Monitoring and control systems · Sistemas de monitoramento e controle
| English | Português |
|---|---|
| preset value/ˈpriːset ˈvæljuː/ | valor predefinido |
| actuator/ˈæktʃuːeɪtə/ | atuador |
| monitoring/ˈmɒnɪtərɪŋ/ | monitoramento |
| sensors/ˈsensəz/ | sensores |
| control system/kənˈtrəʊl ˈsɪstəm/ | sistema de controle |
| feedback/ˈfiːdbæk/ | feedback |
| thermistor/ˈθɜːmɪstə/ | termistor |
| ADC/ˌeɪ diː ˈsiː/ | ADC |
| feedback loop/ˈfiːdbæk luːp/ | laço de feedback |
The teacher who was tired of being interrupted
- In 1883 Warren Johnson, a college teacher in Wisconsin, was fed up with the janitor walking into his classroom to check the heating.
- He built a device with a strip of two metals that bent as the room warmed and cooled. At a set temperature it closed a circuit and rang a bell in the boiler room.
- A sensor, a preset value 预设值, a signal to someone who acts, and a room that is measured again afterwards: the first automatic control loop in a building.
- Today the loop is a processor and an actuator 执行器 instead of a janitor, but the parts are the same.
O professor cansado de ser interrompido
- Em 1883, Warren Johnson, um professor universitário no Wisconsin, estava cansado do zelador entrando em sua sala para verificar o aquecimento.
- Ele construiu um dispositivo com uma tira de dois metais que se dobrava conforme a sala esquentava e esfriava. Em uma temperatura pré-definida, ele fechava um circuito e tocava um sino na sala da caldeira.
- Um sensor, um valor pré-definido 预设值, um sinal para alguém que age, e uma sala que é medida novamente depois: o primeiro loop de controle automático em um edifício.
- Hoje, o loop é um processador e um atuador 执行器 em vez de um zelador, mas as partes são as mesmas.
Monitoring and control
- Both kinds of system read sensors 传感器. The difference is what happens next.
- A monitoring 监控 system collects, records or displays the readings and takes no action, though it may raise a warning: a weather station, a patient monitor that beeps.
- A control system 控制系统 compares each reading with a preset value and, if it is outside the range, sends signals to actuators that change the physical process: a thermostat switching a boiler.
Monitoring reports; control acts and then measures again
Monitoramento e controle
- Ambos os tipos de sistema leem sensores 传感器. A diferença está no que acontece a seguir.
- Um sistema de monitoramento 监控 coleta, registra ou exibe as leituras e não toma nenhuma ação, embora possa emitir um aviso: uma estação meteorológica, um monitor de paciente que emite um bip.
- Um sistema de controle 控制系统 compara cada leitura com um valor pré-definido e, se estiver fora da faixa, envia sinais para atuadores que alteram o processo físico: um termostato ligando uma caldeira.
Monitoramento reporta; controla age e mede novamente
The key difference between a monitoring system and a control system is that a control system: · A diferença chave entre um sistema de monitoramento e um sistema de controle é que um sistema de controle:
Both read sensors, but a control system uses the data to act (via actuators), while monitoring only collects and reports. · Ambos leem sensores, mas um sistema de controle usa os dados para agir (via atuadores), enquanto o monitoramento apenas coleta e relata.
A pure monitoring system takes action through actuators to change its environment. · Um sistema de monitoramento puro toma ações através de atuadores para mudar seu ambiente.
Monitoring only collects and reports data — it does not act. Acting through actuators is what makes it a control system. · Monitoramento apenas coleta e relata dados — não age. Agir através de atuadores é o que o torna um sistema de controle.
Worked example: the three-mark "describe the differences"
- A monitoring system only measures, records or displays the readings, and at most raises a warning.
- A control system compares each reading with a preset value and, if it is outside the range, sends signals to actuators that change the process.
- The change is then measured again, so a control system contains feedback 反馈 and a monitoring system does not.
- Three points, three marks. The test for any system is the second point: does it act on the reading?
Exemplo resolvido: a diferença de três pontos "descreva as diferenças"
- Um sistema de monitoramento apenas mede, registra ou exibe as leituras e, no máximo, emite um aviso.
- Um sistema de controle compara cada leitura com um valor pré-definido e, se estiver fora da faixa, envia sinais para atuadores que alteram o processo.
- A mudança é então medida novamente, portanto um sistema de controle contém feedback 反馈 e um sistema de monitoramento não contém.
- Três pontos, três marks. O teste para qualquer sistema é o segundo ponto: ele age sobre a leitura?
A control system compares each sensor reading with a ____ value and acts only if the reading is outside the range. · Um sistema de controle compara cada leitura de sensor com um valor ____ e age apenas se a leitura estiver fora da faixa.
