Файл: Шилов, В. Ф. Элементы электронной автоматики учебное пособие.pdf

- 119 -

Значительно устойчивее работает фотореле при применении дифференциальных схем о двумя фотоэлементами. На рисунке 108 приведена такая схема для измерения времени движения.

В момент старта тело пересекает луч света и затемняет один фотоэлемент, реле срабатывает и включает электрический се­ кундомер.

На финише тело снова пересекает луч света и срабатыва­ ет другое фотореле (реле, собранное на правом триоде лампы 6НЗП). При этом через обмотку реле РП-5 проходит импульс тока противоположного направления, якорь реле возвращается в начальное положение я отключает секундомер.

На риоунке 109 приведена дифференциальная схема фото­ электронного усилителя. При одинаковой освещенности двух фотоэлементов миллиамперметр, включенный йежду анодами двой­ ного триода будет показывать нуль, а при различной освещен­ ности - давать показания, по величине пропорциональные раз­ ности освещенности фотоэлементов, а по знаку - зависящие от того, какой из фотоэлементов сильнее оовещев.

(рис. Н О ) датчиком является фоторезистор. При отсутствии Освещенности фоторезнотор имеет сопротивлен э от десятков

тысяч ом до, примерно, 10 Мом. Поэтому на управляющей сетке лампы будет отрицательный потенциал по отношению к катоду.

120-

Вэтом случае анодный ток лампы не достаточен для срабаты­ вания реле. При освещении фоторезистора его сопротивление

резко падает и на участке R<,Rs происходит перераспреде­ ление напряжения: оно уменьшается на фоторезисторе и увели­ чивается на резисторе Из . Это ведет к увеличению потен­ циала на сетке лампы, возрастанию анодного тока и срабатнванию реле*

Резистор fU служит для ограничения сеточного тока. Так как чувствительность фоторезистора высока (от 500 до 6000 мка/лм.в), то фотореле с фоторезиотором очень чувстви­ тельно. Оно реагирует на широкий спектр длин световых волн (от 2,7 мяк до 0,3 мяк), т.е. чувствительно к инфракрасному

фотореле. Однако фотореле такого типа обладает значительной инерционностью.

И н д у к т и в н о е реле (рис. III) состоит из дат­ чика, усилителя и электромагнитного реле.

Датчик (катушка с сердечником) включен в одно из плеч моста. Мост питается переменным током. Котда мост датчика

- 121 -

тела, сопротивление датчика резко возрастает, балапсировка поста.нарушается и на внходе его появляется напряжение, оно выпрямляется диодом и в положительной полярности подается на управляющую сетку лампы триода. Это ведет к увеличению анодного тока, срабатыванию реле и замыканию вторичной цепи.

Индуктивное реле можно применять, например, для обнару­ жения ферромагнитных тел в бревнах, поступающих на распилов­

ионизационной счетной трубки СТС-5» включенной последователь­ но о резисторами R< и Ri , усилителя на триоде, электро­ магнитного реле. Переменным резистором Rj регулируют ве­ личину сопротивления автоматического смещения, а вместе с тем и чувствительность реле.

При отсутствии радиоактивного излучения, резистором устанавливают такое сопротивление, чтобы анодный ток лампы был недостаточен для срабатывания реле. Когда трубка под­ вергается действию радиоактивного излучения, то в ней обра­ зуются ионы. Ионы под действием приложенного напряжения к трубке приходят г направленное движение и возникает ток ионизации. Он создает падение напряжения на резисторах, включенных посл'довательно с трубкой. Напряжение на резис­ торе Rj, отпирает лампу, реле срабатывает и включает вто­ ричную цепь.

Ионизационное реле может служить в качестве контрольной автомата толщины изделия. В зависимости от толщины изделия, перемещающегося между источником радиоактивного излучения н трубкой (датчиком), изменяется интенсивность потока излу­

чения, а следовательно и ток на выходе усилителя. Интенсив­ ность излучения можно контролировать измерительным прибором (миллиамперметром), включеннг* в анодную цепь лампы вместо электромагнитного реле.

Аналогичным образом выполняются и устройства для автома­ тического контроля уровня жидкости в сосудах. На этом жо

- 122 -

принципе работают измерители давления rasa и анализаторы состава газа.

