Tietojen syöttäminen ohjaimeen optoerottimien avulla

Artikkelissa kuvataan, kuinka optoerottimien vaihtojen avulla erillisen tiedon syöttämiseen ohjaimeen 220 V: n tasolla, käytännöllinen kaavio on saatavana tuottamiseksi missä tahansa sähkölaboratoriossa.

Teknologisissa prosesseissa on usein tarpeen valvoa koneistojen liikkuvien osien sijaintia. Tätä tarkoitusta varten on kehitetty ja onnistuneesti sovellettu erilaisia ​​malleja ja toimintaperiaatteita koskevia rajakytkimiä.

Suunnittelussa ja toimintaperiaatteessa yksinkertaisimmat ovat tietysti tavanomaiset mekaaniset kosketintyyppiset kytkimet: mekaanisten vipujen järjestelmän ja usein nokkaa ohjaavan koko hammaspyöräjärjestelmän kautta sähkökosketin suljetaan, mikä voi tarkoittaa mekanismin lopullista tai lähtöasentoa.

Kosketusrajakytkimien lisäksi, tai kuten niitä kutsutaan lyhyesti rajakytkimiksi, kosketuksettomat rajakytkimet ovat yleisiä. Tyypillinen tämän perheen edustaja ovat BVK-tyyppiset rajakytkimet. Muunnelmia on paljon, joten numerot laitetaan kirjainten BVK jälkeen.

Heidän työnsä perustuu hallitun rentoutumisgeneraattorin periaatteeseen. Kun metallilevy menee tällaisen päätykytkimen rakoon, sukupolvi pysähtyy ja lähtörele laukeaa. Edellä mainittu levy on luonnollisesti sijoitettu mekanismin siihen osaan, jonka sijaintia on valvottava. Tällaisen perävaunun ulkonäkö on esitetty kuvassa 1.

Kuva 1. BVK-lähestymiskytkin

Rentoutumisgeneraattoriin perustuvien antureiden lisäksi käytetään induktio-, kapasitiivisia, optisia, ultraääni- ja muun tyyppisiä antureita. Mutta huolimatta niin monenlaisista anturityypeistä ja niiden toimintaperiaatteista, tavalliset kosketinrajakytkimet eivät menetä asemiaan, ja on liian aikaista hylätä ne.

Usein kosketinkytkimet sisältävät mekanismit automaattisissa järjestelmissä, jotka toimivat ohjaimien ohjauksessa. Tässä tapauksessa tiedot mekanismin sijainnista tulisi lähettää ohjaimelle, joka ohjaa tämän mekanismin toimintaa.

Yksi näistä mekanismeista on yleisin vesiventtiili. Hänen esimerkin avulla pohdimme kuinka siirtää tietoja hänen asemastaan ​​rekisterinpitäjälle. Tämä tehdään yksinkertaisimmin ja luotettavasti käyttämällä optoerottimen eristystä. Tätä käsitellään tässä artikkelissa.

Melko usein meille esitetään televisiossa kuinka työntekijä kääntää suuren vauhtipyörän suurella venttiilillä ja sulkee kaasun tai öljyn virtauksen. Siksi monet eivät edes epäile, että venttiilit eivät ole vain mekanisoituja, varustettuja sähkömoottoreilla, vaan myös sisältyvät erilaisiin automaattisiin ohjausjärjestelmiin.

Kuvio 2 esittää yksinkertaistettua venttiilin ohjauspiiriä.

Kuva 2. Yksinkertaistettu venttiilin ohjauspiiri

Kuvion äänenvoimakkuuden pienentämiseksi varsinaisia ​​sähkömoottoria ja itse sähkömoottoria ohjaavia tehokontakteja, samoin kuin erilaisia ​​suojaelementtejä, kuten katkaisijoita ja lämpöreleitä, ei ole esitetty. Loppujen lopuksi tavanomaisen käännettävän magneettisen käynnistimen laite on jokaiselle sähköasentajalle hyvin tiedossa. Ja kuinka monta kertaa vika on korjattava painamalla vain painiketta "teplushka" !!! Mutta silti, joidenkin piirin elementtien tarkoitus on selitettävä.

Kaavio näyttää magneettisten käynnistimien K1, K2 kelat. Kun K1 kytketään päälle, venttiili aukeaa ja kun K2 kytketään päälle, se sulkeutuu, kuten kelojen lähellä olevat merkinnät osoittavat. Kaaviossa esitetyt käynnistyskelat ovat nimellisjännitettä 220 V.

Normaalisti suljetut koskettimet K2 ja K1 ovat vakioratkaisu kaikille peruutuskäynnistimien estämiselle: kun yksi käynnistin on päällä, toinen ei voi käynnistyä.

