Optokuplörler kullanarak kontrolöre bilgi girme

Makale, optokuplör değiş tokuşlarını kullanarak, denetleyiciye 220 V seviyeli ayrık bilgi girmek için, herhangi bir elektrik laboratuarında üretim için pratik bir şemanın nasıl mevcut olduğunu açıklar.

Teknolojik süreçlerde, genellikle makine mekanizmalarının hareketli parçalarının pozisyonunu kontrol etmek gerekir. Bu amaçlar için, çeşitli tasarımların ve çalışma prensiplerinin limit anahtarları geliştirilmiş ve başarıyla uygulanmıştır.

Tasarım ve çalışma prensibinin en basit olanı, elbette, geleneksel mekanik kontak tipi anahtarlardır: mekanik bir kaldıraç sistemi ve genellikle kamları tahrik eden tüm dişli sistemleri yoluyla, bir elektrik teması kapalıdır, bu da mekanizmanın nihai veya başlangıç ​​konumu anlamına gelebilir.

Kontak limit anahtarlarına ek olarak veya kısaca limit anahtar olarak adlandırıldıkları için temassız limit anahtarları yaygındır. Bu ailenin tipik bir temsilcisi, BVK tipinin limit anahtarlarıdır. Çok fazla değişiklik var, bu nedenle, rakamlar BVK harflerinden sonra konuyor.

Çalışmaları kontrollü bir gevşeme jeneratörü prensibine dayanmaktadır. Metal bir plaka böyle bir uç anahtarın boşluk aralığına girdiğinde, üretim durur ve çıkış rölesi açılır. Doğal olarak, yukarıda belirtilen plaka, mekanizmasının konumu kontrol edilmesi gereken kısmında bulunur. Böyle bir römorkun görünümü Şekil 1'de gösterilmiştir.

Şekil 1. BVK yaklaşım anahtarı

Bir gevşeme jeneratörüne dayalı sensörlere ek olarak, endüksiyon, kapasitif, optik, ultrasonik ve diğer sensör türleri kullanılır. Ancak, bu tür çeşitli sensörlere ve çalışma prensiplerine rağmen, normal kontak limit anahtarları konumlarını kaybetmez ve bunları reddetmek için çok erken.

Genellikle, kontak anahtarlı mekanizmalar, kontrolörlerin kontrolü altında çalışan otomatik sistemlere dahil edilir. Bu durumda, mekanizmanın konumu hakkında bilgi, bu mekanizmanın çalışmasını kontrol eden kontrolöre iletilmelidir.

Bu mekanizmalardan biri en yaygın su vanasıdır. Örneğini kullanarak, konumu hakkında bilgilerin denetleyiciye nasıl aktarılacağını ele alacağız. Bu en basit ve güvenilir bir şekilde optokuplör izolasyonu kullanılarak yapılır. Bu, bu makalede ele alınacaktır.

Oldukça sık, televizyonda bir işçinin büyük bir volanın büyük bir vanada nasıl döndüğünü, gaz veya yağ akışını nasıl kapattığını gösteriyoruz. Bu nedenle, birçoğu vanaların sadece mekanize olmadığından, elektrik motorlarıyla donatılmış olduğundan değil, aynı zamanda çeşitli otomatik kontrol sistemlerinde yer aldığından şüphelenmiyor.

Şekil 2, basitleştirilmiş bir valf kontrol devresini göstermektedir.

Şekil 2. Basitleştirilmiş bir valf kontrol devresi

Şeklin hacmini azaltmak için, elektrik motorunu ve elektrik motorunu kontrol eden gerçek güç kontaklarının yanı sıra devre kesiciler ve termik röleler gibi çeşitli koruma elemanları gösterilmez. Sonuçta, geleneksel bir tersinir manyetik yol vericinin cihazı her elektrikçi tarafından iyi bilinir. Ve kaç kez sadece "teplushka" bir düğmeye basarak arıza düzeltmek zorunda kaldı !!! Ancak yine de, devrenin bazı elemanlarının amacı açıklanmalıdır.

Diyagram manyetik yol vericiler K1, K2'nin bobinlerini göstermektedir. K1 açıldığında, valf açılır ve K2 açıldığında, bobinlerin yakınındaki yazıtlarla gösterildiği gibi kapanır. Diyagramda gösterilen başlangıç ​​bobinleri 220V için derecelendirilmiştir.

Normalde kapalı kontaklar K2 ve K1, ters marş blokajı için standart çözümdür: bir marş motoru açıkken, diğeri açılamaz.

