Схема бесконтактного реле: Схема бесконтактного коммутатора тока бкт

Содержание

Бесконтактные реле. Устройство и принцип действия

Как упоминалось в статьях вышедших ранее, обычные электромагнитные реле имеют свои недостатки. Их самым слабым местом являются контакты, которые пригорают, разрушаются во время переключений, а также подвержены коррозии. Чтоб устранить этот недостаток были сконструированы бесконтактные реле.

Они основаны на нелинейных полупроводниковых элементах и имеют ряд преимуществ, а именно:

  • Более длительный срок службы и повышенная надежность;
  • Более высокое быстродействие;
  • При размыкании цепи не образуют дугу и искрообразование;

Давайте рассмотрим наиболее распространенные виды таких устройств.

Полупроводниковые и электронные реле

Полупроводниковые и электронные реле аналогичны по своему устройству полупроводниковым и электронным приборам. Они имеют всего лишь два состояния: открытое (проводящее) и закрытое (не проводящее).

Электронное реле

Оно имеет достаточно большое входное сопротивление, сопоставимое с сопротивлением разомкнутых контактов, при условии отсутствия положительного управляющего сигнала на сетке и отрицательного напряжения смещения, которое закрывает электронную лампу.

Если подать достаточно большое сеточное напряжение, лампа откроется и через нее начнет протекать ток, который будет определятся нагрузкой. При этом сопротивление лампы достаточно велико, что является существенным недостатком такого типа устройств.

Транзисторное реле

Схема его изображена ниже:

Принцип действия аналогичен электронному. Но его главным достоинством, по сравнению с электронным, есть его относительно небольшое сопротивление при открытом состоянии, а недостатком – относительно малое сопротивление при закрытом состоянии.

Тиристорное реле

Схема показана ниже:

При подаче импульса на управляющий электрод тиристор откроется и тем самым замкнет цепь. Такой вид является наиболее перспективным, но при применении обычного тиристора не возможно коммутировать постоянные токи, поскольку он останется открытым даже при снятии управляющего импульса. Чтоб закрыть тиристор необходимо или отключить анодное напряжение или приложить обратное напряжение. Но с появлением полностью управляемых тиристоров эта проблема уже практически решена.

Электронное реле времени

Их применяют вместо механических реле времени с часовым механизмом. В данной цепи выдержка времени создается цепью заряда конденсаторов от источника постоянного тока Е (на рисунке ниже):

Обмотку промежуточного реле РП подключают к источнику питания через триод (электронную лампу). Если ключ К замкнут, то конденсатор С зарядится до напряжения источника Е и электронная лампа будет заперта. Как только ключ К разомкнется, конденсатор С начнет разряжаться через резистор R с постоянной времени τ = CR. Напряжение на сетке триода будет падать и ток в обмотке реле РП будет возрастать, как только он достигнет значения тока срабатывания, реле сработает и замкнет нужный контакт.  Соответственно время срабатывания РП можно варьировать путем подбора резистора и конденсатора.

Магнитные реле

Действие таких реле основано на изменении проницаемости магнитной ферромагнетиков при насыщении. При ненасыщенном сердечнике, индуктивное сопротивление обмотки велико, при насыщенном – мало. Выполняют такие реле на магнитных усилителях имеющих внешнюю положительную обратную связь или с самонасыщением и работающих в релейном режиме (Кос ≈ 1).

Несмотря на свои достоинства, бесконтактные реле имеют и свои недостатки:

  • Относительно небольшая коммутируемая мощность;
  • Сопротивление в разомкнутом состоянии сравнительно с электромагнитным выше, а разомкнутом ниже;
  • Довольно чувствительны к перегрузкам, а также к различного рода помехам;

Поэтому при применении таких устройств нужно учесть все эксплуатационные и технико – экономические условия и сопоставить различные варианты.