Venttiilin avaaminen tai sulkeminen alkaa painamalla vastaavia kuvassa näkyviä painikkeita. Painikkeiden vapauttamisen jälkeen käynnistin pidetään päällä olevassa tilassa omalla koskettimellaan (lohko - kontakti). Tätä toimintatapaa kutsutaan itsesyöttöksi. Kaaviossa nämä ovat yleensä avoimia koskettimia K1 ja K2.

Hieman korkeampi kuin nämä kosketimet kaaviossa on suorakulmio, jossa kosketinpinnat ovat sisäpuolella ja merkintä ”PK-mekanismi”. Tämä on paikannusmekanismi (ICP). Kaaviomme mukaan venttiili on keskiasennossa, joten koskettimet S1 ja S2 ovat kiinni, jolloin voit käynnistää minkä tahansa käynnistimen sekä avaamiseen että sulkemiseen.

Pk-yrityksen mekanismi on vaihdelaatikko, joka muuntaa työkappaleen kierrostahdin, tässä tapauksessa venttiilin ruuviparin, akselin kulmaksi liikkumisena nokkajen kanssa. Pk-yritysten mallista riippuen tämä kulma voi olla 90 ... 225 astetta. Vaihteiston välityssuhde voi olla mikä tahansa asiakkaiden pyynnöstä, mikä antaa sinun tarkimmin säätää nokkajen sijaintia.

Akselilla olevat nokat voidaan kääntää haluttuun kulmaan ja kiinnittää. Tästä johtuen on mahdollista saada aikaan erilaisia ​​mikroliittimien toimintamomentteja. Järjestelmässämme tämä on S1 ... S4. Jotkut pk-yritysten muunnokset, mikrokytkinten lisäksi, sisältävät induktioanturin, joka tuottaa analoginen signaali akselin pyörimiskulmasta. Pääsääntöisesti tämä on virtasignaali alueella 4 ... 20 mA. Mutta emme harkitse tätä signaalia täällä.

Palataanpa nyt takaisin järjestelmäämme. Oletetaan, että auki-painiketta on painettu. Tässä tapauksessa venttiili alkaa avautua ja aukeaa, kunnes mikrokytkin S1 toimii ICP-mekanismissa. (Ellei tietenkään pysäytä-painiketta paineta ensin). Hän poistaa käynnistyskelan K1 virran ja venttiili lopettaa avautumisen.

Jos mekanismi on tässä asennossa, K1-käynnistin ei voi käynnistyä painamalla avointa painiketta. Ainoa asia, joka voi aiheuttaa sähkömoottorin käynnistymisen tässä tilanteessa, on painikkeen painaminen venttiilin sulkemiseksi. Sulkeminen jatkuu, kunnes mikrokytkin S2 aktivoituu. (Tai kunnes napsautat "Stop").

Sekä venttiilin avaaminen että sulkeminen voidaan pysäyttää milloin tahansa painamalla pysäytyspainiketta.

Kuten edellä mainittiin, venttiili ei toimi yksinään, "he painasivat painiketta ja lähti", mutta voivat päästä automaatiojärjestelmään. Tässä tapauksessa on tarpeen jotenkin ilmoittaa ohjausyksikölle (ohjaimelle) venttiilin asennosta: avoin, kiinni, väliasennossa.

Helpoin tapa tehdä tämä on käyttää ylimääräisiä kontakteja, joita muuten ovat jo saatavilla pk-yrityksissä. Kaaviossa nämä ovat koskettimet S3 ja S4, jotka on jätetty vapaaksi. Vain tässä tapauksessa on lisähaittoja ja -kustannuksia. Ensinnäkin tämä on, että lisäjohdot ja lisäjohdot on suoritettava. Ja tämä on lisäkustannus.

Lisäongelmia johtuu siitä, että sinun on määritettävä lisäkamerat. Näitä kameroita kutsutaan informatiivisiksi. Järjestelmässämme nämä ovat S3 ja S4. Voiman suhteen (kaaviossa ne ovat S1 ja S2) ne on konfiguroitava erittäin tarkasti: esimerkiksi informaatiotraileri kertoo ohjaimelle, että venttiili on jo suljettu ja ohjain yksinkertaisesti sammuttaa venttiilin. Ja hän ei ole vieläkään saavuttanut puolta!

Siksi kuvio 3 näyttää kuinka saada venttiilin sijainnista tietoa tehokoskettimien avulla. Tätä tarkoitusta varten voidaan käyttää optoerottimen liitoskohtia.

Kuvio 3

Kuvioon 2 verrattuna, kaavioon on ilmestynyt uusia elementtejä. Ensinnäkin se relekoskettimet nimillä “Relay Open”, “Relay Close”, “Relay Stop”.On helppo huomata, että kaksi ensimmäistä on kytketty yhdensuuntaisesti käsiohjauspaneelin vastaavien painikkeiden kanssa ja normaalisti suljetut koskettimet ovat “relepysäytys”. peräkkäin Stop-painikkeella. Siksi venttiiliä voidaan milloin tahansa ohjata joko painikkeilla käsin tai ohjausyksiköstä (ohjaimesta) välireleillä. Piirin yksinkertaistamiseksi välireleiden kelaja ei ole esitetty.

