Nhập thông tin vào bộ điều khiển bằng cách sử dụng bộ ghép quang

Bài viết mô tả cách sử dụng các bộ trao đổi quang điện tử, để nhập thông tin rời rạc với mức 220 V vào bộ điều khiển, một sơ đồ thực tế có sẵn để sản xuất trong bất kỳ phòng thí nghiệm điện nào.

Trong các quy trình công nghệ, thường cần phải kiểm soát vị trí của các bộ phận chuyển động của các cơ chế máy móc. Đối với các mục đích này, các công tắc giới hạn của các thiết kế và nguyên tắc hoạt động khác nhau đã được phát triển và áp dụng thành công.

Tất nhiên, đơn giản nhất trong thiết kế và nguyên lý hoạt động là các công tắc loại tiếp xúc cơ học thông thường: thông qua hệ thống đòn bẩy cơ học, và thường là toàn bộ hệ thống bánh răng điều khiển cam, tiếp xúc điện được đóng, có thể có nghĩa là vị trí cuối cùng hoặc ban đầu của cơ chế.

Ngoài các công tắc giới hạn tiếp xúc, hoặc vì chúng được gọi ngắn gọn là các công tắc giới hạn, các công tắc giới hạn không tiếp xúc được phổ biến rộng rãi. Một đại diện điển hình của gia đình này là các công tắc giới hạn của loại BVK. Có rất nhiều sửa đổi, do đó, các số được đặt sau các chữ cái BVK.

Công việc của họ dựa trên nguyên tắc của một máy tạo thư giãn có kiểm soát. Khi một tấm kim loại đi vào khe hở của công tắc cuối như vậy, thế hệ dừng lại và rơle đầu ra ngắt. Đương nhiên, tấm nói trên được đặt trên một phần của cơ chế, vị trí của nó phải được kiểm soát. Sự xuất hiện của một đoạn giới thiệu như vậy được hiển thị trong Hình 1.

Hình 1. Công tắc lân cận BVK

Ngoài các cảm biến dựa trên một máy phát thư giãn, cảm ứng, điện dung, quang học, siêu âm và các loại cảm biến khác được sử dụng. Nhưng, mặc dù có nhiều loại cảm biến và nguyên lý hoạt động của chúng, các công tắc giới hạn tiếp xúc thông thường không mất vị trí của chúng, và còn quá sớm để loại bỏ chúng.

Thông thường, các cơ chế với các công tắc tiếp xúc được bao gồm trong các hệ thống tự động chạy dưới sự kiểm soát của bộ điều khiển. Trong trường hợp này, thông tin về vị trí của cơ chế nên được truyền đến bộ điều khiển điều khiển hoạt động của cơ chế này.

Một trong những cơ chế này là van nước phổ biến nhất. Sử dụng ví dụ của cô ấy, chúng tôi sẽ xem xét cách chuyển thông tin về vị trí của cô ấy đến bộ điều khiển. Điều này được thực hiện đơn giản và đáng tin cậy nhất bằng cách sử dụng cách ly optpler. Điều này sẽ được thảo luận trong bài viết này.

Rất thường xuyên, chúng tôi được hiển thị trên TV cách một công nhân quay một bánh đà lớn ở một van lớn, tắt dòng khí hoặc dầu. Do đó, nhiều người thậm chí không nghi ngờ rằng các van không chỉ được cơ giới hóa, được trang bị động cơ điện, mà còn được bao gồm trong các hệ thống điều khiển tự động khác nhau.

Hình 2 cho thấy một mạch điều khiển van đơn giản hóa.

Hình 2. Mạch điều khiển van đơn giản hóa

Để giảm âm lượng của hình, các tiếp điểm nguồn thực tế điều khiển động cơ điện và chính động cơ điện, cũng như các yếu tố bảo vệ khác nhau, chẳng hạn như bộ ngắt mạch và rơle nhiệt, không được hiển thị. Rốt cuộc, thiết bị của một bộ khởi động từ tính đảo ngược thông thường được biết đến với mọi thợ điện. Và đã bao nhiêu lần phải khắc phục sự cố chỉ bằng một nút bấm đơn giản trên "nhiệt" !!! Tuy nhiên, mục đích của một số yếu tố của mạch sẽ phải được giải thích.

Biểu đồ cho thấy các cuộn dây của bộ khởi động từ K1, K2. Khi K1 được bật, van sẽ mở và khi K2 được bật, nó sẽ đóng lại, như được chỉ ra bởi các dòng chữ gần cuộn dây. Các cuộn dây khởi động được hiển thị trong sơ đồ được đánh giá cho 220v.

Thông thường - các tiếp điểm đóng K2 và K1 là giải pháp tiêu chuẩn cho mọi bộ khởi động đảo ngược - chặn: khi một bộ khởi động được bật, một bộ khởi động khác sẽ không thể bật.