Бесконтактные реле | Электрические аппараты автоматического управления | Архивы

Страница 40 из 50

§ 9.4. БЕСКОНТАКТНЫЕ РЕЛЕ

Общие сведения

При автоматизации производственных процессов в самых разнообразных отраслях народного хозяйства для сигнализации, блокировки, автоматического и программного управления в настоящее время наиболее часто применяются устройства дискретного действия, характеризующиеся несколькими состояниями входов и выходов (чаще всего двумя).
Известным примером таких устройств является обычное электромеханическое реле, которое может иметь два состояния входа (наличие или отсутствие напряжения на катушке реле) и два состояния выхода (замкнутое или разомкнутое положение контактов).
Другими устройствами дискретного действия являются бесконтактные переключающие устройства. Они также имеют два состояния входов и выходов, но отличаются от электромеханических реле отсутствием электрических контактов, поэтому их обычно называют бесконтактными устройствами или бесконтактными элементами.
Основным условием успешной автоматизации производства является надежность всех элементов автоматического управления, особенно тех, в которых непрерывно происходит большое число срабатываний (переключений). С этой точки зрения бесконтактные элементы, из которых наиболее надежны магнитные, несомненно превосходят электромеханические реле.

Электромеханические реле имеют ограниченное число срабатываний, следовательно, срок службы их ограничен. Срок службы магнитных бесконтактных элементов, если не будет нарушена их механическая прочность, практически «не ограничен» и не зависит от числа совершенных ими переключений. Магнитные элементы практически «не нуждаются» в уходе, не требуют регулировки и наладки, обладают большим быстродействием. Ввиду этих преимуществ в последние годы появилась тенденция применять бесконтактные магнитные элементы в устройствах автоматического управления.
Бесконтактные реле — аппараты, работающие в релейном режиме без наличия контактов. Такие реле можно создать на базе магнитных усилителей. Выходные величины этих усилителей при определенных условиях могут изменяться скачкообразно.
Релейный режим получается за счет сильной положительной обратной связи. Реле, основанное на магнитных усилителях, называется магнитным реле.

Недостаток этих реле — невозможность полного разрыва цепи после срабатывания. В тех случаях, когда требуется обеспечить такой разрыв, бесконтактные применяются в сочетании с контактным реле.
Всякое магнитное реле характеризуется:

  1. Максимальной мощностью — полезной мощностью, выделяемой в нагрузке при срабатывании реле.
  2. Кратностью срабатывания — отношением токов

(9.25)
Коэффициентом возврата kB — отношением тока отпуска ;к -току срабатывания усилителя
(9.26)

  1. Чувствительностью — минимальной мощностью, необходимой для срабатывания реле и определяемой выражением

(9.27)

где Ry — сопротивление обмотки управления МУ.

  1. Мощностью срабатывания

(9.28)
которая связана с коэффициентом возврата
(9.29)

  1. Коэффициентом усиления по мощности магнитного усилителя в релейном режиме

(9.30)

  1. Временем срабатывания, т. е. временем, необходимым для нарастания тока нагрузки до 95% от установившегося значения.

Получение релейной характеристики магнитного усилителя

При определенном выборе параметров контура обратной связи характеристика «вход—выход» МУ может приобрести петлеобразную форму. Принципиальная схема магнитного усилителя с внешней обратной связью приведена на рис. 9.16.
Через обмотку обратной связи W0.с проходит выпрямленный переменный ток МУ /0.с. Здесь вся или часть выходной мощности МУ как бы снова поступает на его вход, производя дополнительное подмагничивание сердечника. Таким образом, на подмагничивание расходуется часть энергии от источника переменного тока, который, как правило, обладает большей мощностью, чем источник входного сигнала. Обмотка управления получает дополнительную функцию — регулирования степени подмагничивания со стороны обмотки обратной связи.

Считается, что обратный ток вентилей на схеме рис. 9.16 равен 0, тогда для «идеального» МУ при согласном включении обмотки управления и обмоткиобратной связи можно записать
Здесь /р — переменный ток, протекающий по рабочей катушке WПри отсутствии обратного тока вентилей /0.с=/р:

Коэффициент усиления по току для «идеального» МУ равен отношению токов рабочей обмотки и обмотки управления

где—коэффициент обратной связи;
(9.31)
Из полученного выражения видно, что при наличии обратной связи коэффициент усиления по току для МУ возрастает

враз, так как для МУ без обратной связи он равен

Этот результат получается при совпадении постоянных полей обмоток управления и обратной связи, т. е. при их согласном включении. Такой вид обратной связи называется положительной обратной связью и обеспечивает высокий коэффициент усиления.