The comparison with a stored, preset value is the mark that separates a control system from a device that merely reacts. · A comparação com um valor armazenado e pré-definido é a marca que separa um sistema de controle de um dispositivo que apenas reage.
Sensors
- A sensor turns a physical quantity into an electrical signal: temperature (a thermistor 热敏电阻 or thermocouple), pressure (a strain gauge), infra-red, sound, light, moisture.
- Most sensor signals are analogue, so an ADC 模数转换器 (analogue-to-digital converter) turns them into binary before the processor can compare them with anything.
- Name the sensor for the quantity: a "temperature sensor" is a fair answer, "thermistor" is a better one.
A thermistor: its resistance changes with temperature
Sensores
- Um sensor converte uma grandeza física em um sinal elétrico: temperatura (um termistor 热敏电阻 ou termopar), pressão (celula de carga), infravermelho, som, luz, umidade.
- A maioria dos sinais de sensor é analógica, portanto um ADC 模数转换器 (conversor analógico-digital) os converte em binário antes que o processador possa compará-los com algo.
- Nomeie o sensor para a grandeza: um "sensor de temperatura" é uma resposta aceitável, "termistor" é uma melhor resposta.
Um termistor: sua resistência muda com a temperatura
A sensor: · Um sensor:
A sensor measures the world and outputs a signal. An actuator does the reverse — it turns a signal into an action. · Um sensor mede o mundo e gera um sinal. Um atuador faz o oposto — transforma um sinal em uma ação.
Actuators
- An actuator does the reverse of a sensor: it turns a signal from the processor into a physical action.
- Motors open doors and valves, heaters and coolers change a temperature, pumps move water, a buzzer or lamp warns a person.
- The processor's output is digital; where the actuator needs a varying signal, a DAC converts it first.
A motor: an actuator that turns a signal into movement
Atuadores
- Um atuador faz o oposto de um sensor: converte um sinal do processador em uma ação física.
- Motores abrem portas e válvulas, aquecedores e resfriadores mudam a temperatura, bombas movem água, um buzzer ou lâmpada avisa uma pessoa.
- A saída do processador é digital; onde o atuador precisa de um sinal variável, um DAC o converte primeiro.
Um motor: um atuador que converte um sinal em movimento
Match each device to whether it is a sensor (input) or an actuator (output). · Associe cada dispositivo a se é um sensor (entrada) ou um atuador (saída).
A sensor turns a physical quantity into a signal; an actuator turns a signal into a physical action. · Um sensor transforma uma grandeza física em um sinal; um atuador transforma um sinal em uma ação física.
Which is an actuator? · Qual é um atuador?
An actuator carries out an action (motor, valve, heater, buzzer). The others are sensors/inputs. · Um atuador executa uma ação (motor, válvula, aquecedor, buzzer). Os outros são sensores/entradas.
The control loop
- The sensor measures. The ADC converts the reading to digital. The processor compares it with the preset value.
- If the reading is outside the range, the processor sends a signal to an actuator, which changes the process.
- The sensor measures again, and the loop repeats. That repeated measuring after each action is the feedback loop 反馈回路.
O loop de controle
- O sensor mede. O ADC converte a leitura para digital. O processador compara com o valor pré-definido.
- Se a leitura estiver fora da faixa, o processador envia um sinal para um atuador, que altera o processo.
- O sensor mede novamente, e o loop se repete. Essa medição repetida após cada ação é o loop de feedback 反馈回路.
The control feedback loop · O loop de controle de feedback
Tap round the loop a thermostat or autopilot repeats. A control system doesn't just read the world — it acts, then re-measures, correcting itself again and again. · Gire ao redor do loop que um termostato ou piloto automático repete. Um sistema de controle não apenas lê o mundo — ele age, depois re-mede, corrigindo-se repetidamente.
Put the stages of one pass round a control loop in order. · Coloque as etapas de uma passagem completa pelo loop de controle em ordem.
Measure, convert, compare, act, measure again. The last step is what makes it feedback. · Medir, converter, comparar, agir, medir novamente. O último passo é o que constitui o feedback.
Worked example: the automatic door
- Describe how a system opens a door when a person is within 2 metres and closes it when nobody is.
- An infra-red or ultrasonic sensor measures the distance to anything in front of the door. The ADC converts the analogue reading and sends it to the processor.
- The processor compares the distance with the preset 2 metres. If it is less, it sends a signal to the actuator, a motor, to open the door.
- The sensor keeps measuring. When no reading below 2 metres arrives, the processor signals the motor to close the door. The repeated measuring is the feedback.
Exemplo resolvido: a porta automática
- Descreva como um sistema abre uma porta quando uma pessoa está a menos de 2 metros e a fecha quando ninguém está.
- Um sensor infravermelho ou ultrassônico mede a distância até qualquer objeto diante da porta. O ADC converte a leitura analógica e a envia ao processador.
