Immissione di informazioni nel controller tramite accoppiatori ottici

L'articolo descrive come, utilizzando gli scambi di fotoaccoppiatori, per immettere informazioni discrete con un livello di 220 V nel controller, è disponibile uno schema pratico per la produzione in qualsiasi laboratorio elettrico.

Nei processi tecnologici, è spesso necessario controllare la posizione delle parti mobili dei meccanismi dei macchinari. A tal fine, sono stati sviluppati e applicati con successo interruttori di finecorsa di vari design e principi di funzionamento.

I più semplici nella progettazione e nel principio di funzionamento, naturalmente, sono interruttori di tipo a contatto meccanico convenzionale: attraverso un sistema di leve meccaniche e spesso un intero sistema di ingranaggi che guidano le camme, un contatto elettrico viene chiuso, il che può significare la posizione finale o iniziale del meccanismo.

Oltre ai finecorsa di contatto, o come vengono brevemente chiamati finecorsa, i finecorsa senza contatto sono molto diffusi. Un tipico rappresentante di questa famiglia sono i finecorsa di tipo BVK. Ci sono molte modifiche, quindi i numeri sono posti dopo le lettere BVK.

Il loro lavoro si basa sul principio di un generatore di rilassamento controllato. Quando una piastra metallica entra nello spazio vuoto di tale interruttore finale, la generazione si arresta e il relè di uscita scatta. Naturalmente, la suddetta piastra si trova su quella parte del meccanismo, la cui posizione deve essere controllata. L'aspetto di un simile trailer è mostrato nella Figura 1.

Figura 1. Interruttore di prossimità BVK

Oltre ai sensori basati sul generatore di rilassamento, vengono utilizzati sensori di induzione, capacitivi, ottici, ultrasonici e di altro tipo. Ma, nonostante una tale varietà di tipi di sensori e i loro principi di funzionamento, i finecorsa di contatto ordinari non rinunciano alle loro posizioni ed è troppo presto per licenziarli.

Spesso, i meccanismi con interruttori di contatto sono inclusi nei sistemi automatizzati che funzionano sotto il controllo dei controller. In questo caso, le informazioni sulla posizione del meccanismo dovrebbero essere trasmesse al controllore che controlla il funzionamento di questo meccanismo.

Uno di questi meccanismi è la valvola dell'acqua più comune. Usando il suo esempio, considereremo come trasferire al controller informazioni sulla sua posizione. Questo viene fatto in modo più semplice e affidabile usando l'isolamento dell'accoppiatore ottico. Questo sarà discusso in questo articolo.

Abbastanza spesso, ci viene mostrato in TV come un lavoratore gira un grande volano su una grande valvola, bloccando il flusso di gas o petrolio. Pertanto, molti non sospettano nemmeno che le valvole non siano solo meccanizzate, dotate di motori elettrici, ma incluse anche in vari sistemi di controllo automatico.

La Figura 2 mostra un circuito di controllo della valvola semplificato.

Figura 2. Un circuito di controllo della valvola semplificato

Al fine di ridurre il volume della figura, i contatti di potenza effettivi che controllano il motore elettrico e il motore elettrico stesso, nonché vari elementi di protezione, come interruttori automatici e relè termici, non vengono visualizzati. Dopotutto, il dispositivo di un avviatore magnetico reversibile convenzionale è ben noto a tutti gli elettricisti. E quante volte è stato necessario correggere il malfunzionamento semplicemente premendo un pulsante sul "teplushka" !!! Tuttavia, lo scopo di alcuni elementi del circuito dovrà essere spiegato.

Il diagramma mostra le bobine degli avviatori magnetici K1, K2. Quando K1 è acceso, la valvola si apre e quando K2 è acceso, si chiude, come indicato dalle iscrizioni vicino alle bobine. Le bobine di avviamento mostrate nel diagramma sono classificate per 220V.

I contatti normalmente chiusi K2 e K1 sono la soluzione standard per qualsiasi blocco di avviamento invertitore: quando un avviatore è acceso, l'altro non sarà in grado di accendersi.

L'apertura o la chiusura della valvola inizia premendo i pulsanti corrispondenti mostrati nel diagramma. Dopo aver rilasciato i pulsanti, lo starter viene mantenuto nello stato on dal proprio contatto (blocco - contatto). Questa modalità di funzionamento si chiama autoalimentazione. Nel diagramma, si tratta normalmente dei contatti aperti K1 e K2.