Рис. 9.35
Анализируя выражение коэффициента усиления по току (9.31), приходим к такому выводу.
При /г0.с<1; £ι>1 имеет место недокомпенсированная обратная связь (рис. 9.35, а).
При &0.с=1; kr+oo имеет место компенсированная обратная связь (рис. 9.35, б).
При А0.с>1 £ι<0 будет перекомпенсированная обратная связь (рис. 9.35, в). Здесь кривая /=/(/у) на некотором участке имеет отрицательную кривизну (показано пунктиром). Этот участок соответствует «релейному режиму» магнитного усилителя.=f(Hy) (рис. 9.37), которая построена по характеристикам рис. 9.36 при различных значениях Ну.

На участке характеристики, где она имеет отрицательную кривизну, работа магнитного усилителя становится неустойчивой (рис. 9.37). В действительности получаются скачки, направление которых в зависимости от изменения Ну показано стрелками. Так получается релейная характеристика МУ

Бесконтактное магнитное реле | Электрические аппараты автоматического управления | Архивы

Страница 41 из 50

Бесконтактное реле, построенное на МУ, называются магнитными. Исходя из вышеизложенного, была разработана схема магнитного бесконтактного реле (лабораторный образец) на магнитном усилителе типа ТУМ-А5-11, схема которого приводится ниже, на рис. 9.39, а данные о нем в табл. 9.5.

Магнитные бесконтактные реле позволяют иметь различные релейные характеристики.

  1. С нормально замкнутым выходом — инвертор (рис. 9.38, а).
  2. С нормально разомкнутым выходом — повторитель (рис. б).
  3. Промежуточную между первыми двумя — триггер (рис. в).
  4. Характеристику двухпозиционного реле двустороннего действия — триггер (рис. 9.38, г).
  5. Характеристику трехпозиционного реле (рис. 9.38, д). Первые три релейные характеристики можно получить, используя схему бесконтактного магнитного реле (рис. 9.39), где указана внешняя обратная положительная связь (обмотка управления /). Эта схема позволяет получить магнитное бесконтактное реле с характеристикой, приведенной на рис. 9.40, а, которая соответствует реле с нормально замкнутым выходом — инвертору. Данные реле приведены в табл. 9.10.

Табл. 9.10. Параметры реле


Тип реле

Напряжение питания, в

Напряжение выхода, в

Ток выхода, а

Мощность выхода, вт

Ток срабатывания, а

Ток возврата, а

Ток смещения, а

С нормальным замкнутым выходом

127

110

0,5

55

0,032

0,027

0

С нормальным разомкнутым выходом

127

по

0,023

55

0,031

0,024

0,060

Если в схему рис. 9.39 ввести смещение, то получим схему бесконтактного реле (рис. 9.41) и характеристику реле с нормально разомкнутым выходом (рис. 9.40,6).
Изменяя ток смещения (рис. 9.42), можно получить характеристику, объединяющую первые две (рис. 9.40, в), т. е. реле будет действовать в зависимости от предшествующего режима либо как реле с нормально замкнутым, либо как реле с нормально разомкнутым выходами (триггер).

Параметры реле схем рис. 9.41 и 9.42 следующие.

  1. Максимальная мощность РМакс = 55 вт.
  2. Кратность срабатывания
  3. Коэффициент возврата

  1. для реле с нормально замкнутым выходом;

  1. Чувствительность для реле с нормально разомкнутым выходом.

  1. Мощность срабатывания

  1. Коэффициент усиления по мощности магнитного усилителя в релейном режиме


Реле может быть широко использовано в случаях большого числа срабатываний при автоматическом управлении. Оно имеет достаточно большую выходную мощность при токе срабатывания порядка 30 ма.
С учетом того, что ТУМ питается переменным током, оно может быть использовано в цепях автоматики, работающей на пе- ременном токе.
Реле может быть использовано как реле-усилитель. Оно может иметь пять или шесть входов и осуществлять логические операции «Или», «И», «Нет».

