Introducció d'informació al controlador mitjançant optoparells

L'article descriu com, mitjançant intercanvis de optocoppiador, per introduir informació discreta amb un nivell de 220 V al controlador, hi ha un esquema pràctic per a la producció a qualsevol laboratori elèctric.

En els processos tecnològics, sovint és necessari controlar la posició de les parts mòbils dels mecanismes de maquinària. A aquests efectes, s’han desenvolupat i aplicat amb èxit els interruptors de límits de diversos dissenys i principis de funcionament.

Els més senzills en disseny i principi de funcionament, per descomptat, són els interruptors convencionals de tipus mecànic de contacte: mitjançant un sistema de palanques mecàniques, i sovint tot un sistema d’engranatges que impulsen les lleves, es tanca un contacte elèctric, cosa que pot significar la posició final o inicial del mecanisme.

A més dels interruptors de límit de contacte, o com s’anomenen breument interruptors de límit, els interruptors de límit sense contacte són molt generalitzats. Un representant típic d'aquesta família són els interruptors límit del tipus BVK. Hi ha moltes modificacions, per tant, els números es posen després de les lletres BVK.

El seu treball es basa en el principi d’un generador de relaxació controlada. Quan una placa metàl·lica entra en el buit d'un interruptor final, la generació s'atura i el relé de sortida es dispara. Naturalment, la placa esmentada es troba a la part del mecanisme, la posició de la qual s’ha de controlar. L’aparició d’un tal tràiler es mostra a la figura 1.

Figura 1. Interruptor de proximitat BVK

A més de sensors basats en el generador de relaxació, s’utilitzen sensors d’inducció, capacitius, òptics, ultrasònics i altres tipus. Però, malgrat una varietat de tipus de sensors i els seus principis de funcionament, els interruptors de límit de contacte ordinaris no abandonen les seves posicions, i és massa aviat per acomiadar-los.

Sovint, els mecanismes amb commutadors de contacte s’inclouen en sistemes automatitzats que funcionen sota control dels controladors. En aquest cas, la informació sobre la posició del mecanisme s’ha de transmetre al controlador que controla el funcionament d’aquest mecanisme.

Un d’aquests mecanismes és la vàlvula d’aigua més comuna. Utilitzant el seu exemple, considerarem com transferir informació sobre la seva posició al controlador. Això es realitza de manera més senzilla i fiable mitjançant l’aïllament de l’optoupler. Això es tractarà en aquest article.

Molt sovint, se'ns mostra a la televisió com un treballador gira un volant gran a una vàlvula gran, bloquejant el flux de gas o petroli. Per tant, molts ni tan sols sospiten que les vàlvules no estiguin només mecanitzades, equipades amb motors elèctrics, sinó que també s’incloguin en diversos sistemes de control automàtic.

La figura 2 mostra un circuit de control de vàlvules simplificat.

Figura 2. Un circuit de control de vàlvules simplificat

Per tal de reduir el volum de la figura, no es mostren els contactes de potència reals que controlen el motor elèctric i el propi motor elèctric, així com diversos elements de protecció, com els disjuntors i els relés tèrmics. Al capdavall, tots els electricistes coneixen bé el dispositiu d'un arrencador magnètic reversible convencional. I quantes vegades ha hagut de solucionar el mal funcionament només prement un botó al "teplushka" !!! Però tot i així, caldrà explicar la finalitat d'alguns elements del circuit.

El diagrama mostra les bobines dels arrencadors magnètics K1, K2. Quan s’encén K1, la vàlvula s’obre i quan s’encén K2 es tanca, tal com indiquen les inscripcions properes a les bobines. Les bobines d'arrencada que es mostren al diagrama tenen una potència de 220V.

Els contactes tancats normalment K2 i K1 són la solució estàndard per a qualsevol bloqueig d’inici inversor: quan un arrencador està en marxa, l’altre no podrà activar-se.

L'obertura o el tancament de la vàlvula comença prement els corresponents botons que es mostren al diagrama. Després de deixar anar els botons, l’arrencador es manté en estat actiu mitjançant el seu propi contacte (bloc - contacte). Aquest mode de funcionament s’anomena autoalimentació. Al diagrama, es tracta de contactes oberts K1 i K2 normalment.