Un po 'più in alto di questi contatti nel diagramma è un rettangolo con i contatti all'interno e la scritta "meccanismo per le PMI". Questo è un meccanismo di segnalazione della posizione (ICP). Nel nostro schema, la valvola è in posizione centrale, quindi i contatti S1 e S2 sono chiusi, il che consente di attivare qualsiasi avviatore, sia in apertura che in chiusura.

Il meccanismo della PMI è un cambio che converte la corsa multigiro del corpo di lavoro, in questo caso la coppia di viti della valvola, nel movimento angolare dell'albero con le camme. A seconda del modello di PMI, questo angolo può essere 90 ... 225 gradi. Il rapporto di trasmissione del cambio può essere qualsiasi su richiesta dei clienti, il che consente di regolare in modo più preciso la posizione delle camme.

Le camme posizionate sull'albero possono essere ruotate secondo l'angolazione desiderata e fissate. Per questo motivo, è possibile ottenere vari momenti di funzionamento dei microinterruttori. Nel nostro schema, questo è S1 ... S4. Alcune modifiche delle PMI, oltre ai microinterruttori, contengono un sensore di induzione che emette segnale analogico circa l'angolo di rotazione dell'albero. Di norma, questo è un segnale di corrente nell'intervallo 4 ... 20 mA. Ma non prenderemo in considerazione questo segnale qui.

Ora torniamo al nostro schema. Supponiamo che il pulsante Apri sia stato premuto. In questo caso, la valvola inizierà ad aprirsi e si aprirà fino a quando il microinterruttore S1 non funzionerà nel meccanismo ICP. (A meno che, ovviamente, il pulsante di arresto non venga premuto per primo). Disecciterà la bobina di avviamento K1 e la valvola smetterà di aprirsi.

Se il meccanismo si trova in questa posizione, quindi premendo il pulsante Apri, l'avviatore K1 non sarà in grado di accendersi. L'unica cosa che può causare l'accensione del motore elettrico in questa situazione è la pressione del pulsante per chiudere la valvola. La chiusura continuerà fino all'attivazione del microinterruttore S2. (O fino a quando non fai clic su "Stop").

Sia l'apertura che la chiusura della valvola possono essere arrestate in qualsiasi momento premendo il pulsante di arresto.

Come accennato in precedenza, la valvola non funziona da sola, "hanno premuto un pulsante e lasciato", ma possono entrare nel sistema di automazione. In questo caso, è necessario in qualche modo informare l'unità di controllo (controller) della posizione della valvola: aperta, chiusa, nella posizione intermedia.

Il modo più semplice per farlo è utilizzare contatti aggiuntivi, che, per inciso, sono già disponibili nelle PMI. Nel diagramma, questi sono i contatti S3 e S4 lasciati liberi. Solo in questo caso ci sono ulteriori inconvenienti e spese. Prima di tutto, è necessario eseguire fili aggiuntivi e fili aggiuntivi. E questo è un costo aggiuntivo.

Ulteriori inconvenienti derivano dal fatto che è necessario configurare camme aggiuntive. Queste telecamere sono chiamate informative. Nel nostro schema, questi sono S3 e S4. Per quanto riguarda la potenza (nel diagramma sono S1 e S2), devono essere configurati in modo molto preciso: ad esempio, il trailer di informazioni dice al controller che la valvola è già chiusa e il controller semplicemente spegne la valvola. E non ha ancora raggiunto la metà!

Pertanto, la Figura 3 mostra come ottenere informazioni sulla posizione della valvola utilizzando i contatti di potenza. A tale scopo, è possibile utilizzare giunzioni accoppiatore ottico.

Figura 3

Rispetto alla Figura 2, nel diagramma sono comparsi nuovi elementi. Prima di tutto contatti relè con i nomi "Relay Open", "Relay Close", "Relay Stop".È facile notare che i primi due sono collegati in parallelo ai pulsanti corrispondenti sul pannello di controllo manuale e che i contatti normalmente chiusi sono "Stop relè". in sequenza con il pulsante Stop. Pertanto, in qualsiasi momento, la valvola può essere controllata premendo i pulsanti manualmente o dall'unità di controllo (controller) mediante relè intermedi. Per semplificare il circuito, le bobine dei relè intermedi non vengono visualizzate.