Для получения четвертой и пятой релейных характеристик (рис. 9.38, г, д) необходимо иметь магнитное бесконтактное реле, построенное на двухтактном магнитном усилителе. На рис. 9.43 приведена схема такого реле. Оно состоит из двух однотактных магнитных усилителей типа ТУМ-А5-11, имеющих релейные характеристики такие же, как и МУ (рис. 9.42). Характеристика этого МУ приведена на рис. 9.44 (сплошные линии). Если соединить эти два МУ по дифференциальной схеме (рис. 9.43), то в силу того, что их обмотки управления соединены встречно, характеристики отдельных МУ этой схемы будут иметь вид, приведенный на рис. 9.44, т. е. они будут расположены относительно оси ординат как зеркальные изображения и взаимно повернуть  на 180° относительно друг друга.

Если объединить теперь два МУ в одну дифференциальную схему, то при токе управления />=0 напряжение на выходе U  будет равно нулю, так как МУ возбуждены одинаково и разность напряженийбудет равна нулю. Это можно видеть на рис. 9.44. Если подать ток управления, то при встречном включении обмоток в одном МУ м. д. с. управления будет действовать согласно с обмоткой обратной положительной связи, а во втором — встречно. В результате в одном МУ будет иметь место снижение тока нагрузки, а во втором он сохранится максимальным. Графически это показано на рис. 9.44 (штрихом).

Таким же образом можно получить релейную характеристику трехпозидионного (/, 2, 3) магнитного реле (рис. 9.45). Если соединить обмотки смещения согласно и пропустить по ним ток смещения, то эту характеристику можно расположить симметрично относительно оси ординат. В результате будет получена характеристика двухпозиционного (/, 2) магнитного реле двустороннего действия (рис. 9.46). Таким образом, магнитные бесконтактные реле, схемы которых приведены на рис. 9.39—9.43, позволяют получить все релейные характеристики, которые приведены на рис. 9.38. Из анализа этих характеристик можно прийти к заключению, что магнитные бесконтактные реле позволяют получать характеристики как нейтральных, так и поляризованных реле, т. е. магнитные бесконтактные реле в этом смысле являются универсальными. Если учесть, что магнитные бесконтактные реле могут иметь мощность срабатывания одного порядка с чувствительными поляризованными реле, а мощность выхода значительно более высокую, чем у аналогичных поляризованных реле, то !это также хорошо характеризует бесконтактные магнитные реле ‘при работе их в качестве поляризованных реле.

Как сделать твердотельное реле постоянного тока с гальванической развязкой

Простейшее твердотельное бесконтактное реле с гальванической развязкой можно изготовить самостоятельно имея необходимые детали, инструменты (паяльник) и расходные материалы (припой, флюс, провода и т.д.). Для создания гальванической развязки наиболее подходящими деталями являются оптроны и трансформаторы. При использовании оптронов для управления силовым ключом приходиться использовать энергию источника питания силовой части т.к. сам оптрон энергии не передаёт — это ограничивает диапазон напряжений источника питания силовой части либо сильно усложняет схему. Для того чтобы этого избежать можно использовать трансформаторную гальваническую развязку но трансформатор может передавать только переменный ток поэтому придётся создавать преобразователь постоянного тока в переменный на стороне управляющей части и выпрямитель на стороне силовой, к счастью существует простая схема преобразователя постоянного тока в переменный на блокинг генераторе содержащая всего 3 элемента: трансформатор, резистор и транзистор. На стороне управляющей части можно поставить диодный мост для выпрямления, конденсатор для сглаживания пульсаций и стабилитрон на котором будет необходимое для управления полевым транзистором напряжение. Для стабилитрона не нужен резистор т.к. схема с блокинг генератором (в соответствующем диапазоне нагрузок) работает как источник тока, она выдаёт небольшой ток на выходе. Теперь зная то как организовать гальваническую развязку, нетрудно нарисовать схему твердотельного бесконтактного реле постоянного тока:

Рисунок 1 — Твердотельное бесконтактное реле постоянного тока с трансформаторной гальванической развязкой


При изготовлении данного реле могут возникнуть трудности при намотке трансформатора но по точкам возле условных изображений обмоток (на схеме выше) можно понять как надо их наматывать. Вторичную обмотку можно наматывать как угодно т.к. для выпрямления используется диодный мост который, в любом случае, выпрямит как надо. Для того чтобы было ещё проще понять как наматывать обмотку (и в остальном понять как собрать схему) специально сделана анимированная gif картинка ниже и видео.

