הזנת מידע לבקר באמצעות מצמדים אופטיים

המאמר מתאר כיצד, באמצעות מחלפים מצמדים אופטיים, להזנת מידע נפרד ברמת 220 וולט לבקר, תוכנית מעשית זמינה לייצור בכל מעבדה חשמלית.

בתהליכים טכנולוגיים לעיתים קרובות יש צורך לשלוט במיקומם של חלקים נעים במנגנוני מכונות. למטרות אלה פותחו ויושמו בהצלחה בוררי הגבלה של עיצובים ועקרונות הפעלה שונים.

הפשוטים ביותר בתכנון ובעיקרון התפעול הם כמובן מתגים מכניים קונבנציונליים מסוג מגע: דרך מערכת מנופים מכניים, ולעתים קרובות מערכת שלמה של הילוכים המניעה את המצלמות, סוגר מגע חשמלי, שיכול להיות פירושו המיקום הסופי או ההתחלתי של המנגנון.

בנוסף למתגי הגבלת מגע, או כפי שהם נקראים בקצרה מתגי הגבלה, מתגי הגבלה ללא מגע נפוצים. נציג טיפוסי של משפחה זו הם מתגי הגבלה מסוג BVK. יש הרבה שינויים, לפיכך, מספרים מוצבים אחרי האותיות BVK.

עבודתם מבוססת על העיקרון של מחולל הרפיה מבוקר. כאשר לוחית מתכת נכנסת לפער המרווח של מתג סיום כזה, הדור נעצר וממסר הפלט נסוג. באופן טבעי, הצלחת הנזכרת ממוקמת על אותו חלק של המנגנון, אשר יש לשלוט במצבו. המראה של קרוואן כזה מוצג באיור 1.

איור 1. מתג קרבה של BVK

בנוסף לחיישנים המבוססים על מחולל הרפיה, משתמשים בחיישנים מסוג אינדוקציה, קיבוליות, אופטיות, קוליות וסוגים אחרים. אך למרות כל כך מגוון סוגים של חיישנים, ועקרונות ההפעלה שלהם, מתגי הגבלת מגע רגילים אינם מאבדים את עמדותיהם, ומוקדם מדי לפטר אותם.

לעיתים קרובות, מנגנונים עם מתגי מגע כלולים במערכות אוטומטיות הפועלות בשליטת בקרים. במקרה זה, יש להעביר מידע על מיקום המנגנון לבקר השולט על פעולת מנגנון זה.

אחד המנגנונים הללו הוא שסתום המים הנפוץ ביותר. בעזרת הדוגמא שלה נשקול כיצד להעביר מידע על עמדתה לבקר. הדבר נעשה בצורה הפשוטה והאמינה ביותר באמצעות בידוד מצמד אופטי. על כך נדון במאמר זה.

לעתים קרובות למדי אנו מראים בטלוויזיה כיצד עובד מסובב גלגל תנופה גדול בשסתום גדול ומכבה את זרימת הגז או הנפט. לכן רבים אפילו לא חושדים שהשסתומים אינם רק ממוכנים, מצוידים במנועים חשמליים, אלא גם כלולים במערכות בקרה אוטומטיות שונות.

איור 2 מציג מעגל בקרת שסתום מפושט.

איור 2. מעגל בקרת שסתום מפושט

על מנת להפחית את עוצמת הקול של הדמות, לא מוצגים אנשי הקשר העוצמתיים השולטים במנוע החשמלי והמנוע החשמלי עצמו, כמו גם אלמנטים הגנה שונים, כמו מפסקי מתח וממסרים תרמיים. אחרי הכל, המכשיר של מתנע מגנטי הפיך קונבנציונאלי מוכר היטב לכל חשמלאי. וכמה פעמים נאלץ לתקן את התקלה על ידי לחיצה על כפתור על ה"טפלושקה "!!! אך עדיין, יש להסביר את מטרתם של כמה אלמנטים במעגל.

התרשים מציג את סלילי ההתחלה המגנטית K1, K2. כאשר K1 מופעל, השסתום נפתח, וכש- K2 מופעל הוא נסגר, כפי שעולה מהכתובות ליד הסלילים. סלילי המתנע המוצגים בתרשים מדורגים על 220 וולט.

בדרך כלל - אנשי קשר K2 ו- K1 סגורים הם הפיתרון הסטנדרטי לכל חסימת מתנע הפוך: כאשר מתנע אחד פעיל, השני לא יוכל להדליק.

פתיחה או סגירה של השסתום מתחילה בלחיצה על הכפתורים המתאימים המוצגים בתרשים. לאחר שחרור הכפתורים, המתנע מוחזק במצב הפעלה על ידי מגע משלו (חסום - קשר). מצב פעולה זה נקרא הזנה עצמית. בתרשים אלה הם בדרך כלל אנשי קשר K1 ו- K2 פתוחים.