Una mica superior a aquests contactes del diagrama es troba un rectangle amb els contactes a dins i la inscripció “Mecanisme de la PIME”. Es tracta d’un mecanisme de senyalització de posició (ICP). Al nostre esquema, la vàlvula es troba en la posició mitjana, de manera que els contactes S1 i S2 es tanquen, cosa que permet encendre qualsevol arrencador, tant per obrir com per tancar.

El mecanisme de la PIME és una caixa de canvis que converteix la cursa de diversos girs del cos de treball, en aquest cas la parella de cargols de la vàlvula, en moviment angular de l’eix amb les lleves. Segons el model de pimes, aquest angle pot ser de 90 ... 225 graus. La relació d’engranatges de la caixa de canvis pot ser qualsevol a petició dels clients, cosa que permet ajustar amb més precisió la posició de les lleves.

Les lleves situades a l’eix es poden girar a l’angle desitjat i fixar-les. Degut a això, és possible obtenir diversos moments d’operació de microinterruptors. Al nostre esquema, es tracta de S1 ... S4. Algunes modificacions de les pimes, a més de microinterruptors, contenen un sensor d’inducció que surt senyal analògic sobre l’angle de gir de l’eix. Com a regla general, es tracta d’un senyal actual en l’interval de 4 ... 20 mA. Però no considerarem aquest senyal aquí.

Ara tornem al nostre esquema. Suposem que s’ha pres el botó obert. En aquest cas, la vàlvula començarà a obrir-se i s’obrirà fins que el microinterruptor S1 funcioni en el mecanisme ICP. (A menys que, per descomptat, primer es premi el botó de parada). Desactivarà la bobina d'arrencada K1 i la vàlvula deixarà d'obrir-se.

Si el mecanisme es troba en aquesta posició, premeu el botó obert, l’arrencador K1 no es podrà activar. L’únic que pot fer que el motor elèctric s’encengui en aquesta situació és prémer el botó per tancar la vàlvula. El tancament continuarà fins que s’activi el microinterruptor S2. (O fins que feu clic a "Atura").

Tant l'obertura com el tancament de la vàlvula es poden aturar en qualsevol moment prement el botó d'aturada.

Com s'ha esmentat anteriorment, la vàlvula no funciona pel seu compte, "van prémer un botó i van sortir a l'esquerra", però poden entrar al sistema d'automatització. En aquest cas, cal informar d’alguna manera a la unitat de control (controlador) de la posició de la vàlvula: oberta, tancada, en posició intermèdia.

La manera més senzilla de fer-ho és utilitzar contactes addicionals que, de passada, ja estan disponibles a les pimes. Al diagrama, es tracta de contactes S3 i S4 deixats lliures. Només en aquest cas hi ha inconvenients i despeses addicionals. En primer lloc, és que cal dur a terme cables addicionals i fils addicionals. I aquest és un cost addicional.

Es produeixen inconvenients addicionals al fet que heu de configurar lleves addicionals. Aquestes lleves s’anomenen informatives. Al nostre esquema, es tracta de S3 i S4. Pel que fa a la potència (al diagrama es tracta de S1 i S2) s’han de configurar amb molta precisió: per exemple, el tràiler d’informació indica al controlador que la vàlvula ja s’ha tancat i el controlador simplement apaga la vàlvula. I encara no ha arribat a la meitat!

Per tant, la figura 3 mostra com obtenir informació sobre la posició de la vàlvula mitjançant contactes de potència. Per a aquest propòsit, es poden utilitzar juntes d’optopaclosques.

Figura 3

En comparació amb la figura 2, al diagrama han aparegut nous elements. Primer de tot contactes del relé amb els noms “Relay Open”, “Close Relay”, “Stop Relé”.És fàcil notar que els dos primers estan connectats en paral·lel als corresponents botons del quadre de comandament manual i que els contactes normalment tancats són “Stop relé”. seqüencialment amb el botó Atura. Per tant, en qualsevol moment, la vàlvula es pot controlar ja sigui prement els botons a mà, o bé des de la unitat de control (controlador) mitjançant relés intermedis. Per simplificar el circuit, no es mostren bobines de relés intermedis.

