Применение контактных и бесконтактных аппаратов и логических элементов в схемах управления электроприводом

Вопросы:
Датчики времени, скорости, тока и положения
Бесконтактные логические элементы

1. Датчики времени, скорости, тока и положения
Для управления электроприводом, в том числе и разомкнутым, необходима информация о текущих значениях скорости, тока, момента и координат, а также о времени. Устройства, которые выдают подобную информацию в виде электрических сигналов, получили название датчиков.
Датчики времени. При построении схем управления ЭП по принципу времени в качестве датчиков используются различные реле времени - электромагнитые, моторные, электронные и механические. Рассмотрим их принцип действия и основные технические характеристики.

Электромагнитное реле времени (рис. 1) состоит из неподвижной части магнитопровода 2, на котором установлена катушка 1; подвижной части магнитной системы - якоря 6 с контактами 8 и 9. При отсутствии напряжения на катушке якорь 6 с помощью пружины 4 удерживается в поднятом положении.
Особенностью конструкции реле времени является наличие в магнитопроводе 2 массивной медной трубки 3 (гильзы), которая обеспечивает выдержку времени при отключении катушки реле источника питания.

.

.
В электронных реле времени (рис. 2) обычно используются различные полупроводниковые элементы (чаще всего транзисторные) и конденсаторы, время разряда или заряда которых и определяет выдержку времени.
Выдержка времени такого реле определяется временем разряда конденсатора С, которое зависит от его емкости и сопротивления резистора R2. Регулируя эти величины, можно установить требуемую выдержку времени реле. Электронные реле времени серии ВЛ обеспечивают выдержку времени от 0,1 с до 10 мин.

.
В пневматических реле выдержка времени обеспечивается воздушным (пневматическим) замедлителем (демпфером), управляемым с помощью электромагнита. Механическое реле времени основано на механизме аналогично часовому.
Датчики скорости. Информацию о скорости ЭП можно получать, как от различных датчиков скорости, так и от самого двигателя. Скорость двигателей постоянного и переменного тока определяет их электродвижущую силу. Таким образом, используя ЭДС в качестве измеряемой (контролируемой) переменной, можно получить информацию о скорости ЭП.

.

В качестве источника информации о скорости может использоваться якорь двигателя постоянного тока при внесении его в схему тахометрического моста (рис. 4), который образуется резисторами 3 и 2 с сопротивлениями R3 и R2 обмотками якоря 1 с сопротивлением Rя и дополнительных полюсов 4 (сопротивлением RДП). Если подобрать сопротивления R3 и R2, так, чтобы соблюдалось условие
R3·Rя = R2·RДП
мост окажется сбалансированным и напряжение на его диагонали (между точками А и Б) не будет зависеть от тока якоря, а будет пропорционально скорости двигателя.

Импульсный индукционный датчик скорости включает в себя зубчатый диск 1 (рис. 5), соединенный с валом двигателя или рабочей машины.
Изменяющийся магнитный поток индуцирует в обмотке 3 ЭДС, частота которой
ƒ= ωΝ/(2π),
где N - число зубцов диска;
ω - скорость диска (вала двигателя).

Датчики тока. В качестве датчиков тока в релейно-контактных разомкнутых схемах используются главным образом реле тока, их катушки, изготовленные из толстого провода с малым числом витков, непосредственно включаются в цепь контролируемого (регулируемого) тока двигателя.
Датчики положения. К датчикам положения, которые широко используются в разомкнутых схемах управления ЭП, относятся путевые и конечные выключатели различных типов (рис.6).

Бесконтактный индукционный датчик положения (рис.7) состоит из разомкнутого магнитопровода с катушкой 2, параллельно которой включен конденсатор 6. Катушка с конденсатором в свою очередь включены в цепь переменного тока вместе с обмоткой 4.
Цифровой фотоэлектрический датчик положения в качестве первичного элемента включает в себя кодирующий диск (рис. 8, а), соединяемый с валом двигателя или рабочей машины.
Схема одного канала датчика положения, соответствующего одному разряду, показана на рис. 8,б.

Логический элемент выполняет те же функциональные операции, что и электромагнитное контактное реле. Он имеет два устойчивых состояния - «включено» и «выключено», которые обозначаются соответственно цифрами 1 и 0.
Для электромагнитного реле цифра 1 обозначает, что его контакт замкнут, а цифра 0 - разомкнут. Для бесконтактного логического элемента цифра 1 указывает на наличие напряжения на его выходе, а цифра 0 - на отсутствие.