Mở hoặc đóng van bắt đầu bằng cách nhấn các nút tương ứng được hiển thị trong sơ đồ. Sau khi nhả các nút, bộ khởi động được giữ ở trạng thái bật bằng tiếp điểm riêng (khối - tiếp điểm). Chế độ hoạt động này được gọi là tự ăn. Trong sơ đồ, đây là các tiếp điểm thường mở K1 và K2.

Cao hơn một chút so với các liên hệ này trong sơ đồ là một hình chữ nhật với các liên hệ bên trong và cơ chế khắc ghi SME SME. Đây là một cơ chế báo hiệu vị trí (ICP). Trong sơ đồ của chúng tôi, van ở vị trí chính giữa, vì vậy các tiếp điểm S1 và S2 được đóng lại, cho phép bạn bật bất kỳ bộ khởi động nào, cả để mở và đóng.

Cơ chế của SME là một hộp số chuyển đổi hành trình đa vòng quay của cơ thể làm việc, trong trường hợp này là cặp vít của van, thành chuyển động góc của trục với các cam. Tùy thuộc vào mô hình của các doanh nghiệp vừa và nhỏ, góc này có thể là 90 ... 225 độ. Tỷ số truyền của hộp số có thể là bất kỳ theo yêu cầu của khách hàng, cho phép bạn điều chỉnh chính xác nhất vị trí của các cam.

Các webcam nằm trên trục có thể được xoay theo góc mong muốn và cố định. Do đó, có thể thu được nhiều khoảnh khắc hoạt động của các microwitch. Trong sơ đồ của chúng tôi, đây là S1 ... S4. Một số sửa đổi của các doanh nghiệp vừa và nhỏ, ngoài microswitch, có chứa cảm biến cảm ứng xuất ra tín hiệu tương tự về góc quay của trục. Theo quy định, đây là tín hiệu hiện tại trong phạm vi 4 ... 20 mA. Nhưng chúng tôi sẽ không xem xét tín hiệu này ở đây.

Bây giờ hãy quay lại chương trình của chúng tôi. Giả sử nút mở đã được nhấn. Trong trường hợp này, van sẽ bắt đầu mở và sẽ mở cho đến khi microswitch S1 hoạt động theo cơ chế ICP. (Trừ khi, tất nhiên, nút dừng được nhấn trước). Anh ta sẽ khử năng lượng cho cuộn dây khởi động K1 và van sẽ ngừng mở.

Nếu cơ chế ở vị trí này, sau đó nhấn nút mở, bộ khởi động K1 sẽ không thể bật. Điều duy nhất có thể khiến động cơ điện bật trong tình huống này là nhấn nút để đóng van. Đóng sẽ tiếp tục cho đến khi microswitch S2 được kích hoạt. (Hoặc cho đến khi bạn nhấp vào "Dừng").

Có thể dừng cả mở và đóng van bất cứ lúc nào bằng cách nhấn nút dừng.

Như đã đề cập ở trên, van không có khả năng hoạt động của riêng mình, họ đã nhấn một nút và rời đi, nhưng có thể vào hệ thống tự động hóa. Trong trường hợp này, bằng cách nào đó cần thông báo cho bộ phận điều khiển (bộ điều khiển) vị trí van: mở, đóng, ở vị trí trung gian.

Cách dễ nhất để làm điều này là sử dụng các liên hệ bổ sung, tình cờ, đã có sẵn trong các doanh nghiệp vừa và nhỏ. Trong sơ đồ, đây là các liên hệ S3 và S4 miễn phí. Chỉ trong trường hợp này có thêm bất tiện và chi phí. Trước hết, đây là dây bổ sung cần phải được thực hiện và dây bổ sung. Và đây là một chi phí bổ sung.

Những bất tiện khác dẫn đến thực tế là bạn phải cấu hình các camera bổ sung. Những cam được gọi là thông tin. Trong sơ đồ của chúng tôi, đây là S3 và S4. Về nguồn điện (trong sơ đồ là S1 và S2) chúng phải được cấu hình rất chính xác: ví dụ: đoạn giới thiệu thông tin cho bộ điều khiển biết rằng van đã đóng và bộ điều khiển chỉ cần tắt van. Và cô ấy vẫn chưa đạt được một nửa!

Do đó, Hình 3 cho thấy cách lấy thông tin về vị trí của van bằng các tiếp điểm nguồn. Đối với mục đích này, các mối nối opt optpler có thể được sử dụng.

Hình 3

So với Hình 2, các phần tử mới đã xuất hiện trong sơ đồ. Trước hết nó tiếp điểm liên lạc với những cái tên Rơle Mở Mở, Rơle Đóng Đóng, Rơle Dừng Rỏ.Thật dễ dàng để nhận thấy rằng hai cái đầu tiên được kết nối song song với các nút tương ứng trên bảng điều khiển tay và các tiếp điểm thường đóng là Dừng chuyển tiếp. tuần tự với nút Dừng. Do đó, bất cứ lúc nào, van có thể được điều khiển bằng cách nhấn các nút bằng tay hoặc từ bộ điều khiển (bộ điều khiển) bằng rơle trung gian. Để đơn giản hóa mạch, cuộn dây của rơle trung gian không được hiển thị.

