Legge inn informasjon i kontrolleren ved hjelp av optokopplere

Artikkelen beskriver hvordan man bruker optokopplingsutvekslinger for å legge inn diskret informasjon med et nivå på 220 V inn i kontrolleren, et praktisk opplegg er tilgjengelig for produksjon i ethvert elektrisk laboratorium.

I teknologiske prosesser er det ofte nødvendig å kontrollere plasseringen av bevegelige deler av maskinmekanismer. For disse formålene er det utviklet og anvendt en begrensningsbryter av forskjellige design og driftsprinsipper.

De enkleste i utformingen og driftsprinsippet er selvfølgelig konvensjonelle brytere av mekanisk kontakttype: gjennom et system med mekaniske spaker, og ofte et helt system med tannhjul som driver kammene, lukkes en elektrisk kontakt, noe som kan bety mekanismens endelige eller startposisjon.

I tillegg til kontaktgrensebrytere, eller som de kort kalles begrensningsbrytere, er kontaktløse grensesnitt utbredt. En typisk representant for denne familien er grensebrytere av BVK-typen. Det er mange endringer, derfor blir tall satt etter bokstavene BVK.

Deres arbeid er basert på prinsippet om en kontrollert avslapningsgenerator. Når en metallplate kommer inn i spalten til en slik endebryter, stopper generasjonen og utgangsreléet går. Naturligvis er den nevnte plate plassert på den delen av mekanismen, hvis stilling må kontrolleres. Utseendet til en slik trailer er vist på figur 1.

Figur 1. BVK nærhetsbryter

I tillegg til sensorer basert på en avslapningsgenerator, brukes induksjon, kapasitive, optiske, ultrasoniske og andre typer sensorer. Men til tross for en slik rekke sensortyper, og deres driftsprinsipper, mister ikke vanlige kontaktgrensebrytere sine posisjoner, og det er for tidlig å avfeie dem.

Ofte er mekanismer med kontaktbrytere inkludert i automatiserte systemer som kjører under kontroll av kontrollere. I dette tilfellet skal informasjon om mekanismens plassering overføres til kontrolleren som kontrollerer driften av denne mekanismen.

En av disse mekanismene er den vanligste vannventilen. Ved å bruke eksemplet hennes, vil vi vurdere hvordan du overfører informasjon om hennes stilling til kontrolleren. Dette gjøres enkelt og pålitelig ved bruk av optokopplingsisolering. Dette vil bli diskutert i denne artikkelen.

Ganske ofte blir vi vist på TV hvordan en arbeider vender et stort svinghjul ved en stor ventil og stenger av strømmen av gass eller olje. Derfor mistenker ikke engang at ventilene ikke bare er mekaniserte, utstyrt med elektriske motorer, men også er inkludert i forskjellige automatiske styringssystemer.

Figur 2 viser en forenklet ventilkontrollkrets.

Figur 2. En forenklet ventilkontrollkrets

For å redusere volumet på figuren, vises ikke de faktiske strømkontaktene som styrer den elektriske motoren og selve elmotoren, så vel som forskjellige beskyttelseselementer, for eksempel effektbrytere og termiske reléer. Tross alt er enheten til en konvensjonell reversibel magnetisk starter velkjent for enhver elektriker. Og hvor mange ganger måtte fikse feilen med et enkelt klikk på en knapp på "teplushka" !!! Men fremdeles må formålet med noen elementer i kretsen forklares.

Diagrammet viser spolene til magnetstarterne K1, K2. Når K1 er slått på, åpnes ventilen, og når K2 er slått på, lukkes den, som angitt av inskripsjonene i nærheten av spolene. Startspolene vist i diagrammet er klassifisert for 220V.

Normalt - lukkede kontakter K2 og K1 er en standard løsning for enhver reverserende starter - blokkering: når den ene starteren er slått på, kan den andre ikke slå på.

Åpning eller lukking av ventilen begynner med å trykke på de tilsvarende knappene vist i diagrammet. Etter å ha sluppet knappene, holdes starteren i på-tilstand av sin egen kontakt (blokkeringskontakt). Denne driftsformen kalles selvfôring. I diagrammet er dette normalt åpne kontakter K1 og K2.

