niemniej jednak wszystkie rozwiązania są oparte na dwóch prostych urządzeniach: tranzystorze i wzmacniaczu operacyjnym, których możliwości są nieprzerwanie rozwijane.
Rozwijanie starszych technologiiCzym jest sterownik PLC?