Въвеждане на информация в контролера с помощта на оптрони

Статията описва как с помощта на обмен на оптрони за въвеждане на дискретна информация с ниво на 220 V в контролера е налична практическа схема за производство във всяка електрическа лаборатория.

В технологичните процеси често е необходимо да се контролира положението на подвижните части на механизмите на машините. За тези цели са разработени и успешно приложени ограничителни превключватели на различни конструкции и принципи на работа.

Най-простите в дизайна и принципа на работа, разбира се, са конвенционалните механични превключватели тип контакт: чрез система от механични лостове и често цяла система от предавки, които задвижват гърбиците, електрически контакт е затворен, което може да означава крайното или първоначалното положение на механизма.

В допълнение към крайните контактни превключватели или както накратко ги наричат ​​крайни превключватели, безконтактните крайни превключватели са широко разпространени. Типичен представител на това семейство са крайните превключватели от типа BVK. Има много модификации, следователно, цифрите се поставят след буквите BVK.

Работата им се основава на принципа на контролиран генератор за релаксация. Когато метална пластина влезе в процепа на празнината на такъв краен превключвател, генерацията спира и изходното реле се изключва. Естествено, гореспоменатата плоча е разположена върху онази част на механизма, чието положение трябва да се контролира. Появата на такъв ремарке е показана на фигура 1.

Фигура 1. Ключ за близост на BVK

В допълнение към сензорите на базата на генератор за релаксация се използват индукционни, капацитивни, оптични, ултразвукови и други видове сензори. Но въпреки такова разнообразие от видове сензори и техните принципи на работа, обикновените ограничители за контакт не губят своите позиции и е твърде рано да ги изхвърлят.

Често механизмите с контактни превключватели са включени в автоматизирани системи, работещи под контрол на контролери. В този случай информацията за положението на механизма трябва да бъде предадена на контролера, който контролира работата на този механизъм.

Един от тези механизми е най-често срещаният воден клапан. Използвайки нейния пример, ще помислим как да прехвърлим информация за позицията си на контролера. Това се извършва най-просто и надеждно с помощта на изолация на оптрони. Това ще бъде разгледано в тази статия.

Доста често ни се показва по телевизията как работник завърта голям маховик при голям клапан, изключвайки потока на газ или масло. Поради това мнозина дори не подозират, че клапаните не са просто механизирани, оборудвани с електродвигатели, но и включени в различни автоматични системи за управление.

Фигура 2 показва опростена схема за управление на клапана.

Фигура 2. Опростена схема за управление на клапана

За да се намали обемът на фигурата, не се показват действителните контакти на мощността, управляващи електродвигателя и самия електродвигател, както и различни защитни елементи, като прекъсвачи и термични релета. В крайна сметка устройството на конвенционален обратим магнитен стартер е добре известно на всеки електротехник. И колко пъти трябваше да поправите неизправността, като просто натиснете бутон на "teplushka" !!! Но все пак, целта на някои елементи на веригата ще трябва да бъде обяснена.

Диаграмата показва намотките на магнитните стартери K1, K2. Когато K1 е включен, клапанът се отваря, а когато K2 е включен, се затваря, както е показано от надписите в близост до бобините. Стартовите бобини, показани на диаграмата, се оценяват на 220V.

Обикновено - затворени контакти K2 и K1 е стандартното решение за блокиране на заден ход: когато единият стартер е включен, другият няма да може да се включи.

Отварянето или затварянето на клапана започва с натискане на съответните бутони, показани на диаграмата. След освобождаване на бутоните, стартерът се задържа в състояние на включване от свой собствен контакт (блок - контакт). Този режим на работа се нарича самозахранване. В диаграмата това са обикновено отворени контакти K1 и K2.

Малко по-висок от тези контакти в диаграмата е правоъгълник с контактите вътре и надпис „МСП механизъм“. Това е механизъм за сигнализиране на позицията (ICP). В нашата схема клапанът е в средно положение, така че контактите S1 и S2 са затворени, което ви позволява да включите всеки стартер, както за отваряне, така и за затваряне.

Механизмът на МСП е скоростна кутия, която преобразува многократния ход на работното тяло, в случая двойката винтове на клапана, в ъгловото движение на вала с гърбиците. В зависимост от модела на МСП, този ъгъл може да бъде 90 ... 225 градуса. Предавателното отношение на скоростната кутия може да бъде всяко по желание на клиентите, което ви позволява най-точно да регулирате позицията на гърбиците.

Камерите, разположени на вала, могат да бъдат завъртени до желания ъгъл и фиксирани. Благодарение на това е възможно да се получат различни моменти на работа на микропревключватели. В нашата схема това е S1 ... S4. Някои модификации на МСП, в допълнение към микропревключвателите, съдържат индукционен сензор, който извежда аналогов сигнал относно ъгъла на въртене на вала. По правило това е токов сигнал в диапазона от 4 ... 20 mA. Но тук няма да разгледаме този сигнал.

Сега да се върнем към нашата схема. Да предположим, че отвореният бутон е натиснат. В този случай клапанът ще започне да се отваря и ще се отваря, докато микропревключвателят S1 не работи в механизма ICP. (Освен ако, разбира се, първо не е натиснат бутона за спиране). Той ще дезактивира стартовата бобина K1 и клапанът ще спре да се отваря.

Ако механизмът е в това положение, след натискане на отворения бутон, стартерът K1 няма да може да се включи. Единственото нещо, което може да накара електрическия мотор да се включи в тази ситуация е натискането на бутона за затваряне на клапана. Затварянето ще продължи, докато не се активира микропревключвател S2. (Или докато щракнете върху „Спри“).