Litt høyere enn disse kontaktene i diagrammet er et rektangel med kontaktene inni og påskriften “SME-mekanisme”. Dette er en posisjon signaliseringsmekanisme (ICP). I vårt skjema er ventilen i midtposisjon, så kontaktene S1 og S2 er lukket, noe som gjør at du kan slå på hvilken som helst startpakke, både for åpning og lukking.

SME-mekanismen er en girkasse som konverterer flerlagsslaget til arbeidslegemet, i dette tilfellet skrueparet til ventilen, til vinkelbevegelsen til akselen med kamene. Avhengig av SMB-modell kan denne vinkelen være 90 ... 225 grader. Girforholdet på girkassen kan være alt etter ønske fra kunder, noe som lar deg justere plasseringen av kamene mest mulig nøyaktig.

Kameraer plassert på akselen kan roteres til ønsket vinkel og fikses. På grunn av dette er det mulig å få forskjellige øyeblikk av drift av mikrobrytere. I vårt opplegg er dette S1 ... S4. Noen modifikasjoner av SME, i tillegg til mikrobrytere, inneholder en induksjonssensor som gir ut analogt signal om skaftets rotasjonsvinkel. Som regel er dette et strømsignal i området 4 ... 20 mA. Men vi vil ikke vurdere dette signalet her.

La oss komme tilbake til ordningen. Anta at den åpne knappen er trykket. I dette tilfellet vil ventilen begynne å åpne seg og vil åpne helt til mikrobryteren S1 fungerer i ICP-mekanismen. (Med mindre selvfølgelig trykkes stoppknappen først). Han vil slå strømmen fra startspolen K1 og ventilen slutter å åpne.

Hvis mekanismen er i denne posisjonen, og deretter trykke på den åpne knappen, vil K1-starteren ikke kunne slå på. Det eneste som kan føre til at den elektriske motoren slår seg på i denne situasjonen, er å trykke på knappen for å lukke ventilen. Lukkingen vil fortsette til mikrobryteren S2 er aktivert. (Eller til du klikker "Stopp").

Både åpning og lukking av ventilen kan stoppes når som helst ved å trykke på stoppknappen.

Som nevnt ovenfor, fungerer ikke ventilen på egen hånd, "de trykket på en knapp og dro," men kan komme inn i automatiseringssystemet. I dette tilfellet er det nødvendig å informere styreenheten (regulatoren) om ventilposisjonen på en eller annen måte: åpen, lukket, i mellomstilling.

Den enkleste måten å gjøre dette på er å bruke flere kontakter, som forresten allerede er tilgjengelige i SMB. I diagrammet er disse kontaktene S3 og S4 fri. Bare i dette tilfellet er det ekstra ulemper og utgifter. Først av alt er dette at det må utføres ytterligere ledninger og ytterligere ledninger. Og dette er en ekstra kostnad.

Ytterligere ulemper kommer ut på at du må konfigurere flere kammer. Disse kameraene kalles informasjonsmessige. I vårt opplegg er dette S3 og S4. Når det gjelder strøm (i diagrammet er det S1 og S2) må de konfigureres veldig presist: for eksempel forteller informasjonshengeren kontrolleren at ventilen allerede har lukket seg og at kontrolleren ganske enkelt slår av ventilen. Og hun har fremdeles ikke nådd halvparten!

Derfor viser figur 3 hvordan du får informasjon om ventilens plassering ved bruk av strømkontakter. For dette formålet kan optokopplingsforbindelser brukes.

Figur 3

Sammenlignet med figur 2 har nye elementer dukket opp i diagrammet. Først av alt det stafettkontakter med navnene "Relay Open", "Relay Close", "Relay Stop".Det er lett å legge merke til at de to første er koblet parallelt med de tilsvarende knappene på håndkontrollpanelet, og de normalt lukkede kontaktene er "relé Stop." sekvensielt med stopp-knappen. Derfor kan ventilen til enhver tid styres enten ved å trykke på knappene for hånd, eller fra kontrollenheten (kontrolleren) ved bruk av mellomreléer. For å forenkle kretsen vises ikke spoler av mellomreléer.

