Indtastning af oplysninger i controlleren vha. Optokoblere

Artiklen beskriver, hvordan man ved hjælp af optokopplerudvekslinger til at indtaste diskrete oplysninger med et niveau på 220 V i regulatoren, et praktisk skema er tilgængeligt til produktion i ethvert elektrisk laboratorium.

I teknologiske processer er det ofte nødvendigt at kontrollere placeringen af ​​bevægelige dele af maskinmekanismer. Til disse formål er grænsekontakter af forskellige design og driftsprincipper udviklet og med succes anvendt.

De enkleste i design og driftsprincip er naturligvis konventionelle mekaniske kontaktarterkontakter: gennem et system med mekaniske håndgreb og ofte et helt system med gear, der driver knastene, lukkes en elektrisk kontakt, hvilket kan betyde mekanismens endelige eller udgangsposition.

Foruden kontaktbegrænsningskontakter, eller som de kort kaldes grænsekontakter, er kontaktløse grænsekontakter udbredte. En typisk repræsentant for denne familie er grænsekontakter af BVK-typen. Der er mange ændringer, derfor indsættes numre efter bogstaverne BVK.

Deres arbejde er baseret på princippet om en kontrolleret afslapningsgenerator. Når en metalplade kommer ind i mellemrummet mellem en sådan endeomskifter, stopper genereringen, og udgangsrelæet kører. Naturligvis er den førnævnte plade placeret på den del af mekanismen, hvis position skal styres. Udseendet af en sådan trailer vises i figur 1.

Figur 1. BVK nærhedsafbryder

Ud over sensorer baseret på en afslapningsgenerator bruges induktion, kapacitiv, optisk, ultralyd og andre typer sensorer. Men på trods af en sådan række forskellige sensorer og deres driftsprincipper opgiver almindelige kontaktbegrænsningsafbrydere ikke deres positioner, og det er for tidligt at afvise dem.

Ofte er mekanismer med kontaktafbrydere inkluderet i automatiserede systemer, der kører under kontrol af controllere. I dette tilfælde skal information om mekanismens placering overføres til den controller, der styrer denne mekanismes funktion.

En af disse mekanismer er den mest almindelige vandventil. Ved hjælp af hendes eksempel overvejer vi, hvordan man overfører oplysninger om hendes position til controller. Dette gøres mest enkelt og pålideligt ved hjælp af optocoupler-isolering. Dette vil blive diskuteret i denne artikel.

Vi vises ofte på tv, hvordan en arbejder drejer et stort svinghjul ved en stor ventil, hvilket blokerer for strømmen af ​​gas eller olie. Derfor har mange ikke engang mistanke om, at ventilerne ikke kun er mekaniserede, udstyret med elektriske motorer, men også inkluderet i forskellige automatiske styresystemer.

Figur 2 viser et forenklet ventilstyringskredsløb.

Figur 2. Et forenklet ventilstyringskredsløb

For at reducere figurens volumen vises de faktiske strømkontakter, der styrer den elektriske motor og selve elektromotoren, samt forskellige beskyttelseselementer, såsom afbrydere og termiske relæer, ikke. Når alt kommer til alt er en almindelig reversibel magnetisk starter enheden velkendt for enhver elektriker. Og hvor mange gange skulle fikse fejlen ved blot at trykke på en knap på "teplushka" !!! Men stadig skal formålet med nogle elementer i kredsløbet forklares.

Diagrammet viser spolerne for magnetstarterne K1, K2. Når K1 er tændt, åbnes ventilen, og når K2 er tændt, lukkes den, som angivet i inskriptionerne i nærheden af ​​spolerne. Startspolerne vist i diagrammet er klassificeret til 220V.

Normalt - lukkede kontakter K2 og K1 er standardløsningen for enhver reverserende startblokering: når den ene starter er tændt, vil den anden ikke kunne tænde.

Åbning eller lukning af ventilen begynder med at trykke på de tilsvarende knapper, der er vist på diagrammet. Efter frigørelse af knapperne holdes starteren i tændt tilstand ved hjælp af sin egen kontakt (blok - kontakt). Denne driftsform kaldes selvfodring. I diagrammet er dette normalt åbne kontakter K1 og K2.

