Inserindo informações no controlador usando acopladores ópticos

O artigo descreve como, usando trocas do acoplador óptico, para inserir informações discretas com um nível de 220 V no controlador, um esquema prático está disponível para produção em qualquer laboratório elétrico.

Nos processos tecnológicos, muitas vezes é necessário controlar a posição das partes móveis dos mecanismos das máquinas. Para esses fins, chaves fim de curso de vários projetos e princípios operacionais foram desenvolvidos e aplicados com sucesso.

O mais simples em design e princípio de operação, é claro, são os interruptores convencionais do tipo contato mecânico: por meio de um sistema de alavancas mecânicas e, geralmente, um sistema inteiro de engrenagens que aciona os came, um contato elétrico é fechado, o que pode significar a posição final ou inicial do mecanismo.

Além dos interruptores de limite de contato, ou como são chamados brevemente de interruptores de limite, os interruptores de limite sem contato são comuns. Um representante típico dessa família são os interruptores de limite do tipo BVK. Existem muitas modificações, portanto, os números são colocados após as letras BVK.

Seu trabalho é baseado no princípio de um gerador de relaxamento controlado. Quando uma placa de metal entra no espaço vazio desse interruptor final, a geração para e o relé de saída dispara. Naturalmente, a placa mencionada acima está localizada naquela parte do mecanismo, cuja posição deve ser controlada. A aparência desse trailer é mostrada na Figura 1.

Figura 1. Interruptor de proximidade BVK

Além dos sensores baseados no gerador de relaxamento, são utilizados sensores de indução, capacitivo, óptico, ultrassônico e outros. Mas, apesar de uma variedade de tipos de sensores e de seus princípios operacionais, os interruptores de limite de contato comuns não desistem de suas posições e é muito cedo para descartá-los.

Freqüentemente, mecanismos com comutadores de contato são incluídos em sistemas automatizados que estão sob controle de controladores. Nesse caso, as informações sobre a posição do mecanismo devem ser transmitidas ao controlador que controla a operação desse mecanismo.

Um desses mecanismos é a válvula de água mais comum. Usando seu exemplo, consideraremos como transferir informações sobre sua posição para o controlador. Isso é feito de maneira mais simples e confiável usando o isolamento do acoplador óptico. Isso será discutido neste artigo.

Muitas vezes, na TV, é mostrado como um trabalhador gira um volante grande em uma válvula grande, interrompendo o fluxo de gás ou óleo. Portanto, muitos nem suspeitam que as válvulas não sejam apenas mecanizadas, equipadas com motores elétricos, mas também incluídas em vários sistemas de controle automático.

A Figura 2 mostra um circuito de controle de válvula simplificado.

Figura 2. Um circuito de controle de válvula simplificado

Para reduzir o volume da figura, os contatos de potência reais que controlam o motor elétrico e o próprio motor elétrico, bem como vários elementos de proteção, como disjuntores e relés térmicos, não são mostrados. Afinal, o dispositivo de um acionador de partida magnético reversível convencional é bem conhecido por todo eletricista. E quantas vezes teve que consertar o mau funcionamento com um simples clique de um botão no "teplushka" !!! Mas, ainda assim, o objetivo de alguns elementos do circuito terá que ser explicado.

O diagrama mostra as bobinas dos arrancadores magnéticos K1, K2. Quando K1 está ligado, a válvula abre e, quando K2 está ligado, fecha, conforme indicado pelas inscrições próximas às bobinas. As bobinas de partida mostradas no diagrama são classificadas para 220V.

Os contatos normalmente fechados K2 e K1 são a solução padrão para qualquer bloqueio de partida reverso: quando um partida está ligado, o outro não poderá ligar.

A abertura ou fechamento da válvula começa pressionando os botões correspondentes mostrados no diagrama. Após soltar os botões, o acionador de partida é mantido no estado ligado por seu próprio contato (contato de bloco). Este modo de operação é chamado de alimentação automática. No diagrama, esses são os contatos normalmente abertos K1 e K2.

