Зубковский В.А., гр. 341об
Система коммутации
Система коммутации служит для включения - выключения электроприводов. Эта система построена на реле РЭС22, концевых выключателях, двигателях и кнопках. В этой системе предусмотрена, взаимная блокировка, которая позволяет исключить одновременное включение одного привода в обе стороны. Это значит, что исключает появление короткого замыкания на обмотках двигателя, тем самым защищает привод от поломок. Это показано на рисунке 1.
Рисунок 1 - Система взаимной блокировки
Эта система работает следующим образом: при включения привода в прямом направлении через реле K1 протекает ток. Реле срабатывает и размыкает контакт K1.1 на линии включения двигателя в противоположном направлении. Таким образом, даже при случайном включении привода в обратном направлении, второе реле не сработает, тем самым на вторую обмотку не подает ток. Тоже самое происходит с реле К2 и этим мы защищаем двигатель.
Но есть недостатки такой системы коммутации. Первый, он же основной
недостаток - это ненадежность устаревших реле, частые выходы реле из строя. А это значит, что придется заменять на новое, но это не так просто и быстро, как хотелось бы. Ведь что бы заменить реле, требуется разобрать стенд, открутить и вытащить плату коммутации. Выяснить какое именно реле перегорело, отпаять его и припаять новое. Тем самым мы тратим очень много времени.
Ещё одним из недостатков является частая покупка новых реле, тем самым появляются не нужные затраты.
Для решения проблемы с системой коммутации требуется модернизировать её. Есть несколько решений по модернизации: можно заменить устаревшие реле на более новые и современные, изменить способ подключения реле или заменить на полупроводниковые реле, либо заменить на полупроводниковые транзисторы. А теперь, о каждом поподробнее, рассмотрим все плюсы и минусы.
В начале рассмотрим замену устаревшего реле современным. На рисунке 2 показан внешний вид и цоколевка реле
TRY-S-4C.Рисунок 2 - Реле TRY-S-4C
При замене реле на новое, потребуется подобрать подходящее по размеру и по характеристикам, подобрать по цене, и качеству реле. Но чем новее и качественнее реле, тем больше у него цена. Но так как реле не очень надежно, то мы столкнемся с той же проблемой, что и ранее, а именно перегорание реле и его замена, а это уже будет дорогостояще. Из-за этого это решение нам не подходит.
Если изменить способ подключения реле, то мы избавимся всего от одной проблемы, а именно от сложности постоянной замены реле. Но при этом проблема с постоянным перегоранием реле и покупкой нового, никуда не денется. По этому, этот способ нам не подходит.
Можно заменить обычное реле, на твердотельное полупроводниковое реле, это избавит от всех недостатков данной системы. На рисунке 3 изображено реле
HHG1-3/032F.
Рисунок 3 - Твердотельное реле
Подбор и замена реле не составит особого труда. Данный тип реле надежный и долговечный, но цена на данное реле довольно большая. Так что рассмотрим другое решение.
Если, заменить релейную коммутацию на полупроводниковую транзисторную, то мы так же избавимся от всех выше перечисленных проблем. Ведь полупроводниковые транзисторы надежны, если эксплуатировать их правильно, то есть не давать перегреваться при работе. При этом нас устраивает и цена транзисторов. Так что это решение нам подходит. Схема соединений существующей платы показана на рисунке 4.
Рисунок 4 - Схема соединений существующей платы
На рисунке 4, представлены шесть реле, отвечающие за движение, вращение и подъем, и опускание приводов. Как мы видим реле К1, К2, К3, К4 подключаются к разъемам 1-6, 1-8, 1-10 и 1-12 соответственно. К данным разъёмам подключаются концевые выключатели, показанные на рисунке 3, как SQ1-1 - SQ4-1. Данные выключатели позволяют принудительно снять напряжение с реле, тем самым не дает приводам сгорать по достижению крайнего положения.
Реле К5, К6 подключаются к разъёму 2-7 и 2-6 соответственно, к которому в свою очередь подключаются датчики. Так же показана система взаимно блокирующих контактов К7.1 - К8.1. На это схеме можно увидеть подключение электроприводов, разъемы подключения датчиков положения и обработки сигналов датчиков. Датчики положения подключаются к схеме коммутации через реле К9, К10 и к схеме обработки сигналов, подключается при помощи разъема.
Как было сказано ранее, имеющаяся релейная система коммутации имеет недостатки. Выбранное решение этой проблемы, а именно заменить существующий модуль на транзисторный.
Как известно, в релейном модуле, присутствовала защита приводов от подачи тока на обе обмотки, одновременно. Это было реализовано при помощи взаимно блокирующих контактов. Для транзисторного модуля требуется предусмотреть такую же защиту. Как показано на рисунке 5, данную защиту, можно выполнить при помощи логического элемента «3И».
Рисунок 5 - Система взаимно блокирующих контактов
Исходя из рисунка 5, мы видим принцип работы системы взаимной блокировки. При замыкании контакта SB1, на логический элемент подается напряжение 5В (логическая единица). Если при этом выполняются условия, а именно концевой выключатель SQ1 не сработал и контакт SB2 не замкнут, то на транзистор подается напряжение и открывает его, тем самым подается напряжение на одну из обмоток привода и двигатель начинает вращаться в одну сторону. Но если сработает концевой выключатель SQ1 либо контакт SB2 замкнут, то напряжение не поступит ни на одну из обмоток.
Выберем логические элементы. Мы выбрали логический элемент «НЕ» имеющий артикул:
К155ЛН1, этот элемент использует технологию ТТЛ. На рисунке 6 предоставлен его размеры и цоколевка.
Рисунок 6 - Логический элемент К155ЛН1
Также был выбран логический элемент «3И»
К555ЛИ4, этот элемент использует технологию ТТЛ. На рисунке 7 показан его размеры и цоколевка.
Рисунок 7 - Логический элемент К555ЛИ4
Был выбран транзистор
КТ827А. На рисунке 8 представлена цоколевка транзистора.
Рисунок 8 - Транзистор КТ827А
На рисунке 9 показана принципиальная электрическая схема, для привода.
Рисунок 9 - Принципиальная электрическая схема
На рисунке 9 мы видим электрическую схему первого двигателя, в которой установлены конденсаторы С1, С2, С3 служащие для подавления помех в цепи питания микросхем, что бы избежать ложных срабатываний. Так же есть стабилизатор напряжения цепи, представленный в виде конденсатора С4. Конденсатор С5 - предназначен для подавления высокочастотных помех.
Для защиты выходов микросхем при пробои транзисторов установлены диоды D1 и D2. А для предотвращения пробоев транзисторов, установлены диоды D3, D4, D5, D6, эти же диоды служат для подавления индуктивной нагрузки. Сопротивления R1 и R2 используются в качестве внешнего сопротивления, и подключаются меду выходом и цепью питания +5В. Так же на схеме присутствуют сопротивления R3 и R4, являющиеся мерой тока, проходящего по входной цепи.
На рисунке 10 показана полная принципиальная электрическая схема.
Рисунок 10 - Полная принципиальная электрическая схема
На рисунке 10 видно, что управление соленоидом остался так же релейным. А для питания платы требуется напряжение 5В, по этому в разъем XS1 пришлось добавить еще два контакта.
Заключение на данный момент стенд еще не до конца готов, требуется подключить датчики положения, произвести подключение ручного управления.