Lisäksi kaavioon ilmestyi suorakulmio, jossa oli merkintä "Optocoupler interchanges". Se sisältää kaksi kanavaa, jotka mahdollistavat jännitteen pk-mekanismin rajakytkimistä, ja tämä on 220 V, muuntaa ohjaimen signaalitasoon samoin kuin suorittamaan galvaanisen eristyksen sähköverkosta.

Kaavio osoittaa, että optoerottimien liitännät on kytketty suoraan ICP-mekanismin mikrokytkimiin S1 ja S2. Jos venttiili on keskiasennossa (osittain auki), molemmat mikrokytkimet ovat kiinni ja optoeristysliitosten molemmissa tuloissa on 220 V. Jännite on tällöin molempien kanavien lähtötransistorit avoimessa tilassa.

Kun venttiili on täysin auki, mikrokytkin S1 on auki, optoerottimen erotuskanavan sisääntulossa ei ole jännitettä, joten yhden kanavan lähtötransistori suljetaan. Sama voidaan sanoa mikrokytkimen S2 toiminnasta.

Kaavio yhdestä optoerottimen erotuskanavasta on esitetty kuvassa 4.

Kuva 4. Kaavio yhdestä optoerottimen kanavasta

Kytkentäkaavion kuvaus

Tulojännite vastuksen R1 ja kondensaattorin C1 kautta tasasuuntataan diodeilla VD1, VD2 ja lataa kondensaattorin C2. Kun kondensaattorin C2 yli oleva jännite saavuttaa zener-diodin VD3 hajoamisjännitteen, kondensaattori C3 latautuu ja vastuksen R3 kautta "syttyy" optoerottimen LED V1, joka johtaa optoerottimen transistorin avautumiseen, ja yhdessä sen kanssa lähtötransistorin VT1 kanssa. Lähtötransistori on kytketty ohjaimen tuloon erotusdiodin VD4 kautta.

Muutama sana osien tarkoituksesta ja tyypeistä.

Kondensaattori C1 toimii ei-wattisena vastuksena. Sen kapasitanssi rajoittaa tulovirtaa. Vastus R1 on suunniteltu rajoittamaan sisäänvirtausvirtaa mikrokytkinten S1, S2 sulkemishetkellä.

Vastus R2 suojaa kondensaattoria C2 lisääntyneeltä jännitteeltä, mikäli Zener-diodipiirissä VD3 on aukko.

Zener-diodina VD3 käytetään KC515: tä, jonka vakautusjännite on 15 V. Tällä tasolla kondensaattorin C4 varausjännite on rajoitettu ja vastaavasti virran optoerottimen V1 LEDin läpi.

AOT128: ta käytettiin optoerottimena V1. 100 kOhm vastus R5 pysyy kiinni optoerottimen fototransistori LED-valaistuksen puuttuessa.

Jos kotimaisen AOT128-optoerottimen sijasta käytämme sen tuontia analogista 4N35 (vaikka tämä on vielä kysymys, mikä niistä on analoginen?), Niin vastus R5 tulisi asettaa nimellisarvoon 1MΩ. Muutoin porvarillinen optoerotin ei yksinkertaisesti toimi: 100 KOhm sulkee fototransistorin niin tiukasti, että sitä ei enää voida avata.

KT315-transistorin lähtöaste on suunniteltu toimimaan 20 mA virralla. Jos tarvitset suuremman lähtövirran, voit käyttää tehokkaampaa transistoria, kuten KT972 tai KT815.

Järjestelmä on melko yksinkertainen, luotettava toiminnassa eikä ole kapinoiva käyttöönoton yhteydessä. Voit jopa sanoa, että sitä ei tarvitse säätää.

Kortin toiminta on helpointa tarkistaa asettamalla 220 V: n verkkojännite suoraan pistorasiasta tuloon. Liitä ulostuloon LED-valo noin yhden kilo-ohmin vastuksen kautta ja kytke 12 V: n virtalähde. Tässä tapauksessa LED-merkkivalon tulisi palaa. Jos katkaiset 220 V: n jännitteen, LED-merkkivalon on sammuva.

Kuva 5. Valmiin levyn ulkonäkö optoelektronisella eristyksellä

Kuvio 5 esittää viimeistellyn levyn, joka sisältää neljä optokytkentäkanavaa, ulkonäön. Tulo- ja lähtösignaalit kytketään kortille asennettujen liittimien avulla. maksu valmistettu laser - silitystekniikalla, koska se tehtiin sen tuottamiseksi.Usean vuoden ajan virheitä ei ollut käytännössä.

Boris Aladyshkin