Információ bevitele a vezérlőbe optocsatolók segítségével

A cikk leírja, hogy az optocsatoló cserélésével miként lehet 220 V-os diszkrét információt bevinni a vezérlőbe. A gyakorlati séma rendelkezésre áll bármilyen elektromos laboratóriumban történő előállításhoz.

A technológiai folyamatok során gyakran ellenőrizni kell a gépi mechanizmusok mozgó alkatrészeinek helyzetét. E célból különféle kivitelű és működési alapelvekhez tartozó kapcsolókat fejlesztettek ki és alkalmaztak sikeresen.

A legegyszerűbb kialakítás és működési elv természetesen a hagyományos mechanikus érintkező típusú kapcsolók: mechanikus karok rendszerén keresztül, és gyakran a bütyköket vezérlő fogaskerekek teljes rendszerén keresztül egy elektromos érintkező zárva van, ami a mechanizmus végső vagy kezdő helyzetét jelentheti.

Az érintkező végálláskapcsolók mellett, vagy mivel ezeket röviden végálláskapcsolónak nevezik, az érintés nélküli végálláskapcsolók is széles körben elterjedtek. E család tipikus képviselője a BVK típusú végálláskapcsolók. Sokféle módosítás van, ezért a számokat a BVK betűk után helyezzük el.

Munkájuk a szabályozott relaxációs generátor elvén alapul. Amikor egy fémlemez belép egy ilyen végkapcsoló résébe, a generáció leáll és a kimeneti relé kiold. Természetesen a fent említett lemez a mechanizmus azon részén helyezkedik el, amelynek helyzetét ellenőrizni kell. Az ilyen pótkocsi megjelenését az 1. ábra mutatja.

1. ábra: BVK közelségkapcsoló

A relaxációs generátoron alapuló érzékelőkön kívül indukciós, kapacitív, optikai, ultrahangos és egyéb típusú szenzorokat is használnak. De az érzékelők ilyen sokfélesége és működési elve ellenére a szokásos érintkező végálláskapcsolók nem veszítik el pozíciójukat, és túl korai lenne ezeket elvetni.

Gyakran az érintkezőkapcsolóval ellátott mechanizmusok szerepelnek a vezérlők irányítása alatt működő automatizált rendszerekben. Ebben az esetben a mechanizmus helyzetével kapcsolatos információkat továbbítani kell annak a vezérlőnek, amely ellenőrzi a mechanizmus működését.

Ezen mechanizmusok egyike a leggyakoribb vízszelep. Példája alapján megvizsgáljuk, hogyan továbbíthatja helyzetéről szóló információkat az adatkezelő felé. Ez legegyszerűbben és megbízhatóan az optocsatoló elszigetelésével történik. Ezt a cikk tárgyalja.

A tévében gyakran megmutatják, hogy egy munkavállaló egy nagy szeleppel nagy lendkerékkel forog, bezárva a gáz vagy az olaj áramlását. Ezért sokan még azt sem gyanítják, hogy a szelepeket nemcsak gépesítették, villanymotorokkal látják el, hanem a különféle automatikus vezérlőrendszerekbe is beépítették.

A 2. ábra egy egyszerűsített szelepvezérlő áramkört mutat.

2. ábra. Egyszerűsített szelepvezérlő áramkör

Az ábra hangerejének csökkentése érdekében a villamos motort és magát az elektromos motort vezérlő tényleges áramérintkezőket, valamint a különféle védőelemeket, például megszakítókat és hőreléket nem mutatjuk be. Végül is a hagyományos megfordítható mágneses indítóberendezés jól ismert minden villanyszerelő számára. És hányszor kellett kijavítani a hibát egy gomb megnyomásával a "teplushka" -on !!! De mégis el kell magyarázni az áramkör egyes elemeinek célját.

Az ábra a K1, K2 mágneses indítók tekercseit mutatja. A K1 bekapcsolásakor a szelep kinyílik, és a K2 bekapcsolásakor bezáródik, amint azt a tekercsek közelében levő feliratok jelzik. Az ábrán látható indítótekercsek névleges feszültsége 220 V.

Általában - a Z2 és a K1 zárt érintkezők alapvető megoldást jelentenek minden hátrameneti indító-blokkoláshoz: amikor az egyik indító be van kapcsolva, a másik nem képes bekapcsolni.

A szelep kinyitása vagy bezárása az ábrán látható megfelelő gombok megnyomásával kezdődik. A gombok elengedése után az önindító bekapcsolt állapotban marad a saját érintkezőjével (blokk - érintkező). Ezt az üzemmódot önellátásnak nevezzük. A diagramban ezek általában nyitott K1 és K2 érintkezők.