Valfin açılması veya kapatılması, şemada gösterilen ilgili düğmelere basılarak başlar. Düğmeleri bıraktıktan sonra, marş kendi kontağı (blok kontağı) ile açık durumda tutulur. Bu çalışma moduna kendi kendine besleme adı verilir. Diyagramda, bunlar normalde açık kontaklar K1 ve K2'dir.

Diyagramdaki bu kontaklardan biraz daha yüksekte, içinde kontaklar bulunan bir dikdörtgen ve “KOBİ mekanizması” yazılıdır. Bu bir konum sinyalizasyon mekanizmasıdır (ICP). Şemamızda, vana orta konumdadır, bu nedenle S1 ve S2 kontakları kapalıdır, bu da hem açma hem de kapatma için herhangi bir marş motorunu açmanızı sağlar.

KOBİ'nin mekanizması, çalışma gövdesinin çok turlu strokunu, bu durumda valfin vida çiftini, milin kamlarla açısal hareketine dönüştüren bir dişli kutusudur. KOBİ'lerin modeline bağlı olarak, bu açı 90 ... 225 derece olabilir. Şanzımanın dişli oranı, müşterilerin isteğine göre herhangi biri olabilir, bu da kamların konumunu en doğru şekilde ayarlamanızı sağlar.

Milin üzerine yerleştirilen kamlar istenen açıya döndürülebilir ve sabitlenebilir. Bu nedenle, mikro anahtarların çeşitli çalışma anlarını elde etmek mümkündür. Programımızda bu S1 ... S4. KOBİ'lerin bazı modifikasyonları, mikro anahtarlara ek olarak, çıkış yapan bir indüksiyon sensörü içerir. analog sinyal milin dönme açısı hakkında. Kural olarak, bu 4 ... 20 mA aralığında bir akım sinyalidir. Ancak bu sinyali burada dikkate almayacağız.

Şimdi planımıza geri dönelim. Aç düğmesine basıldığını varsayın. Bu durumda, vana açılmaya başlar ve mikro anahtar S1 ICP mekanizmasında çalışana kadar açılır. (Tabii ki, önce durdur düğmesine basılmazsa). Marş bobininin (K1) enerjisini keser ve valfin açılması durur.

Eğer mekanizma bu pozisyondaysa, ardından açma düğmesine basarsanız, K1 marş motoru açılamaz. Bu durumda elektrik motorunun açılmasına neden olabilecek tek şey, valfi kapatmak için düğmeye basmaktır. Mikro anahtar S2 etkinleştirilene kadar kapatma devam edecektir. (Veya "Durdur" u tıklayana kadar).

Valfin açılması ve kapatılması, herhangi bir zamanda durdurma düğmesine basılarak durdurulabilir.

Yukarıda belirtildiği gibi, vana kendi başına çalışmaz, “bir düğmeye bastılar ve sola döndüler”, ancak otomasyon sistemine girebilirler. Bu durumda, kontrol ünitesini (kontrolör) bir şekilde vana pozisyonuna bildirmek gerekir: açık, kapalı, ara konumda.

Bu, tesadüfen KOBİ'lerde bulunan ek kontaklar kullanarak en kolayıdır. Diyagramda, bunlar S3 ve S4 kontakları serbest bırakılmıştır. Sadece bu durumda ek sıkıntılar ve masraflar vardır. Her şeyden önce, bu ek kabloların ve ek kabloların yapılması gerektiğidir. Ve bu ek bir maliyet.

Ek sıkıntılar, ek kameraları yapılandırmanız gerektiğine iner. Bu kameralara bilgi denir. Şemamızda, bunlar S3 ve S4'tür. Güçle ilgili olarak (şemada S1 ve S2'dir) çok hassas bir şekilde yapılandırılmalıdır: örneğin, bilgi fragmanı kontrolöre vananın zaten kapalı olduğunu ve kontrolörün vanayı kapattığını bildirir. Ve hala yarısına ulaşamadı!

Bu nedenle, Şekil 3, güç kontaklarını kullanarak vananın konumu hakkında nasıl bilgi alınacağını gösterir. Bu amaçla, optokuplör kavşakları kullanılabilir.

Şekil 3.

Şekil 2 ile karşılaştırıldığında, şemada yeni elemanlar ortaya çıkmıştır. Her şeyden önce röle kontakları "Röle Açık", "Röle Kapatma", "Röle Durdurma" adlarıyla.İlk ikisinin el kontrol panelindeki ilgili düğmelere paralel olarak bağlandığını ve normalde kapalı kontakların “röle Durdurma” olduğunu fark etmek kolaydır. Durdur düğmesiyle sırayla. Bu nedenle, herhangi bir zamanda valf, düğmelere elle basılarak veya ara röleler kullanılarak kontrol ünitesinden (kontrolör) kontrol edilebilir. Devreyi basitleştirmek için, ara rölelerin bobinleri gösterilmez.