- O processador compara a distância com o valor pré-definido de 2 metros. Se for menor, envia um sinal para o atuador, um motor, para abrir a porta.
- O sensor continua medindo. Quando nenhuma leitura abaixo de 2 metros chega, o processador sinaliza ao motor para fechar a porta. A medição repetida é o feedback.
Which of these belong in the automatic door system? Select all · todos that apply. · Quais destes pertencem ao sistema de porta automática? Selecione todas as opções aplicáveis.
Sensor, converter, comparison value and actuator are the working parts. A printer would be monitoring bolted on; it plays no part in opening the door. · Sensor, conversor, valor de comparação e atuador são as partes funcionais. Uma impressora seria monitoramento acoplado; ela não participa na abertura da porta.
Worked example: a greenhouse
- Keep a greenhouse between 20 °C and 26 °C. A thermistor reads the temperature; the ADC digitises it; the processor compares it with the two preset limits.
- Below 20 °C: a signal to the heater actuator switches it on. Above 26 °C: a signal to the motor opens the vent and switches the heater off.
- Inside the range: no action, but the reading is still taken. Then the loop repeats.
- Every control-system answer has these five parts: sensor, ADC, comparison with a preset, actuator, and measuring again.
Exemplo resolvido: uma estufa
- Manter uma estufa entre 20 °C e 26 °C. Um termistor lê a temperatura; o ADC a digitaliza; o processador a compara com os dois limites pré-definidos.
- Abaixo de 20 °C: um sinal ao atuador do aquecedor o liga. Acima de 26 °C: um sinal ao motor abre a ventoinha e desliga o aquecedor.
- Dentro da faixa: nenhuma ação, mas a leitura ainda é feita. Então o loop se repete.
- Toda resposta de sistema de controle tem essas cinco partes: sensor, ADC, comparação com um valor pré-definido, atuador e medir novamente.
Why feedback matters
- Without feedback the system cannot tell whether its action worked, so it cannot correct itself or know when to stop. A heater with no temperature feedback heats forever.
- Feedback also lets the system respond to the world changing on its own: a door opened by hand, a cloud over the greenhouse.
- A monitoring system has no feedback because it changes nothing. It can only report or warn.
Por que o feedback importa
- Sem feedback, o sistema não pode saber se sua ação funcionou, portanto não pode se corrigir nem saber quando parar. Um aquecedor sem feedback de temperatura aquece para sempre.
- O feedback também permite que o sistema responda ao mundo mudando por conta própria: uma porta aberta à mão, uma nuvem sobre a estufa.
- Um sistema de monitoramento não tem feedback porque não muda nada. Só pode reportar ou avisar.
Why is feedback essential in a control system? · Por que o feedback é essencial em um sistema de controle?
Feedback closes the loop: the actuator changes the environment, the sensors re-measure it, and the system adjusts — e.g. a thermostat stops heating once the target is reached. · O feedback fecha o loop: o atuador muda o ambiente, os sensores re-medem-no, e o sistema ajusta — ex. um termostato para de aquecer quando o alvo é atingido.
Match each system to its type. · Associe cada sistema ao seu tipo.
Raising an alarm is still reporting. Only a system that changes the physical process through an actuator is control. · Emitir um alarme ainda é reportar. Apenas um sistema que muda o processo físico através de um atuador é controle.
Marks that slip away
- A monitoring system does not use actuators. If your answer has the weather station switching something on, it has become a control system.
- Sensor signals are analogue. Say the ADC converts them before the processor compares.
- The comparison is with a preset value. "The processor decides" is not a mark; "compares the reading with the stored 2 metres" is.
- Say that the loop repeats. The feedback point is the one most often left out.
Marcas que escapam
- Um sistema de monitoramento não usa atuadores. Se sua resposta tiver a estação meteorológica ligando algo, ela se tornou um sistema de controle.
- Sinais de sensor são analógicos. Diga que o ADC os converte antes que o processador compare.
- A comparação é com um valor pré-definido. "O processador decide" não dá mark; "compara a leitura com os 2 metros armazenados" dá.
- Diga que o loop se repete. O ponto de feedback é o mais frequentemente omitido.
You've got it
- monitoring = read sensors, record or display, at most warn; control = compare with a preset value, act through actuators, measure again
- a sensor turns a physical quantity into a signal, through an ADC; an actuator turns a signal into an action
- the loop: sensor → ADC → compare → actuator → measure again; the repeat is feedback
- describe any control system with those five parts, in that order
Entendeu?
- monitoramento = ler sensores, registrar ou exibir, no máximo avisar; controle = comparar com um valor pré-definido, agir através de atuadores, medir novamente
- um sensor converte uma grandeza física em um sinal, através de um ADC; um atuador converte um sinal em uma ação
- o loop: sensor → ADC → comparar → atuador → medir novamente; a repetição é feedback
- descreva qualquer sistema de controle com essas cinco partes, nessa ordem