Az ábrán ezeknél az érintkezőknél kissé magasabb egy téglalap, amelyen belül vannak az érintkezők és a „KKV mechanizmus” felirat. Ez egy helyzetjelző mechanizmus (ICP). Sémánkban a szelep középső helyzetben van, tehát az S1 és S2 érintkezők zárva vannak, így bármilyen indítót be lehet kapcsolni, mind nyitva, mind zárva.

A kkv mechanizmusa olyan sebességváltó, amely a munkatest több fordulatú löketét, ebben az esetben a szelep csavarpárját, a tengely szögmozgássá alakítja a bütykökkel. A kkv-k modelljétől függően ez a szög 90 ... 225 fok lehet. A sebességváltó áttételi aránya bármilyen lehet az ügyfelek kérésére, ami lehetővé teszi a bütykök helyzetének legpontosabb beállítását.

A tengelyen elhelyezkedő bütykök a kívánt szögbe forgathatók és rögzíthetők. Ennek köszönhetően a mikrokapcsolók különféle működési pillanatokat szerezhetnek. A mi rendszerünkben ez S1 ... S4. A kkv-k néhány módosítása, a mikrokapcsolók mellett, tartalmaz egy kimeneti indukciós érzékelőt is analóg jel a tengely forgásszögéről. Általános szabály, hogy ez egy 4 ... 20 mA tartományú áramjel. De ezt a jelet itt nem vesszük figyelembe.

Most térjünk vissza a rendszerünkhöz. Tegyük fel, hogy megnyomtuk a nyitó gombot. Ebben az esetben a szelep nyitni kezd, és addig nyílik, amíg az S1 mikrokapcsoló az ICP mechanizmusban működik. (Természetesen, ha először nem nyomja meg a stop gombot). Kikapcsolja a K1 indítótekercset, és a szelep leáll.

Ha a mechanizmus ebben a helyzetben van, akkor a megnyitás gomb megnyomásával a K1 indító nem tudja bekapcsolni. Ebben az esetben az elektromotor bekapcsolódását csak a gomb megnyomásával lehet bezárni. A bezárás addig folytatódik, amíg az S2 mikrokapcsoló aktiválódik. (Vagy amíg a "Stop" gombra nem kattint).

A szelep nyitását és bezárását bármikor meg lehet állítani a stop gomb megnyomásával.

Mint fentebb említettem, a szelep nem működik önmagában, „megnyomtak egy gombot és elmentek”, de beléphetnek az automatizálási rendszerbe. Ebben az esetben valahogy tájékoztatni kell a vezérlőegységet (vezérlőt) a szelep helyzetéről: nyitva, zárva, közbenső helyzetben.

Ennek legegyszerűbb módja további kapcsolattartók használata, amelyek egyébként már rendelkezésre állnak a kkv-kban. A diagramban ezek az S3 és S4 érintkezők szabadon maradnak. Csak ebben az esetben vannak további kellemetlenségek és költségek. Először is, ez az, hogy további vezetékeket és további vezetékeket kell elvégezni. És ez többletköltség.

További kellemetlenségek az a tény, hogy további bütyköket kell konfigurálnia. Ezek a bütykök tájékoztató jellegűek. Sémánkban ezek az S3 és az S4. A teljesítmény szempontjából (az ábrán ez az S1 és S2) nagyon pontosan kell konfigurálni: például az információs pótkocsi azt mondja a vezérlőnek, hogy a szelep már bezárt és a vezérlő egyszerűen kikapcsolja a szelepet. És még mindig nem érte el a felét!

Ezért a 3. ábra bemutatja, hogyan lehet információt szerezni a szelep helyzetéről a tápkapcsolatok segítségével. Erre a célra optocsatlakozók használhatók.

3. ábra

A 2. ábrához képest új elemek jelentek meg a diagramban. Először is relé érintkezők „Relay Open”, „Relay Close”, „Relay Stop” nevekkel.Könnyű észrevenni, hogy az első kettő párhuzamosan van csatlakoztatva a kézi vezérlőpult megfelelő gombjaival, és az általában zárt érintkezők „relé stop”. egymás után a Stop gombbal. Ezért a szelepet bármikor a gombok kézzel történő megnyomásával, vagy a vezérlőegységről (vezérlő) közbenső relék segítségével bármikor vezérelheti. Az áramkör egyszerűsítése érdekében a közbenső relék tekercseit nem tüntettük fel.