Um pouco mais alto que esses contatos no diagrama é um retângulo com os contatos internos e a inscrição “mecanismo SME”. Este é um mecanismo de sinalização de posição (ICP). Em nosso esquema, a válvula está na posição intermediária, de modo que os contatos S1 e S2 estão fechados, o que permite que você ligue qualquer partida, tanto para abertura quanto para fechamento.

O mecanismo da SME é uma caixa de engrenagens que converte o curso de várias voltas do corpo de trabalho, neste caso o par de parafusos da válvula, no movimento angular do eixo com cames. Dependendo do modelo das PME, este ângulo pode ser de 90 a 225 graus. A relação de transmissão da caixa de velocidades pode ser qualquer a pedido dos clientes, o que permite ajustar com mais precisão a posição das cames.

Cames localizados no eixo podem ser girados no ângulo desejado e fixados. Por isso, é possível obter vários momentos de operação dos microinterruptores. Em nosso esquema, isso é S1 ... S4. Algumas modificações das PMEs, além dos microinterruptores, contêm um sensor de indução que gera sinal analógico sobre o ângulo de rotação do eixo. Como regra, este é um sinal de corrente na faixa de 4 ... 20 mA. Mas não consideraremos esse sinal aqui.

Agora vamos voltar ao nosso esquema. Suponha que o botão abrir tenha sido pressionado. Nesse caso, a válvula começará a abrir e abrirá até que o microinterruptor S1 opere no mecanismo ICP. (A menos que, é claro, o botão de parada seja pressionado primeiro). Ele desenergizará a bobina de partida K1 e a válvula parará de abrir.

Se o mecanismo estiver nessa posição e, em seguida, pressionar o botão Abrir, o K1 Starter não poderá ligar. A única coisa que pode fazer com que o motor elétrico ligue nessa situação é pressionar o botão para fechar a válvula. O fechamento continuará até o microinterruptor S2 ser ativado. (Ou até você clicar em "Parar").

Tanto a abertura quanto o fechamento da válvula podem ser interrompidos a qualquer momento pressionando o botão Parar.

Como mencionado acima, a válvula não funciona por si mesma, "eles pressionaram um botão e saíram", mas podem entrar no sistema de automação. Nesse caso, é necessário informar de alguma forma a unidade de controle (controlador) da posição da válvula: aberta, fechada, na posição intermediária.

A maneira mais fácil de fazer isso é usar contatos adicionais, que, aliás, já estão disponíveis nas PME. No diagrama, esses são os contatos S3 e S4 deixados livres. Somente neste caso, há inconvenientes e despesas adicionais. Antes de tudo, é necessário que sejam necessários fios adicionais e fios adicionais. E este é um custo adicional.

Outros inconvenientes se resumem ao fato de que você precisa configurar cames adicionais. Essas câmeras são chamadas de informativas. Em nosso esquema, esses são S3 e S4. Em relação à potência (no diagrama, são S1 e S2), elas devem ser configuradas com muita precisão: por exemplo, o trailer de informações informa ao controlador que a válvula já foi fechada e o controlador simplesmente desliga a válvula. E ela ainda não chegou à metade!

Portanto, a Figura 3 mostra como obter informações sobre a posição da válvula usando contatos de potência. Para esse fim, as junções do acoplador óptico podem ser usadas.

Figura 3

Comparado à Figura 2, novos elementos apareceram no diagrama. Primeiro de tudo contatos de relé com os nomes "Relay Open", "Relay Close", "Relay Stop".É fácil notar que os dois primeiros estão conectados em paralelo aos botões correspondentes no painel de controle manual, e os contatos normalmente fechados são "relé Parar". sequencialmente com o botão Parar. Portanto, a qualquer momento, a válvula pode ser controlada pressionando os botões manualmente ou a partir da unidade de controle (controlador) usando relés intermediários. Para simplificar o circuito, bobinas de relés intermediários não são mostradas.

