Автоматизация технологических процессов в производстве (стр. 24 из 32)

В некоторых схемах автоматически требуется поддерживать ток в нагрузке стабильным при изменении нагрузки, например в электромагнитах, электромагнитных датчиках, в которых ток питания должен быть постоянным. Для этого применяются специальные стабилизаторы тока.

Схемы таких стабилизаторов тока приведены на рис. 6-6, а и б.

Рис. 6-6 - Схемы стабилизаторов тока.

а – с нагрузкой в цепи эмиттера; б – с нагрузкой в цепи коллектора.

Усилители постоянного тока в обеих схемах однокаскадные, нагрузка в первой схеме (рис. 6-6, а) включена в цепь эмиттера, во второй (рис. 6-6, б) – в цепь коллектора.

Первая схема представляет собой обычный стабилизатор напряжения, у которого в нижнем плече делителя стоит эталонный резистор R_эт, а в верхнем - нагрузочное напряжение.

На эталонном резисторе R_эт поддерживается постоянное напряжение с помощью цепи обратной связи, а в цепи нагрузки поддерживается постоянный ток независимо от значения нагрузки.

Во второй схеме эталонный резистор R_эт является как бы сопротивлением нагрузки обычного стабилизатора напряжения, а сопротивление нагрузки включено последовательно с внутренним сопротивлением источника питания U_вх1.

В обеих схемах усилители постоянного тока питаются от отдельных маломощных источников питания U_вх2. Принцип работы представленных стабилизаторов тока такой же, как и стабилизаторов напряжения.

Цепь обратной связи с некоторой определенной ошибкой поддерживает постоянным эталонное напряжение U_эт. Ввиду того, что эталонное сопротивление R_эт является постоянным, ток, проходящий через это сопротивление, также остается постоянным и проходит одновременно через сопротивление нагрузки R_н. Транзистор Т₁ может быть составным.

Контрольные вопросы:

1) Назначение индикаторных устройств в автоматики.

2) Разновидности индикаторных устройств.

3) Как устроен жидкокристаллический индикатор?

Глава 7 Бесконтактное управление

Основные функции, которые выполняют САУ: защита, управление, коммутация, контроль, регулировка.

Электромагнитные контакторы и реле выполняют функции коммутации электрических цепей, а тепловые и электромагнитные аппараты имеют плавкие вставки – функции защиты.

Достоинством контактной аппаратуры САУ является:

- Малое остаточное напряжение на замкнутых контактах, - отсутствие токов утечки, - высокая удельная мощность. Недостатки:

- невысокое быстродействие, - чувствительность к вибрациям, - электромагнитные помехи, - плохие эксплутационные свойства.

Возрастающие требования к надежности, быстродействию и экономичности привели к

необходимости использовать бесконтактные элементы в САУ:

· Логические элементы

· Электронные коммутаторы

· Бесконтактные путевые переключатели.

Бесконтактные элементы чаще всего собраны на диодах и транзисторах или тиристорах (и представляют собой ИС).

Логические элементы

Эти элементы при подаче технических или иных управляющих сигналов могут резко изменять сопротивление в управляемой цепи, делая его или чрезвычайно большим или очень малым, это аналогично замыканию или размыканию цепи контактным реле.

Для описания схем дискретного контактного или бесконтактного управления исполняют специальный математический аппарат алгебры логики, где функция применяет только двоичные значения 1 и 0. действия логических элементов аналогично действию релейно-контактных схем.

Эквивалентная схема ИЛИ-НЕ - это если заменить замыкающий контакт (Х) на размыкающий.

По средствам элементов И, ИЛИ, НЕ могут быть собраны логические схемы, заменяющие любые релейные, не имеющие реле времени.

Это вытекает из того, что все релейные схемы составлены из последовательных различных и параллельных соединений замыкающих и размыкающих контактов.

Мощность входных сигналов, необходимая для нормальной работы бесконтактных логических элементов, обычно не превышают 0,01 В; их выходная мощность обычно не больше 0,015 Вт.

При составлении схемы логического управления электромагнитами, электромагнитными муфтами, контакторами и другими исполнительными аппаратами необходимы промежуточные усилители, например тиристорами.

