Автоматизация технологических процессов в производстве (стр. 26 из 32)
СХЕМА ВКЛЮЧЕНИЯ ЦИФРОВОГО ИНДИКАТОРА
Используется в системах сигнализации и связи, контрольно-измерительных аппаратов (световое табло, пульты управления диспетчерских пунктов, различные автоматы).
ЗНАКОВЫЕ НАКАЛЬНЫЕ ВАКУУМНЫЕ ИНДИКАТОРЫ
В баллоне с вакуумом на теплостойкой изоляционной плате расположены из вольфрамовой проволоки (нити накала) сегменты или изображение букв или цифр. Все сегменты имеют 1 вывод. Подключение к источнику питания определенной комбинации сегментов вызывает изображение знака или буквы желтого цвета, при рабочей температуре 1200ºС. Срок службы 10000 и более часов.
Индикаторы на светодиодах
Основной частью светодиода является диод с плоскостным фотодиодом. Когда диод включается в прямом направлении, через p-n переход протекает ток и возникает излучение, которое фокусируется пластмассовой линзой. Многие светодиоды изготавливают из арсенида галлия. Последовательно с диодами включаются резисторы, которые ограничивают ток до 20 мА. Светодиоды чувствительны к полярности напряжения, поэтому аноды подсоединяются к «плюсу», а катоды к «минусу» (земля). Свечение образуется комбинацией сегментов.
Пример: Если необходимо высчитать десятичную цифру «7» - необходимо, чтобы
замкнулись ключи а, в, с «5» - а, с, d, f, g «12» и т. д.
Ток течёт от «земли» через замкнутый контакт, ограничительный резистор, светодиод, АК остаток питания.
Для активизации светодиодных сегментов необходим потенциал «земля» (сигнал низкого логического уровня).
Необходимые сигналы для управления работой сегментного индикатора, обеспечиваются соответствующими ИС. Такая ИС – называется индикатором формирователем. Этот формирователь обычно помещается в общий корпус с дешифратором.
Электролюминесцентные индикаторы
Электролюминесцентные индикаторы предназначены для отображения различной информации в системах контроля и управления. В них используется явление электролюминесценции, состоящей в том, что некоторые вещества способны излучать свет под действием электромагнитного поля. По устройству они представляют собой плоский конденсатор.
(электрод);3 – слой диэлектрика;
На металлический электрод нанесён слой диэлектрика, состоящего из органической смолы с добавлением люминесцентного порошка, основу которого составляет сульфит или селенит цинка.
Добавление к люминофору активатора позволяет получать различные цвета (жёлтый, красный, голубой, белый). Свет люминесцентного слоя накладывается на прозрачную плёнку (электропроводящую и выполненную сплошной). Для сохранения от внешних воздействий служит стеклянная пластина. Если к электропроводам приложить переменное напряжение, то под действием электрического поля в слое диэлектрика возникает свечение. Прозрачный электрод обычно изготавливается из оксида олова, а металлический электрод имеет форму букв, цифр, сегментов. Металлический электрод может быть растровым (состоящим из ряда полос) или матричным (с большим числом точечных элементов).
Электролюминесцентные индикаторы бывают различных типов и размеров, дают светящееся изображение на тёмном фоне и тёмное изображение – на светящемся фоне. Бывают одноцветные и многоцветные индикаторы. Для изображения цифр используются индикаторы с семью и девятью сегментами. Для их питания применяется переменное синусоидальное напряжение 220в, частотой от 400 до 1200 Гц. Электролюминесцентные индикаторы оформляются в пластмассовые корпуса. Линейные размеры высвечиваемых элементов составляет от единиц до десятков миллиметров и соответственно применяется ток от десятых долей мА до десятков мА. Рабочая температура – от минус 40°С до плюс 50°С. Срок службы равен десяткам тысяч часов.
Достоинства: малая потребляемая мощность при высокой яркости свечения; высокая механическая прочность; большой срок службы; плоская конструкция.
Недостаток – как и у многих других типов индикаторов, необходимость применения довольно сложных систем управления.
Жидкокристаллические индикаторы
Жидкокристаллические индикаторы основаны на использовании жидких кристаллов, представляющим собой некоторые органические жидкости с упорядоченным расположением молекул.
Жидкие кристаллы прозрачны для световых лучей, но под действием электрического тока структура их нарушается, молекулы располагаются беспорядочно, и жидкость становится не прозрачной.
Они могут иметь различные конструкции.