Ngoài ra, một hình chữ nhật xuất hiện trên sơ đồ với dòng chữ "Trao đổi bộ ghép nối". Nó chứa hai kênh cho phép điện áp từ các công tắc giới hạn của cơ chế SME, và đây là 220 V, được chuyển đổi thành mức tín hiệu của bộ điều khiển, cũng như để thực hiện cách ly điện từ mạng điện.

Sơ đồ cho thấy rằng các đầu vào của các mối nối opt optpler được kết nối trực tiếp với các microswitches S1 và S2 của cơ chế ICP. Nếu van ở vị trí chính giữa (mở một phần), cả hai microwitch đều được đóng và điện áp 220 V có mặt ở cả hai đầu vào của các mối nối opt optpler. Trong trường hợp này, các bóng bán dẫn đầu ra của cả hai kênh sẽ ở trạng thái mở.

Khi van mở hoàn toàn, microswitch S1 mở, không có điện áp ở đầu vào của kênh cách ly optpler, do đó bóng bán dẫn đầu ra của một kênh sẽ bị đóng. Điều tương tự cũng có thể nói về hoạt động của microswitch S2.

Một sơ đồ nguyên lý của một kênh cách ly optplerpler được hiển thị trong Hình 4.

Hình 4. Sơ đồ của một kênh opt optpler

Mô tả sơ đồ mạch

Điện áp đầu vào qua điện trở R1 và tụ C1 được chỉnh lưu bằng các điốt VD1, VD2 và sạc cho tụ điện C2. Khi điện áp trên tụ C2 đạt đến điện áp đánh thủng của diode zener VD3, tụ điện C3 được tích điện và thông qua điện trở R3 đèn đèn, đèn LED cặp quang điện tử, dẫn đến việc mở bóng bán dẫn optitor, và với nó là bóng bán dẫn đầu ra VT1. Transitor đầu ra được kết nối với đầu vào bộ điều khiển thông qua một diode tách rời VD4.

Một vài từ về mục đích và các loại của các bộ phận.

Tụ C1 hoạt động như một điện trở không watt. Điện dung của nó giới hạn dòng điện đầu vào. Điện trở R1 được thiết kế để hạn chế dòng vào tại thời điểm đóng các microwitch S1, S2.

Điện trở R2 bảo vệ tụ điện C2 khỏi điện áp tăng trong trường hợp mở trong mạch VD3 diode Zener.

Là một diode Zener VD3, KC515 với điện áp ổn định 15V được sử dụng. Ở mức này, điện áp sạc của tụ C4 bị giới hạn và theo đó, dòng điện qua đèn LED của bộ ghép quang V1.

AOT128 đã được sử dụng làm bộ ghép quang V1. Điện trở 100 kOhm R5 tiếp tục đóng máy phát quang quang điện tử trong trường hợp không có đèn LED chiếu sáng.

Nếu thay vì bộ ghép quang AOT128 trong nước, chúng ta sử dụng bộ tương tự 4N35 nhập khẩu của nó (mặc dù đây vẫn là một câu hỏi, trong số chúng là tương tự?), Thì nên đặt điện trở R5 với giá trị danh nghĩa là 1MΩ. Mặt khác, bộ ghép quang của giai cấp tư sản đơn giản sẽ không hoạt động: 100 KOhm sẽ đóng bộ phát quang chắc chắn đến mức nó sẽ không còn có thể mở được nữa.

Giai đoạn đầu ra trên bóng bán dẫn KT315 được thiết kế để hoạt động với dòng điện 20 mA. Nếu bạn cần một dòng điện đầu ra lớn hơn, bạn có thể sử dụng một bóng bán dẫn mạnh hơn, chẳng hạn như KT972 hoặc KT815.

Chương trình này khá đơn giản, đáng tin cậy trong hoạt động và không cần thiết trong việc vận hành. Bạn thậm chí có thể nói rằng nó không cần điều chỉnh.

Dễ dàng nhất để kiểm tra hoạt động của bo mạch bằng cách đặt điện áp mạng 220 V trực tiếp từ ổ cắm vào đầu vào. Để đầu ra, kết nối đèn LED thông qua điện trở khoảng một kilo-ohm và sử dụng nguồn điện 12 V. Trong trường hợp này, đèn LED sẽ sáng lên. Nếu bạn tắt điện áp 220 V thì đèn LED phải tắt.

Hình. 5. Xuất hiện bảng hoàn thành với cách ly quang điện tử

Hình 5 cho thấy sự xuất hiện của một bảng hoàn thành có chứa bốn kênh opto-coupler. Các tín hiệu đầu vào và đầu ra được kết nối bằng cách sử dụng các khối đầu cuối được cài đặt trên bảng. Lệ phí được làm bằng laser - công nghệ ủi, bởi vì nó đã được thực hiện cho sản xuất của nó.Trong nhiều năm hoạt động, thực tế không có thất bại.

Boris Aladyshkin