מעט גבוה יותר ממגעים אלה בתרשים הוא מלבן עם המגעים בפנים והכיתוב "מנגנון SME". זהו מנגנון איתות מיקום (ICP). בתכנית שלנו, השסתום נמצא במצב האמצעי, כך שהמגעים S1 ו- S2 סגורים, מה שמאפשר לך להפעיל כל מתנע, גם לפתיחה וגם לסגירה.

המנגנון של ה- SME הוא תיבת הילוכים שממירה את המכה המרובה פניות של גוף העבודה, במקרה זה צמד הברגים של השסתום, לתנועה הזוויתית של הפיר עם המצלמות. תלוי בדגם של חברות קטנות ובינוניות, זווית זו יכולה להיות 90 ... 225 מעלות. יחס ההילוכים של תיבת ההילוכים יכול להיות כל אחד לפי בקשת הלקוחות, מה שמאפשר לך להתאים בצורה מדויקת ביותר את מיקום הלהקות.

ניתן לסובב מצלמות הממוקמות על הפיר לזווית הרצויה ולתקן. בשל כך, ניתן להשיג רגעי פעולה שונים של מכשירי מיקרו. בתכנית שלנו, זה S1 ... S4. כמה שינויים של חברות קטנות ובינוניות, בנוסף למכשירי מיקרו, מכילים חיישן אינדוקציה שיוצא אות אנלוגי על זווית הסיבוב של הפיר. ככלל, זהו אות זרם בטווח של 4 ... 20 mA. אבל לא נשקול את האות הזה כאן.

עכשיו נחזור לתכנית שלנו. נניח שנלחץ על הכפתור הפתוח. במקרה זה, השסתום יתחיל להיפתח, ויפתח עד ש- microswitch S1 יפעל במנגנון ה- ICP. (אלא אם כן לחיצה ראשונה על כפתור העצירה). הוא יניע את אנרגיית סליל המתנע K1 והשסתום יפסיק להיפתח.

אם המנגנון נמצא במצב זה, ולחץ על הכפתור הפתוח, מתנע K1 לא יוכל להדליק. הדבר היחיד שיכול לגרום למנוע החשמלי להידלק במצב זה הוא לחיצה על הכפתור לסגירת השסתום. הסגירה תימשך עד להפעלה של מתג המיקרו S2. (או עד שתלחץ על "עצור").

ניתן לעצור את פתיחת השסתום וסגירתו בכל עת על ידי לחיצה על כפתור העצירה.

כאמור, השסתום לא עובד מעצמו, "הם לחצו על כפתור ויצאו", אלא יכולים להיכנס למערכת האוטומציה. במקרה זה, יש צורך ליידע איכשהו את יחידת הבקרה (בקר) על מיקום השסתום: פתוח, סגור, במצב הביניים.

הדרך הקלה ביותר לעשות זאת היא להשתמש באנשי קשר נוספים, שאגב, כבר קיימים בחברות קטנות ובינוניות. בתרשים, אלה אנשי קשר S3 ו- S4 שנותרו חופשיים. רק במקרה זה יש אי נוחות והוצאות נוספות. ראשית כל, זה שיש לבצע חוטים נוספים ולחוטים נוספים. וזו עלות נוספת.

אי-נוחות נוספות מסתכמות בעובדה שעליך להגדיר מצלמות נוספות. מצלמות אלה נקראות אינפורמטיביות. בתכנית שלנו, אלה S3 ו- S4. לגבי כוח (בתרשים זה S1 ו- S2) הם חייבים להיות מוגדרים בצורה מדויקת מאוד: לדוגמא, נגרר המידע אומר לבקר שהמסתם כבר נסגר והבקר פשוט מכבה את השסתום. והיא עדיין לא הגיעה לחצי!

לכן איור 3 מראה כיצד להשיג מידע על מיקום השסתום באמצעות אנשי קשר חשמל. למטרה זו ניתן להשתמש בצמתים אופטי מצמדים.

איור 3

בהשוואה לתרשים 2, אלמנטים חדשים הופיעו בתרשים. קודם כל זה אנשי קשר ממסר עם השמות "ממסר פתוח", "ממסר קרוב", "עצירת ממסר".קל לשים לב ששני הראשונים מחוברים במקביל לכפתורים המתאימים בלוח הבקרה של היד, והמגעים הסגורים בדרך כלל הם "עצירת ממסר". ברצף עם כפתור העצירה. לכן, בכל עת ניתן לשלוט על השסתום באמצעות לחיצה על הכפתורים ביד, או מיחידת הבקרה (בקר) באמצעות ממסרי ביניים. כדי לפשט את המעגל, סלילי ממסרי ביניים אינם מוצגים.