I tillegg dukket det opp et rektangel på diagrammet med påskriften "Optocoupler interchanges." Den inneholder to kanaler som gjør at spenningen fra grensebryterne for SME-mekanismen, og dette er 220V, kan konverteres til signalnivået til kontrolleren, samt å utføre galvanisk isolasjon fra kraftnettet.

Diagrammet viser at inngangene til optokopplerforbindelsene er koblet direkte til mikrobrytere S1 og S2 til ICP-mekanismen. Hvis ventilen er i midtstilling (delvis åpen), er begge mikrobrytere lukket og en spenning på 220 V er til stede ved begge inngangene til optokopplerkryssene. I dette tilfellet vil utgangstransistorene til begge kanaler være i åpen tilstand.

Når ventilen er helt åpen, er mikrobryteren S1 åpen, det er ingen spenning ved inngangen til optokopplerisolasjonskanalen, så utgangstransistoren til en kanal vil være lukket. Det samme kan sies om driften av mikrobryter S2.

Et skjematisk diagram av en isolasjonskanal for optokoppler er vist i figur 4.

Figur 4. Skjematisk diagram av en optokopplingskanal

Beskrivelse av kretsskjemaet

Inngangsspenningen gjennom motstanden R1 og kondensator Cl blir utbedret av diodene VD1, VD2 og lader kondensatoren C2. Når spenningen over kondensatoren C2 når nedbrytningsspenningen til zenerdioden VD3, lades kondensatoren C3 og gjennom motstanden R3 "lyser" optokoppleren LED V1, som fører til åpningen av optokopplingstransistoren, og med den utgangstransistoren VT1. Utgangstransistoren er koblet til regulatorinngangen via en avkoblingsdiode VD4.

Noen få ord om formål og typer deler.

Kondensator C1 fungerer som en ikke-watt motstand. Kapasitansen begrenser inngangsstrømmen. Motstanden R1 er utformet for å begrense innbruddsstrømmen i øyeblikket når mikrobryterne S1, S2 lukkes.

Motstanden R2 beskytter kondensatoren C2 mot økt spenning i tilfelle en åpen i Zener-diodekretsen VD3.

Som en Zener-diode VD3 brukes KC515 med en stabiliseringsspenning på 15V. På dette nivået er ladespenningen til kondensatoren C4 begrenset, og følgelig strømmen gjennom lysdioden til optokoppleren V1.

AOT128 ble brukt som optokoppler V1. 100 kOhm motstand R5 holder stengt optokoppling fototransistor i mangel av LED-belysning.

Hvis vi i stedet for den innenlandske AOT128 optokoppleren bruker den importerte analoge 4N35 (selv om dette fremdeles er et spørsmål, hvilken av dem er den analoge?), Så bør motstanden R5 settes med en pålydende verdi på 1MΩ. Ellers fungerer den borgerlige optokoppleren ganske enkelt ikke: 100 KOhm vil lukke fototransistor så fast at det ikke lenger er mulig å åpne den.

Utgangstrinnet på KT315-transistoren er designet for å fungere med en strøm på 20 mA. Hvis du trenger en større utgangsstrøm, kan du bruke en kraftigere transistor, for eksempel KT972 eller KT815.

Opplegget er ganske enkelt, pålitelig i drift og ikke lunefullt ved idriftsettelse. Du kan til og med si at den ikke trenger justering.

Det er enklest å sjekke driften av brettet ved å påføre en 220V nettverksspenning direkte fra uttaket til inngangen. Til utgangen kobler du LEDen gjennom en motstand på omtrent en kilo-ohm og bruker en 12V strømforsyning. I dette tilfellet skal lysdioden lyse. Hvis du slår av 220V-spenningen, må lysdioden slukke.

Fig. 5. Utseende av det ferdige brettet med optoelektronisk isolasjon

Figur 5 viser utseendet til et ferdig brett som inneholder fire optokoblingskanaler. Inngangs- og utgangssignalene kobles til ved hjelp av terminalblokkene som er installert på tavlen. betaling laget av laser - stryketeknologi, fordi det ble gjort for produksjonen.I flere års drift var det praktisk talt ingen feil.

Boris Aladyshkin