Ezenkívül egy téglalap jelenik meg a diagramon az "Optocsatoló cseréje" felirattal. Két csatornát tartalmaz, amelyek lehetővé teszik a KK-mechanizmus végálláskapcsolóinak feszültségét, ez pedig 220 V, a vezérlő jelszintjé történő átalakítására, valamint az energiahálózat galvanikus leválasztására.

A diagram azt mutatja, hogy az optocsatlakozók bemenetei közvetlenül kapcsolódnak az ICP mechanizmus S1 és S2 mikrokapcsolóihoz. Ha a szelep középső helyzetben van (részben nyitva), akkor mindkét mikrokapcsoló zárva van, és az optocsatoló csatlakozásainak mindkét bemenetén 220 V feszültség van. Ebben az esetben mindkét csatorna kimeneti tranzisztorjai nyitott állapotban vannak.

Amikor a szelep teljesen nyitva van, az S1 mikrokapcsoló nyitva van, nincs feszültség az optocsatoló elszigetelő csatorna bemenetén, tehát az egyik csatorna kimeneti tranzisztorja bezáródik. Ugyanez mondható el az S2 mikrokapcsoló működéséről.

Az egyik optocsatoló leválasztó csatorna vázlatos ábrája a 4. ábrán látható.

4. ábra: Egy optocsatoló csatorna vázlatos rajza

Az áramköri rajz leírása

Az R1 ellenálláson és a C1 kondenzátoron keresztüli bemeneti feszültséget a VD1, VD2 diódák egyenirányítják és a C2 kondenzátort töltik. Amikor a C2 kondenzátoron keresztüli feszültség eléri a VD3 zener-dióda bontási feszültségét, a C3 kondenzátort feltöltik, és az R3 ellenálláson keresztül „világít” az V1 optocsatoló LED, amely az optocsatoló tranzisztorának, és ezzel együtt a VT1 kimeneti tranzisztornak a kinyílásához vezet. A kimeneti tranzisztor a vezérlő bemenetéhez a VD4 szétkapcsoló diódán keresztül kapcsolódik.

Néhány szó az alkatrészek céljáról és típusairól.

A C1 kondenzátor nem watt ellenállásként működik. Kapacitása korlátozza a bemeneti áramot. Az R1 ellenállást úgy tervezték, hogy korlátozza a behatolási áramot az S1, S2 mikrokapcsolók zárásának pillanatában.

Az R2 ellenállás megvédi a C2 kondenzátort a megnövekedett feszültségtől a VD3 Zener-diodiáramkör szakadása esetén.

VD3 Zener-diódaként 15 V stabilizációs feszültségű KC515-et használnak. Ezen a szinten a C4 kondenzátor töltési feszültsége korlátozott, és ennek megfelelően a V1 optocsatoló LED-jén átáramló áram.

A112 optocsatolóként AOT128-at használták. Az R5 100 kOhm ellenállást zárva tartja optocsatoló fototranzisztor LED megvilágítás hiányában.

Ha a hazai AOT128 optocsatoló helyett az importált analóg 4N35-et használjuk (bár ez még mindig kérdés, melyikük analóg?), Akkor az R5 ellenállást 1MΩ névleges értékre kell helyezni. Ellenkező esetben a polgári optocsatoló egyszerűen nem fog működni: 100 KOhm annyira szorosan zárja be a fototranzisztorot, hogy már nem lehet kinyitni.

A KT315 tranzisztor kimeneti fokozatát 20 mA árammal való működésre tervezték. Ha nagyobb kimeneti áramra van szüksége, használhat egy erősebb tranzisztort, például a KT972 vagy a KT815.

A rendszer meglehetősen egyszerű, működik megbízhatóan, és az üzembe helyezés során nem szeszélyes. Még azt is mondhatjuk, hogy nem kell beállítania.

A legegyszerűbb a tábla működését ellenőrizni egy 220 V-os hálózati feszültség alkalmazásával közvetlenül a kimenetről a bemenetre. A kimenethez csatlakoztassa a LED-et körülbelül egy kiló ohm ellenálláson keresztül, és csatlakoztassa a 12 V-os tápegységet. Ebben az esetben a LED-nek világítania kell. Ha kikapcsolja a 220 V feszültséget, akkor a LED-nek kialszik.

Ábra. 5. A kész lemez megjelenése optoelektronikus szigeteléssel

Az 5. ábra egy kész opcionális kártya megjelenését mutatja, amely négy opto-csatoló csatornát tartalmaz. A bemeneti és a kimeneti jeleket a táblára felszerelt sorkapcsokkal kell összekötni. fizetés Lézervasalási technológiával készült, mert a gyártás céljából készítették.A működés több éve gyakorlatilag nem volt hiba.

Boris Aladyshkin