A més, a la figura hi apareixia un rectangle amb la inscripció "Intercanvis entre optocupadors". Conté dos canals que permeten que la tensió dels interruptors límit del mecanisme SME, i això és de 220V, que es pugui convertir en el nivell de senyal del controlador, així com realitzar un aïllament galvànic de la xarxa elèctrica.

El diagrama mostra que les entrades de les unions de l’optopacoplàs estan connectades directament als microinterruptors S1 i S2 del mecanisme ICP. Si la vàlvula es troba en posició mitjana (parcialment oberta), els dos microinterruptors estan tancats i hi ha una tensió de 220 V. a les dues entrades de les juntes de l’optoplou.

Quan la vàlvula estigui totalment oberta, el microinterruptor S1 està obert, a l’entrada del canal d’aïllament de l’òptocupador no hi ha tensió, de manera que es tancarà el transistor de sortida d’un canal. Es pot dir el mateix sobre el funcionament del microinterruptor S2.

A la figura 4 es mostra un esquema esquemàtic d’un canal d’aïllament d’un optocoppiador.

Figura 4. Esquema esquemàtic d’un canal d’optouplou

Descripció del diagrama del circuit

La tensió d’entrada a través de la resistència R1 i el condensador C1 és rectificada pels díodes VD1, VD2 i carrega el condensador C2. Quan la tensió a través del condensador C2 arriba a la tensió d’avaria del díode zener VD3, el condensador C3 es carrega i a través de la resistència R3 “s’encén” el LED V1 d’optopoupler, que condueix a l’obertura del transistor d’optoupler, i amb ell el transistor de sortida VT1. El transistor de sortida es connecta a l’entrada del controlador mitjançant un díode de desacoblament VD4.

Unes quantes paraules sobre la finalitat i els tipus de peces.

El condensador C1 funciona com una resistència sense vatí. La seva capacitança limita el corrent d’entrada. La resistència R1 està dissenyada per limitar el corrent d’entrada en el moment de tancar els microinterruptors S1, S2.

La resistència R2 protegeix el condensador C2 de l’augment de la tensió en cas d’obertura al circuit de díodes Zener VD3.

Com a díode Zener VD3, s'utilitza KC515 amb un voltatge d'estabilització de 15V. En aquest nivell, la tensió de càrrega del condensador C4 és limitada i, en conseqüència, el corrent a través del LED de l’optoupler V1.

AOT128 es va utilitzar com a optòplomador V1. La resistència R5 de 100 kOhm es manté tancada fototransistor d’optoupler a falta d’il·luminació LED.

Si en comptes de l’optopoupler AOT128 domèstic, utilitzem el seu analògic importat 4N35 (tot i que encara es tracta, quina d’elles és l’analògic?), Aleshores s’hauria de posar la resistència R5 amb un valor nominal d’1MΩ. En cas contrari, l’optopplicador burgès simplement no funcionarà: 100 KOhm tancaran el fototransistor tan fermament que ja no serà possible obrir-lo.

L’estadi de sortida del transistor KT315 està dissenyat per funcionar amb un corrent de 20 mA. Si necessiteu un corrent de sortida més gran, podeu utilitzar un transistor més potent, com ara KT972 o KT815.

El sistema és bastant simple, fiable en el funcionament i no és capritxós per posar en marxa. Fins i tot es pot dir que no necessita ajust.

La manera més fàcil de comprovar el funcionament de la placa és aplicant una tensió de xarxa de 220V directament des de la presa de corrent. Connecteu un LED a través d’una resistència d’aproximadament un quilo-ohm a la sortida i apliqueu un voltatge de 12V. En aquest cas, el LED s’ha d’encendre. Si apagueu el voltatge de 220V, el LED s'ha d'apagar.

Fig. 5. Aparició del tauler acabat amb aïllament optoelectrònic

La figura 5 mostra l’aparició d’un tauler acabat que conté quatre canals optoacobladors. Els senyals d’entrada i sortida es connecten mitjançant els blocs terminals instal·lats a la placa. Comissió fabricat mitjançant tecnologia de planxa làser, perquè es va fer per a la seva producció.Durant diversos anys d’operació, pràcticament no hi va haver falles.

Boris Aladyshkin