Lidt højere end disse kontakter i diagrammet er et rektangel med kontakterne inde og indskriften "SME-mekanisme". Dette er en positionssignaliseringsmekanisme (ICP). I vores skema er ventilen i den midterste position, så kontakterne S1 og S2 er lukket, hvilket giver dig mulighed for at tænde enhver starter, både til åbning og lukning.

SME-mekanismen er en gearkasse, der konverterer arbejdslegemets flere svingslag, i dette tilfælde ventilens skruepar, til skaftets vinkelforretning med knastene. Afhængig af SMV-modellen kan denne vinkel være 90 ... 225 grader. Gearkassens gearforhold kan være ethvert efter anmodning fra kunder, hvilket giver dig mulighed for mest nøjagtigt at justere placeringen af ​​knastene.

Cams placeret på akslen kan drejes til den ønskede vinkel og fastgøres. På grund af dette er det muligt at få forskellige øjeblikke af drift af mikrobrydere. I vores plan er dette S1 ... S4. Nogle ændringer af SMV'er ud over mikrobrydere indeholder en induktionssensor, der udsender analogt signal omkring skaftets rotationsvinkel. Som regel er dette et strømsignal i området 4 ... 20 mA. Men vi vil ikke overveje dette signal her.

Lad os nu vende tilbage til vores ordning. Antag, at der er trykket på den åbne knap. I dette tilfælde vil ventilen begynde at åbne og åbnes, indtil mikrobryderen S1 fungerer i ICP-mekanismen. (Medmindre der naturligvis først trykkes på stopknappen). Han slukker for startspolen K1, og ventilen stopper med at åbne.

Hvis mekanismen er i denne position og derefter trykke på den åbne knap, er K1-starter ikke i stand til at tænde. Det eneste, der kan forårsage, at den elektriske motor tændes i denne situation, er at trykke på knappen for at lukke ventilen. Lukningen fortsætter, indtil mikroskift S2 er aktiveret. (Eller indtil du klikker på "Stop").

Både åbning og lukning af ventilen kan til enhver tid stoppes ved at trykke på stopknappen.

Som nævnt ovenfor fungerer ventilen ikke alene, ”de trykede på en knap og forlod”, men kan komme ind i automatiseringssystemet. I dette tilfælde er det nødvendigt på en eller anden måde at informere styreenheden (regulatoren) om ventilpositionen: åben, lukket, i mellemstilling.

Dette er nemmest at gøre ved hjælp af yderligere kontakter, der i øvrigt allerede er tilgængelige i SMV'er. I diagrammet er disse kontakter S3 og S4 fri. Kun i dette tilfælde er der ekstra ulemper og udgifter. Først og fremmest er det, at der skal udføres yderligere ledninger og yderligere ledninger. Og dette er en ekstra omkostning.

Yderligere ulemper kommer ud på, at du er nødt til at konfigurere yderligere cams. Disse cams kaldes informative. I vores plan er dette S3 og S4. Med hensyn til strøm (på diagrammet er det S1 og S2) skal de konfigureres meget nøjagtigt: for eksempel fortæller informationstraileren regulatoren, at ventilen allerede er lukket, og regulatoren slukker blot for ventilen. Og hun har stadig ikke nået halvdelen!

Derfor viser figur 3, hvordan man får information om ventilens placering ved hjælp af strømkontakter. Til dette formål kan optocoupler-kryds bruges.

Figur 3

Sammenlignet med figur 2 er nye elementer vist på diagrammet. Først og fremmest det relækontakter med navnene "Relay Open", "Relay Close", "Relay Stop".Det er let at bemærke, at de to første er forbundet parallelt med de tilsvarende knapper på håndbetjeningspanelet, og de normalt lukkede kontakter er "relæ Stop." sekventielt med Stop-knappen. Derfor kan ventilen til enhver tid styres enten ved at trykke på knapperne manuelt eller fra styreenheden (regulatoren) ved hjælp af mellemrelæer. For at forenkle kredsløbet vises spoler af mellemrelæer ikke.