Além disso, um retângulo apareceu no diagrama com a inscrição "Intercâmbios do acoplador óptico". Ele contém dois canais que permitem que a tensão dos interruptores de limite do mecanismo SME, que é de 220V, seja convertida no nível do sinal do controlador, além de realizar isolamento galvânico da rede de energia.

O diagrama mostra que as entradas das junções do acoplador óptico são conectadas diretamente aos microinterruptores S1 e S2 do mecanismo ICP. Se a válvula estiver na posição do meio (parcialmente aberta), os dois microinterruptores estão fechados e uma tensão de 220 V está presente nas duas entradas das junções do acoplador óptico.Neste caso, os transistores de saída de ambos os canais estarão no estado aberto.

Quando a válvula está totalmente aberta, o microinterruptor S1 está aberto, não há tensão na entrada do canal de isolamento do acoplador óptico, portanto o transistor de saída de um canal será fechado. O mesmo pode ser dito sobre a operação do microinterruptor S2.

Um diagrama esquemático de um canal de isolamento do acoplador óptico é mostrado na Figura 4.

Figura 4. Diagrama esquemático de um canal do acoplador óptico

Descrição do diagrama de circuito

A tensão de entrada através do resistor R1 e do capacitor C1 é retificada pelos diodos VD1, VD2 e carrega o capacitor C2. Quando a tensão no capacitor C2 atinge a tensão de ruptura do diodo zener VD3, o capacitor C3 é carregado e, através do resistor R3, acende o LED do acoplador óptico V1, que leva à abertura do transistor do acoplador óptico e, com ele, o transistor de saída VT1. O transistor de saída é conectado à entrada do controlador através de um diodo de desacoplamento VD4.

Algumas palavras sobre a finalidade e os tipos de peças.

O capacitor C1 funciona como um resistor sem watt. Sua capacitância limita a corrente de entrada. O resistor R1 é projetado para limitar a corrente de energização no momento do fechamento dos microinterruptores S1, S2.

O resistor R2 protege o capacitor C2 do aumento da tensão no caso de uma abertura no circuito de diodo Zener VD3.

Como um diodo Zener VD3, é usado o KC515 com uma tensão de estabilização de 15V. Nesse nível, a tensão de carga do capacitor C4 é limitada e, consequentemente, a corrente através do LED do acoplador óptico V1.

O AOT128 foi utilizado como o optocoupler V1. O resistor R5 de 100 kOhm mantém fechado fototransistor optocoupler na ausência de iluminação LED.

Se, em vez do optocoupler AOT128 doméstico, usarmos o analógico importado 4N35 (embora ainda seja uma pergunta, qual deles é analógico?), O resistor R5 deve ser colocado com um valor nominal de 1MΩ. Caso contrário, o acoplador óptico burguês simplesmente não funcionará: 100 KOhm fechará o fototransistor com tanta firmeza que não será mais possível abri-lo.

O estágio de saída no transistor KT315 foi projetado para operar com uma corrente de 20 mA. Se você precisar de uma corrente de saída maior, poderá usar um transistor mais poderoso, como o KT972 ou o KT815.

O esquema é bastante simples, confiável na operação e não caprichoso no comissionamento. Você pode até dizer que não precisa de ajustes.

A maneira mais fácil de verificar o funcionamento da placa é aplicando uma tensão de rede de 220V diretamente da tomada. Na saída, conecte o LED através de um resistor de cerca de um quilo-ohm e aplique uma fonte de alimentação de 12V. Nesse caso, o LED deve acender. Se você desligar a tensão de 220V, o LED deverá apagar.

Fig. 5. Aparência da placa acabada com isolamento optoeletrônico

A Figura 5 mostra a aparência de uma placa acabada contendo quatro canais de optoacoplador. Os sinais de entrada e saída são conectados usando os blocos de terminais instalados na placa. Taxa fabricado com tecnologia de passar a laser, porque foi feito para sua produção.Por vários anos de operação, praticamente não houve falhas.

Boris Aladyshkin