בנוסף, על התרשים הופיע מלבן ועליו הכיתוב "מחליפים אופטי." הוא מכיל שני ערוצים המאפשרים להמיר את מתח המתגים המגבילים של מנגנון ה- SME, וזה 220 וולט, לרמת האות של הבקר, כמו גם לבצע בידוד גלווני מרשת הכוח.

התרשים מראה כי הכניסות של צמתי הצמד האופטי מחוברות ישירות למכשירי המיקרו S1 ו- S2 של מנגנון ה- ICP. אם השסתום נמצא במצב האמצעי (פתוח חלקית), שתי המכשירים המיקרו סגורים ונמצא מתח של 220 וולט בשתי הכניסות של צמתי מצמד האופטי. במקרה זה טרנזיסטורי היציאה של שני הערוצים יהיו במצב פתוח.

כאשר השסתום פתוח לחלוטין, מתג המיקרו S1 פתוח, אין מתח בכניסה של ערוץ הבידוד של מצמד האופטו, ולכן טרנזיסטור הפלט של ערוץ אחד ייסגר. ניתן לומר את אותו הדבר לגבי פעולת מיקרו S2.

תרשים סכמטי של ערוץ בידוד מצמד אופטי אחד מוצג באיור 4.

איור 4. איור 4. תרשים סכמטי של ערוץ אופטו-אופרופרקטור אחד

תיאור תרשים המעגל

מתח הכניסה דרך הנגד R1 והקבל C1 מתוקן על ידי הדיודות VD1, VD2 ומטעין את הקבל C2. כאשר המתח על פני הקבל C2 מגיע למתח הפירוק של דיודה זנר VD3, הקבל C3 נטען ובאמצעות הנגד R3 "מדליק" את מצמד האופטי LED V1, המוביל לפתיחת טרנזיסטור האופטי, ועמו טרנזיסטור הפלט VT1. טרנזיסטור הפלט מחובר לכניסת הבקר באמצעות דיודה מפורקת VD4.

כמה מילים על המטרה וסוגי החלקים.

קבל C1 פועל כנגדן שאינו ואט. הקיבול שלו מגביל את זרם הכניסה. הנגד R1 נועד להגביל את זרם הפליטה ברגע הסגירה של המכשירים המיקרו S1, S2.

הנגד R2 מגן על הקבל C2 מפני מתח מוגבר במקרה של פתח במעגל הדיודות זנר VD3.

כדיודה זנר VD3, משתמשים KC515 עם מתח ייצוב של 15 וולט. ברמה זו, מתח הטעינה של הקבל C4 מוגבל, ובהתאם, הזרם דרך הנורית של מצמד האופטי V1.

AOT128 שימש כצמד V1 האופטי. נגן R5 של 100 kOhm נותר סגור פוטו-טרנזיסטור אופטי בהיעדר תאורת LED.

אם במקום מכשיר האופטו AOT128 המקומי, אנו משתמשים ב- 4N35 האנלוגי המיובא שלו (אם כי זו עדיין שאלה, מי מהם הוא האנלוגי?), אז יש לשים את הנגד R5 בערך נומינלי של 1MΩ. אחרת, מצמד האופטי הבורגני פשוט לא יעבוד: 100 KOhm יסגרו את הפוטוטרנסיסטור בצורה כה חזקה שלא ניתן יהיה עוד לפתוח אותו.

שלב הפלט בטרנזיסטור KT315 נועד לפעול עם זרם של 20 mA. אם אתה זקוק לזרם פלט גדול יותר, אתה יכול להשתמש בטרנזיסטור חזק יותר, כגון KT972 או KT815.

התוכנית די פשוטה, אמינה בהפעלה ולא מגוחכת בהזמנתה. אתה יכול אפילו לומר שהוא לא צריך התאמה.

הכי קל לבדוק את פעולת הלוח על ידי הפעלת מתח רשת 220V ישירות מהשקע לכניסה. לפלט, חבר את ה - LED דרך נגן של כקילו - אוהם, והחל ספק כוח 12 וולט. במקרה זה, הנורית צריכה להידלק. אם אתה מכבה את מתח 220 וולט, אז הנורית חייבת לצאת.

איור. 5. מראה הלוח המוגמר בבידוד אופטו-אלקטרוני

איור 5 מראה את המראה של לוח סיים המכיל ארבעה תעלות מצמד אופטי. אותות הכניסה והיציאה מחוברים באמצעות בלוקי המסוף המותקנים בלוח. תשלום מיוצר על ידי טכנולוגיית גיהוץ לייזרכי זה נעשה לצורך הייצור שלו.במשך כמה שנות פעולה כמעט ולא היו כישלונות.

בוריס אלאדישקין