Inoltre, sul diagramma è apparso un rettangolo con la scritta "Scambiatori di accoppiatori ottici". Contiene due canali che consentono di convertire la tensione proveniente dai finecorsa del meccanismo SME, che è di 220 V, nel livello del segnale del controller, nonché di effettuare l'isolamento galvanico dalla rete elettrica.

Il diagramma mostra che gli ingressi delle giunzioni dell'accoppiatore ottico sono collegati direttamente ai microinterruttori S1 e S2 del meccanismo ICP. Se la valvola è in posizione centrale (parzialmente aperta), entrambi i microinterruttori sono chiusi ed è presente una tensione di 220 V su entrambi gli ingressi delle giunzioni dell'accoppiatore ottico, in questo caso i transistor di uscita di entrambi i canali saranno nello stato aperto.

Quando la valvola è completamente aperta, il microinterruttore S1 è aperto, non vi è tensione all'ingresso del canale di isolamento dell'accoppiatore ottico, quindi il transistor di uscita di un canale verrà chiuso. Lo stesso si può dire per il funzionamento del microinterruttore S2.

Un diagramma schematico di un canale di isolamento del fotoaccoppiatore è mostrato in Figura 4.

Figura 4. Schema di un canale dell'accoppiatore ottico

Descrizione dello schema elettrico

La tensione di ingresso attraverso il resistore R1 e il condensatore C1 viene rettificata dai diodi VD1, VD2 e carica il condensatore C2. Quando la tensione attraverso il condensatore C2 raggiunge la tensione di interruzione del diodo zener VD3, il condensatore C3 viene caricato e attraverso il resistore R3 "accende" il LED dell'accoppiatore ottico V1, che porta all'apertura del transistore dell'accoppiatore ottico e con esso il transistor di uscita VT1. Il transistor di uscita è collegato all'ingresso del controller tramite un diodo di disaccoppiamento VD4.

Qualche parola sullo scopo e sui tipi di parti.

Il condensatore C1 funziona come un resistore senza watt. La sua capacità limita la corrente di ingresso. Il resistore R1 è progettato per limitare la corrente di spunto al momento della chiusura dei microinterruttori S1, S2.

Il resistore R2 protegge il condensatore C2 dall'aumento della tensione in caso di apertura nel circuito VD3 del diodo Zener.

Come diodo Zener VD3, viene utilizzato KC515 con una tensione di stabilizzazione di 15 V. A questo livello, la tensione di carica del condensatore C4 è limitata e, di conseguenza, la corrente attraverso il LED dell'accoppiatore ottico V1.

AOT128 è stato utilizzato come fotoaccoppiatore V1. La resistenza R5 da 100 kOhm rimane chiusa fototransistor fotoaccoppiatore in assenza di illuminazione a LED.

Se invece del fotoaccoppiatore AOT128 domestico, utilizziamo il suo analogo 4N35 importato (anche se questa è ancora una domanda, quale di loro è l'analogo?), Allora il resistore R5 dovrebbe essere messo con un valore nominale di 1 MΩ. Altrimenti, il fotoaccoppiatore borghese semplicemente non funzionerà: 100 KOhm chiuderanno il fototransistor così saldamente che non sarà più possibile aprirlo.

Lo stadio di uscita sul transistor KT315 è progettato per funzionare con una corrente di 20 mA. Se è necessaria una corrente di uscita maggiore, è possibile utilizzare un transistor più potente, come KT972 o KT815.

Lo schema è abbastanza semplice, affidabile nel funzionamento e non capriccioso nella messa in servizio. Puoi anche dire che non ha bisogno di aggiustamenti.

Il modo più semplice per controllare il funzionamento della scheda è applicare una tensione di rete 220V direttamente dalla presa. Collegare un LED attraverso una resistenza di circa un chilo-ohm all'uscita e applicare una tensione di 12V. In questo caso, il LED dovrebbe accendersi. Se si spegne la tensione 220V, il LED deve spegnersi.

Fig. 5. Aspetto della scheda finita con isolamento optoelettronico

La Figura 5 mostra l'aspetto di una scheda finita contenente quattro canali opto-accoppiatori. I segnali di ingresso e uscita sono collegati utilizzando le morsettiere installate sulla scheda. pagamento realizzato con tecnologia laser - stirante, perché è stato fatto per la sua produzione.Per diversi anni di attività, non ci sono stati praticamente guasti.

Boris Aladyshkin