Ek olarak, şemada "Optokuplör değişimleri" yazısıyla bir dikdörtgen göründü. KOBİ mekanizmasının limit anahtarlarından gelen gerilime izin veren iki kanal içerir ve bu 220V'dir, kontrolörün sinyal seviyesine dönüştürülmesinin yanı sıra güç şebekesinden galvanik izolasyon gerçekleştirir.

Şema, optokuplör bağlantılarının girişlerinin doğrudan ICP mekanizmasının S1 ve S2 mikro anahtarlarına bağlandığını gösterir. Valf orta konumda (kısmen açık) ise, her iki mikroswitch kapatılır ve optokuplör bağlantılarının her iki girişinde 220 V'luk bir voltaj bulunur.Bu durumda, her iki kanalın çıkış transistörleri açık durumda olacaktır.

Valf tamamen açık olduğunda, mikro anahtar S1 açıktır, optokuplör izolasyon kanalının girişinde voltaj yoktur, bu nedenle bir kanalın çıkış transistörü kapatılır. Aynısı mikro anahtar S2'nin çalışması için de söylenebilir.

Bir optokuplör izolasyon kanalının şematik diyagramı Şekil 4'te gösterilmektedir.

Şekil 4. Bir optokuplör kanalının şematik diyagramı

Devre şemasının tanımı

Direnç R1 ve kapasitör C1 aracılığıyla giriş voltajı VD1, VD2 diyotları tarafından düzeltilir ve kapasitör C2'yi şarj eder. Kondansatör C2'deki voltaj zener diyot VD3'ün bozulma voltajına ulaştığında, kapasitör C3 yüklenir ve R3 R3 aracılığıyla optokuplör transistörünün ve bununla birlikte çıkış transistörünün VT1 açılmasına yol açan optokuplör LED V1'i “yakar”. Çıkış transistörü, bir ayırıcı diyot VD4 aracılığıyla kontrolör girişine bağlanır.

Parçaların amacı ve türleri hakkında birkaç kelime.

Kondansatör C1, watt olmayan bir direnç olarak çalışır. Kapasitansı giriş akımını sınırlar. Direnç R1, mikro anahtarların S1, S2 kapatıldığı andaki ani akımı sınırlamak için tasarlanmıştır.

Direnç R2, Zener diyot devresinde VD3 açık olması durumunda kapasitör C2'yi yüksek voltajdan korur.

Bir Zener diyot VD3 olarak, 15V stabilizasyon voltajına sahip KC515 kullanılır. Bu seviyede, C4 kondansatörünün şarj voltajı sınırlıdır ve buna göre, optokuplör V1'in LED'i boyunca akım.

Optokuplör V1 olarak AOT128 kullanıldı. 100 kOhm direnç R5 kapalı kalır optokuplör fototransistörü LED aydınlatmanın yokluğunda.

Yerli AOT128 optokuplör yerine, ithal edilen analog 4N35'i kullanırız (bu hala bir soru olmasına rağmen, hangisi analog?), O zaman R5 direnci 1MΩ nominal değere sahip olmalıdır. Aksi takdirde, burjuva optokuplör basitçe çalışmaz: 100 KOhm, fototransistörü sıkıca kapatacak ve artık açılmayacak.

KT315 transistör üzerindeki çıkış kademesi 20 mA akımla çalışacak şekilde tasarlanmıştır. Daha büyük bir çıkış akımına ihtiyacınız varsa, KT972 veya KT815 gibi daha güçlü bir transistör kullanabilirsiniz.

Şema oldukça basit, operasyonda güvenilir ve devreye almada kaprisli değil. Ayarlamaya gerek olmadığını bile söyleyebilirsiniz.

Doğrudan çıkıştan girişe bir 220V ağ voltajı uygulayarak kartın çalışmasını kontrol etmek en kolay yoldur. Çıkışa, LED'i yaklaşık bir kilo-ohm'luk bir dirençle bağlayın ve bir 12V güç kaynağı uygulayın. Bu durumda, LED yanmalıdır. 220V voltajını kapatırsanız, LED sönmelidir.

Şek. 5. optoelektronik izolasyon ile bitmiş kurulu Görünüm

Şekil 5, dört opto-kuplör kanalı içeren bitmiş bir tahtanın görünümünü göstermektedir. Giriş ve çıkış sinyalleri panoda kurulu terminal blokları kullanılarak bağlanır. ödeme lazer ütüleme teknolojisi ile üretilmiştir, çünkü üretimi için yapıldı.Birkaç yıl boyunca neredeyse hiç arıza olmadı.

Boris Aladyshkin