Достоинствами автоматических устройств о радиоактивны­ ми элементами являются прежде всего осуществление контроля без непосредственного контакта с объектом и малая инерцион­ ность.

§ 37. Реле времени

Реле времени являетоя примером автоматического устрой­ ства, предназначенного для управления.

Назначение этих устройств состоит в том, чтобы иоключить участие человека в управлении технологическими опера­ циями, ограничив его функции предварительной выработкой программы действия. Получив начальный импульо, подобные устройства осуществляют в заданной последовательности вое операции технологического цикла. Они могут выполнять функцию автоматической защит-: технологического оборудования, прекра­ щая его действие при возникновении ненормального, аварийно­ го режима.

Цикл программного автоматического управления распадает­ ся на ряд следующих друг за другом операций. Для выполнения каждой операции устройство автоматического управления посы­ лает командный импульс. Используются два основных принципа посылки командных импульсов: а) принцип последовательности действий в зависимости от протекания автоматического процес­ са и б) принцип независимой посылки командных импульсов от протекания щ к десса.

При осуществлении автоматического управления по первому принципу, импульо на выполнение каждой последующей операции посылается устройством, отмечающим завершение предыдущей операции (рис. 113).

Простейшим программным устройством являетоя переключа­ тель, приводимый в движение с постоянной скоростью электро­ двигателем (рис. 114). Расположение контактов переключателя выбирается таким образом, чтобы продолжительность посылки импульса на выполнение каждой операция соотьлствовала око-

- 123 -

рости протеканЕя технологического процесса. Тем самым зара­ нее устанавливается программа операции.

Роль программного устройства, работающего по второму принципу, выполняют реле временя, включенные последователь­ но д_уг за другом. Они подают импульсы на выполнение очеред­ ных операций после отработки заданной выдержки времени.

Вболее сложных программных устройствах задаются не только последовательность и длительность операции, но и ха­ рактер последних.

Вбольшинстве схем реле времени выдержка необходимого

промежутка впвмени осуществляется посредством разряда или заряда конденсатора, включенного в цепь сетки электронной лампы. Одна из таких схем приведена на рисунке 115.

Боли переключатель П находится в положении I, то после подачи напряжения питания реле сработает и своими контакта­ ми замкнет вторичную цепь, например, включит лампу фотоуве­ личителя на определенный промежуток времени. Продолжитель­

Одновременно с тем, как сработала реле, начинается за­ рядка конденсатора. При зарядке величина отрицательного по­

тенциала на сетке лампы увеличивается. Это вчзывает уменьше­ ние' анодного тока лампы, а в конечном счете - ее запирание.

Р1 ъ *•

При запирании лампы реле отпускает и отключает нагрузку. Для повторного включения нагрузки достаточно переключатель П перевести из положения I в положение 2 и обратно в поло­

жение I. При переводе переключателя П в положение 2, конден­

исполнительных цепей на заданный промежуток времени применя­ ют электромагнитное реле Pj с необходимым количеством кон­ тактных групп.

Однако довольно часто возникает необходимость в програм­ мном реле времени, служащем для включения нзсколышх попол­ нительных цепей через заданные промежутки времени. С этой целью в анодную цепь электронного реле времени (рио. 116) включают несколько электромагнитных реле Pj, Р2» Р3 » каждое из которых отрегулировано на определенный ток срабатывания.

При размыкании управляющего контакта Вк конденсатор Cj начинает разряжаться на резистор R.) , возникает анодный • ток, который сначала достигает величины тока срабатывания реле Pj, затем токов срабатывания репе Р2 и Р3. Таким обра­ зом контакты этих реле будут последовательно замыкать цепи питания нагрузок.

- 125 -

Приведенная схема (рис. И в ) программного реле времени дает возможность получить лишь сравнительно короткие проме- (утки временя между срабатываниями каждого реле.

Программные реле времени, отсекающие длительные проме­ жутки временя, составляются из нескольких электронных реле времени. Схема строится так, что все реле работают во вре­ мени последовательно, и каждое предыдущее, выдержав задан­ ный промежуток времени, пускает в ход последующее.

- 126 -

I. Нейтральное электромагнитное реле.

Электромагнитное реле является устройством, предназна­ ченным для замыкания и размыкания электрических цепей о по­ мощью электрического тока. Оно являетоя исполнительным орга­ ном в рассматриваемых нами автоматических устройствах.