Както отварянето, така и затварянето на клапана може да бъде спряно по всяко време чрез натискане на бутона за спиране.

Както бе споменато по-горе, клапанът не работи сам, „натиснаха бутон и заминаха“, но могат да влязат в системата за автоматизация. В този случай е необходимо по някакъв начин да се информира управляващото устройство (контролер) за положението на клапана: отворено, затворено, в междинно положение.

Най-лесният начин да направите това е да използвате допълнителни контакти, които между другото вече са налични в МСП. На диаграмата това са контакти S3 и S4, оставени свободни. Само в този случай има допълнителни неудобства и разходи. На първо място, това е, че трябва да се извършват допълнителни проводници и да се поставят допълнителни проводници. А това е допълнителен разход.

Допълнителните неудобства се свеждат до факта, че трябва да конфигурирате допълнителни камери. Тези камери се наричат ​​информационни. В нашата схема това са S3 и S4. По отношение на мощността (на диаграмата това е S1 и S2) те трябва да бъдат конфигурирани много точно: например информационното ремарке казва на контролера, че клапанът вече е затворен и контролерът просто изключва клапана. И още не е достигнала половината!

Следователно, фигура 3 показва как да се получи информация за положението на клапана с помощта на силови контакти. За тази цел могат да се използват кръстовища с оптрони.

Фигура 3

В сравнение с фигура 2 в диаграмата се появиха нови елементи. На първо място релейни контакти с имената “Relay Open”, “Relay Close”, “Relay Stop”.Лесно е да забележите, че първите два са свързани паралелно със съответните бутони на ръчния контролен панел, а нормално затворените контакти са „реле стоп“. последователно с бутона Stop. Следователно, по всяко време клапанът може да се управлява или чрез натискане на бутоните на ръка, или от управляващия блок (контролер), като се използват междинни релета. За да се опрости схемата, намотките на междинните релета не са показани.

В допълнение, на диаграмата се появи правоъгълник с надпис "Оптронен обмен." Той съдържа два канала, които позволяват напрежението от крайните превключватели на механизма на МСП, а това е 220V, да се преобразува в нивото на сигнала на контролера, както и да се извърши галванична изолация от електрическата мрежа.

Диаграмата показва, че входовете на кръстовищата на оптрона са свързани директно към микропревключвателите S1 и S2 на ICP механизма. Ако клапанът е в средно положение (частично отворен), и двата микропревключвателя са затворени и има напрежение 220 V на двата входа на кръстовищата на оптрона. В този случай изходните транзистори и на двата канала ще бъдат в отворено състояние.

Когато клапанът е напълно отворен, микропревключвателят S1 е отворен, няма напрежение на входа на изолационния канал на оптрона, така че изходният транзистор на един канал ще бъде затворен. Същото може да се каже и за работата на микропревключвателя S2.

Принципна схема на един канал за изолиране на оптрони е показана на фигура 4.

Фигура 4. Схематична диаграма на един канал на оптрона

Описание на схемата

Входното напрежение през резистора R1 и кондензатора С1 се коригира от диодите VD1, VD2 и зарежда кондензатора С2. Когато напрежението през кондензатора C2 достигне разрушаващото напрежение на стабилизиращия диод VD3, кондензаторът C3 се зарежда и чрез резистора R3 „свети“ светодиодът на оптрона V1, което води до отваряне на транзистора на оптрона и заедно с него изходния транзистор VT1. Изходният транзистор е свързан към входа на контролера чрез разединителен диод VD4.

Няколко думи за предназначението и видовете части.

Кондензаторът C1 работи като не-ватов резистор. Капацитетът й ограничава входния ток. Резисторът R1 е проектиран да ограничи тока на натиск в момента на затваряне на микропревключвателите S1, S2.

Резисторът R2 предпазва кондензатора С2 от повишено напрежение в случай на отваряне в диодна верига VD3 на Зенер.

Като диод на Зенер VD3 се използва KC515 със стабилизационно напрежение 15V. На това ниво зарядното напрежение на кондензатора С4 е ограничено и съответно токът през светодиода на оптрона V1.

AOT128 беше използван като оптрон V1. 100 kOhm резистор R5 остава затворен фототранзистор с оптрони при липса на LED осветление.

Ако вместо домашния оптоблок AOT128 използваме внесения му аналогов 4N35 (въпреки че това все още е въпрос, кой от тях е аналог?), Тогава резисторът R5 трябва да бъде поставен с номинална стойност 1MΩ. В противен случай буржоазният оптрон просто няма да работи: 100 KOhm ще затворят фототранзистора толкова здраво, че вече няма да е възможно да го отворите.

Изходният етап на транзистора KT315 е проектиран да работи с ток от 20 mA. Ако имате нужда от по-голям изходен ток, можете да използвате по-мощен транзистор, като KT972 или KT815.

Схемата е доста проста, надеждна в експлоатация и не е капризна при пускането в експлоатация. Можете дори да кажете, че не се нуждае от корекция.

Най-лесно е да проверите работата на платката, като приложите мрежово напрежение 220V директно от контакта към входа. Към изхода свържете светодиода през резистор от около един кило-ом и приложете 12V захранване. В този случай светодиодът трябва да светне. Ако изключите напрежението 220V, тогава светодиодът трябва да изгасне.

Фиг. 5. Външен вид на готовия плот с оптоелектронна изолация

Фигура 5 показва появата на завършена платка, съдържаща четири канала с опто-съединител. Входните и изходните сигнали са свързани с помощта на клемните блокове, инсталирани на платката. плащане направени по лазерна технология за гладене, защото е направено за неговото производство.За няколко години експлоатация на практика нямаше повреди.

Борис Аладишкин