При составлении схемы логического управления, предназначенного для тех же целей, группа контактов, включенных параллельно, может быть заменена ИЛИ с заземляющими входами, а группа последовательно включенных контактов И.

Элемент И-НЕ является универсальным (комбинируя элементы только одного вида, можно создать различные схемы эквивалентными по своему действию элементами И, ИЛИ, НЕ.

Схемы из элементов И-НЕ

А*А

а) «ИЛИ» б) «И» в) «НЕ»

Рис. 7-1

Это означает, что любые релейные схемы, работающие без выдержки времени могут быть собраны из элементов одного и того же вида.

Таким же свойством обладает элемент ИЛИ-НЕ.

Число элементов в схемах релейно-контактного управления того же значения.

В некоторых логических схемах приходится применять в 3-4 раза больше элементов, чем в контакторах.

Достоинства:

· Высокая надежность и продолжительный срок службы компенсируют. Недостатки:

· Большая сложность, высокая стоимость (систем логического управления).

Выпускаемые бесконтактные логические элементы обычно совмещают функции нескольких логических элементов (например, И, НЕ, ИЛИ-НЕ в одном элементе).

Это оказалось возможным вследствие малых размеров и относительно невысокой стоимости основных элементов радиотехники.

При всяком применении такого функционального логического элемента часть его возможностей остается неиспользованной.

Если у логических элементов И, И-НЕ использованы не все входы, их нужно соединить с одним из использованных входов.

Схема управления с двух различных мест

· При нажатии на кнопку П1(П2) на выходе ИЛИ появляется сигнал;

· Если кнопка С1 и С2 не нажаты, то на всех входах элемента И при этом имеются сигналы.

· Тогда выходной сигнал этого элемента через усилитель У включает контактором КМ.

· Там же сигнал одновременно подается на третий вход элемента ИЛИ – это дает возможность обнулить кнопку П1(П2), не вызывая отключения кнопки С1 и С2, П1 и П2 – кнопки 1 в релейно-контакторной схеме – контакты кнопок.

Комбинируя схемы соединения одинаковых логических элементов, можно получать действие, свойственное другим элементам.

- Используя только один из входов элемента ИЛИ – получаем свойства элемента «Повторитель».

Такое же действие можно получить, соединяя друг с другом все выходы элемента И.

В автоматике также применяют транзисторные логические элементы

Транзисторные схемы при значительном числе входов требуют большого числа триодов.

Более экономичны комбинированные диодно-транзисторные схемы. Учитывая недостатки систем бесконтактного управления на логических элементах, то они применяются только при очень высоких требованиях к надежности и коротких циклах обработки. В большинстве случаев исполняют релейно-контактную аппаратуру. Алгебра логики дает возможность разрабатывать схемы релейно-контактного и бесконтактно управления чисто математическим путем, используя для этого ЭВМ и программистов надлежащей квалификации. Число срабатываний на логические элементы не влияют.

Бесконтактный путевой переключатель

Это устройства, работающие без механического контакта, существует три вида путевых переключателей:

1. с использованием изменения сопротивления

2. использующие резонанс тока.

3. работающие по принципу трансформатора.

С использованием изменения сопротивления

1.

подвижный якорь

2. подвижный сердечник

3. катушка

Рис. 7-2

Принцип действия:

Когда якорь занимает положение над сердечником, в катушке возникает индуктивное сопротивление, которое выводит из равновесия электрический мост – это является входным сигналом на логический элемент управляющей цепи.

Использующие резонанс тока

1.

подвижный якорь

2. подвижный сердечник

3. колебательный контур

Рис. 7-3

Принцип действия:

Когда якорь занимает положение над сердечником в колебательном контуре, сила тока достигает максимального значения – это является входным сигналом на логический элемент управляющего сигнала.

Работающие по принципу трансформатора

Рис. 7-4

Принцип действия:

Когда якорь не находится над сердечником катушки 3, наводится незначительная ЭДС под действием тока катушки 4, в момент, когда якорь находится над сердечником катушки 3, наводится вторичная ЭДС большого значения, которая является входным сигналом на логических элементах управления.

Бесконтактный путевой переключатель типа БВК-24

Обычно бесконтактным называют путевые переключатели, работающие без механического контакта между переключателем и перемещающимся узлом станка.