1,3 – стеклянные пластины;2 – полимерная смола;
4 – электрод;
5 – кристаллическая жидкость; А, Б, В – прозрачные сегменты электрода.
Рис.8-8
Между двумя стеклянными пластинами помещается жидкий кристалл. На нижнюю стеклянную пластину наносится токопроводящий слой зеркальным отображением. Электроды выполнены в виде сегментов.
Если между электродами нет напряжения, то световые лучи проходят через прозрачную жидкокристаллическую пластину, и изображения нет на светлом фоне.
Если подать напряжение между электродами, например сегмент А, то под действием электрического поля под сегментом А кристаллическая жидкость теряет прозрачность и световые лучи не проходят до зеркальной поверхности и получаем тёмное изображение на светлом фоне.
Жидкокристаллические индикаторы экономичны. Ток, потребляемый для одного символа не превышает одного мА, долговечность составляет десятки тысяч часов.
Достоинства: малая потребляемая мощность; компактность; механическая прочность; простота конструкции; долговечность.
Недостатки: низкое быстродействие, т. к. переход молекул из упорядоченного состояния в беспорядочное и наоборот составляет до двухсот микросекунд. Для управления нужны сложные интегральные схемы.
Контрольные вопросы:
1) Назначение узла памяти.
2) Назначение узла скоростей.
Глава 9 Электронные коммутаторы
Устройства, выполненные на основе вакуумных газоразрядных приборов, обеспечивающие по средствам включения выполняется выбор требуемой выходной цепи и соединенной с ней входной. Они не разрывают электрической цепи, что повышает их надежность и быстродействие.
Достоинства:
- Объединение функций коммутации и защиты, так как ключ защищен от перегрузок тока и размещен в начале линии, сам становился средством её защиты.
- возможность двухсторонней связи с цифровыми системами контроля и управления. - возможность плавного включения, отключения путем формирования переходных токов. - возможность отключения тока при коротком замыкании, а также при аварийных ситуациях.
- сигнализация о состоянии шины. - возможность уменьшения массы.
1. Электролучевой коммутатор.
2. Схемные логические (на электролампах, газоразрядных и nin приборов).
3. Коммутатор аналоговых сигналов.
Электролучевой коммутатор
Представляет собой электролучевой прибор, который служит для безинерционного переключения слаботочных электрических цепей, действие такого коммутатора основано на управлении положении электрического луча, который в заданной последовательности направляется электрическим или магнитным полем на изолированные электроды, подключенные к внешним цепям и при этом внешними сигналами может управлять токи электрического луча.
Недостатки: Сложность конструкции, высокая стоимость, малый срок службы.
Схемные коммутаторы изготавливаются на биполярных, полевых и МДП транзисторах, транзисторные ключи, выполненные на биполярных транзисторах имеют недостаток на открытых транзисторах. Для удаления этого недостатка в структуру таких ключей представляют два встречно включенных транзистора (рис. 9-1).
Рис. 9-1
1. Uупр подается на базаво-коллекторные переходы.
2. этот тип транзисторного ключа чаще всего используется как переключатель тока МДП
с индуцированным каналом p-типа (рис. 9-2).
Рис. 9-2
Переключатель тока. Такой каскад (рис. 9-3) предназначен для переключения тока из одной цепи в другую. Схема переключателя состоит из двух идентичных усилителей на транзисторах VT1 и VT2, связанных эмиттерами. При изменении напряжения uвх ток Iэ в эмиттерной цепи переключается из цепи транзистора VT1 в цепь транзистора VT2 или наоборот. На базу VT2 подается стабильное опорное напряжение Uоп. Напряжение Uэ на эмиттерах приблизительно повторяет большее из двух напряжений: Uоп и uвх . При uвх = Uоп токи и напряжения в плечах схемы соответственно одинаковы: ik1 = ik2 ≈ 0,5Iэ; uk1 = uk2 ≈ Ek --0,5IэR k, Uэ = Uоп-e0, где eо (десятые доли вольт) — напряжение Uбэ, на открытом эмиттерном переходе. Предположим, что Uвх начинает возрастать от значения Uвх = Uоп. При этом напряжение Uэ тоже увеличивается, а так как UБ2 = Uoa = const, то «БЭ2 уменьшается, т. е. транзистор VT2 начинает запираться. Если считать, что он запрется при мю = О, то это произойдет, когда Мэ= Uоп, т. е. при Uвх = Uоп + eо. После запирания транзистора VT2 ток Iэ переключится в цепь транзистора VT1.