Derudover optrådte et rektangel på diagrammet med påskriften "Optokopplerudvekslinger." Den indeholder to kanaler, der tillader spænding fra SME-mekanismens grænsekontakter, og dette er 220V, til at konverteres til signalniveauet på regulatoren samt udføre galvanisk isolering fra strømnettet.

Diagrammet viser, at indgange fra optokoblingsforbindelserne er forbundet direkte til mikrobrydere S1 og S2 i ICP-mekanismen. Hvis ventilen er i midterstilling (delvist åben), lukkes begge mikrobølger, og en spænding på 220 V er til stede ved begge indgange i optokoblingsforbindelserne. I dette tilfælde vil udgangstransistorerne for begge kanaler være i åben tilstand.

Når ventilen er helt åben, er mikrokontakten S1 åben, der er ingen spænding ved indgangen til optokoblingsisoleringskanalen, så udgangstransistoren for en kanal lukkes. Det samme kan siges om driften af ​​mikroswitch S2.

Et skematisk diagram af en isoleringskanal til optokoppler er vist i figur 4.

Figur 4. Skematisk diagram over en optokopplerkanal

Beskrivelse af kredsløbsdiagrammet

Indgangsspændingen gennem modstanden R1 og kondensator C1 korrigeres af dioderne VD1, VD2 og lader kondensatoren C2. Når spændingen over kondensatoren C2 når nedbrydningsspændingen for zenerdioden VD3, lades kondensatoren C3, og gennem modstanden R3 "lyser" optokoppleren LED V1, der fører til åbningen af ​​optokopplertransistoren, og med den udgangstransistoren VT1. Udgangstransistoren er forbundet til controllerindgangen via en afkoblingsdiode VD4.

Et par ord om formålet og typer af dele.

Kondensator C1 fungerer som en ikke-watt modstand. Dens kapacitans begrænser indgangsstrømmen. Modstanden R1 er designet til at begrænse indgangsstrømmen i øjeblikket for lukning af mikrobrydere S1, S2.

Modstanden R2 beskytter kondensatoren C2 mod forøget spænding i tilfælde af en åben i Zener-diodekredsløbet VD3.

Som Zener-diode VD3 bruges KC515 med en stabiliseringsspænding på 15V. På dette niveau er ladespændingen for kondensatoren C4 begrænset og følgelig strømmen gennem lysdioden til optokoppleren V1.

AOT128 blev anvendt som optokoppler V1. 100 kOhm modstand R5 holder lukket optokoblingsfototransistor i fravær af LED-belysning.

Hvis vi i stedet for den indenlandske AOT128-optokoppler bruger dens importerede analoge 4N35 (selvom dette stadig er et spørgsmål, hvilken er den analoge?), Skal modstanden R5 sættes med en nominel værdi på 1MΩ. Ellers fungerer den borgerlige optokobler simpelthen ikke: 100 KOhm lukker fototransistor så fast, at det ikke længere er muligt at åbne den.

Udgangstrinnet på KT315-transistoren er designet til at fungere med en strøm på 20 mA. Hvis du har brug for en større udgangsstrøm, kan du bruge en mere kraftfuld transistor, såsom KT972 eller KT815.

Ordningen er ganske enkel, pålidelig i drift og ikke lunefuld ved idriftsættelse. Du kan endda sige, at det ikke behøver justering.

Det er nemmest at kontrollere kortets funktion ved at anvende en 220V netværksspænding direkte fra stikkontakten til indgangen. Til udgangen skal du tilslutte LED'en gennem en modstand på cirka en kilo-ohm og anvende en 12V strømforsyning. I dette tilfælde lyser LED'en. Hvis du slukker for 220V-spændingen, skal LED'en slukke.

Fig. 5. Udseende af det færdige bord med optoelektronisk isolering

Figur 5 viser udseendet af et færdigt bord indeholdende fire optokoblingskanaler. Indgangs- og udgangssignalerne tilsluttes ved hjælp af klemmeblokkene, der er installeret på tavlen. betaling lavet af laser-strygningsteknologi, fordi det blev gjort til dens produktion.I flere års drift var der praktisk talt ingen fejl.

Boris Aladyshkin