Реле (ряс. 117) состоит из сердечника I, обмотки 2, корпуса 3, якоря 4 со штифтом отлипания 5, контактных ору­ жия 6 о контактами 7. Работа реле ооноваяа на притяжении якоря к оердечнику электромагнита, по катушке которого про­ пускается постоянный электрический ток.

Якорь реле укрепляетоя на корпусе так, что может пока­ чиваться около своей оси на 5-10°. Чтобы якорь реле не зали­ пал (не оставался притянутым к сердечнику при" ’отсутствии тока), на нем против сердечника укрепляется небольшой медны# или алюминиевый штифт..

Качество работы реле зависит от размера, формы и мате­ риала контактных пружин. _ Контакты в зависимос­ ти от формы соприкосновения поверхностей подразделяются на

точечные и плоские. Точечные контакты при относительно ма­ лых контактных давлениях обеспечивают надежное замыкание

- 127 -

цепи. Плоские контакты применяются для больших токов (они лучше отводят тепло).

Контакты подразделяются на нормально разомкнутые, нор­ мально замкнутые и работающие на переключение.

2. Поляризованное реле.

Действие поляризованного реле основано на сложеняи маг­ нитных полей постоянного магнита и' электромагнита.

В исходном состояние якорь реле удерживается магнитным потоком Фф постоянного магнита в определенней положении (рно. 118). После подачи питания на обмотку реле возникает магнитный поток Ф« , он складывается с Ф0 у одного конца магнитопровода н вычитается у другого. Под действием силы, созданной магнитным потоком, якорь реле перебрасывается в правую сторону и замыкает контакт 2.

3. Параметры электромагнитных реле.

Электромагнитное реле может надежно срабатывать от тока, например, в 1-3 ма, в то время как его контакты смогут вклю­ чать исполнительные механизмы, потребляющие ток в 1-3 а,то есть реле в этом случае работает как усилитель с коэффициентом порядка 1000.

Кроме коэффициента усиления основными параметрами элект­ ромагнитных реле являются: ток срабатывания, рабочий токГ ток отпускания, время срабатывания н отпускания и др.

- 128 -

Т о к с р а б а т ы в а н и я - это наименьшее значение тока в обмотке, при котором якорь реле притягивает» ся к сердечнику электромагнита и замыкается нормально разом­ кнутые и размыкаются нормалье замкнутые контакты реле.

Электрическая мощность, необходимая для срабатывания реле характеризует его чувствительность. Она зависит от кон­ струкции реле, материала сердечника и якоря, количества вит­ ков катушки, от хода якоря. Уменьшение хода якоря увеличива­ ет чувствительность реле.

Р а б о ч и й т о к - это величина тока в обмотке, рекомендуемая заводом изготовителем для типовых применений реле. Он обычно больше тока срабатывания в 1,5-3 pasa.

Т о к о т п у с к а н и я - наибольшее значение то­ ка в обмотке, при котором якорь реле отлипает от сердечника и размыкаются (замыкаются) контакты. Ток отпускания всегда меньше тока срабатывания.

В р е м я с р а б а т ы в а н и я р е л е - интер­ вал временя от момента подключения в катушке источника тока до момента размыкания нормально замкнутых и замыкания нор­ мально разомкнутых контактов реле.

В р е м я о т п у с к а н и я - это промежуток вре­ мени от момента выключения тока через обмотку реле до размы­ кания его контактов.

Время срабатывания и отпускания обычных реле лежит в пределах от 2 до 100 шаек. Для увеличения времени срабаты­ вания и отпускания применяются конструктивные и схемные спо­ собы замедления. Конструктивные способы замедления осуществ­ ляются медной втулкой надетой на сердечник. При замыкании цепи питания реле во втулке (кольце) возникает то? самоиндук­ ции, препятствующий нарастанию основного тока, а следователь­ но и намагничиванию сердечника. При размыкании цепи питания реле ток самоиндукции направлен в сторону основного тока и препятствует отлипанию якоря.

Схемные способы замедления сводятся к шунтированию об­ мотки реле сопротивлением ( Ri ) или емкостью (Cj ). При­ веденная схема (рис. 119) обеспечивает двухстороннее замед­ ление.