Рисунок 2 — Сборка твердотельного бесконтактного реле постоянного тока с трансформаторной гальванической развязкой


Рисунок 3 — Твердотельное бесконтактное реле постоянного тока с трансформаторной гальванической развязкой (непринципиальная электрическая схема с нарисованными деталями)

Видео про данное реле:

Данное реле можно применять только для коммутации постоянного тока с соблюдением полярности и если нагрузка индуктивная то параллельно с ней надо поставить обратный диод для того чтобы полевой транзистор не перегорел.
Подходящие транзисторы IRF740.

КАРТА БЛОГА (содержание)

§ 26.6. Назначение и принцип действия бесконтактных магнитных реле

Бесконтактные магнитные реле предназначены для включения раз­личных устройств при подаче управляющего сигнала. Таким обра­зом, они нужны для тех же целей, что и обычные электромагнитные реле. Но если включение нагрузки с помощью электромагнитных реле происходит за счет замыкания электрических контактов, то в бесконтактных реле включение нагрузки происходит за счет значи­тельного и очень быстрого изменения сопротивления. в схемах с внутренней об­ратной связью вводится дополнительно и специальная обмотка об­ратной связи. Схемы с внешней и внутренней обратной связью на­зываются схемами со смешанной обратной связью. Они наиболее рациональны в конструктивном отношении, поскольку позволяют снизить число витков обмотки обратной связи, а следовательно, уменьшить габариты и упростить изготовление бесконтактного маг­нитного реле.

Надо отметить, что бесконтактные реле строятся не только на базе магнитного усилителя с положительной обратной связью. Они могут быть созданы и на базе полупроводниковых элементов, в пер­вую очередь транзисторов и тиристоров.

§ 26.7. Характеристики и схемы бесконтактных магнитных реле

Выполним графическое построение характеристики бесконтактного магнитного реле с помощью метода, рассмотренного в § 23.6.

Прежде всего строим характеристику магнитного усилителя без обратной связи, откладывая по оси абсцисс напряженность управ­ляющего поля Ну (и соответствующее ей значение тока управления /у) и по Ьси ординат напряженность H_ср (и соответствующее ей зна­чение тбка нагрузки IH )..р = Ну, поэтому линейный участок характеристики 1 на рис. 26.7 имеет угол наклона к оси ординат 45°. На этом же графике строим характеристику обратной связи, представляющую собой прямую 2, ПровеДейиую пё Отношению к оси ординат под углом a = arctg Koc

Так как мы проводим Построениемдля» случай Koc > 1, то a> 45° и прямая 2 проходит ниже1 линейного участка характеристики 7. Пе­ресечение характеристики 1 и прямой 2 дает значение тока нагрузки при = 0. Затем проводим несколько гфямых, параллельных пря­мой 1 из различных точек, соответствующих Новым значениям /у < 0. Обратите внимание, что при этом пересечение происходит не

в одной, а в двух и даже трех точках. Теоретически характери­стика IH =f(Iу) имеет 5-образную форму. Часть этой характеристи­ки (участок бв на рис. 26.7) по­казана пунктиром. Работа усили­теля на этом участке невозмож­на, поскольку электрическая цепь находится в неустойчивом режиме. Реальная характеристи­ка /н =/(/у) показана сплошной линией. При постепенном изме­нении управляющего сигнала (начиная с больших отрицательных значений .-/у) в сторону увеличения (абсолютное значение тока при этом уменьшается) ток в нагрузке сначала плавно изменяется до точки в. Дальнейшее изменение тока /у в этом же направлении при­водит к скачкообразному изменению тока: переход из точки в в точ­ку а. Затем снова происходит плавное незначительное изменение тока нагрузки: участок характеристики правее точки а.

При изменении управляющего тока в противоположном на­правлении (от положительных значений /у до отрицательных) ток нагрузки сначала плавно изменяется до точки б, в которой происхо­дит скачок к минимальному значению в точке г. В результате харак­теристика получает вид, как у поляризованного реле с размыкаю­щим контактом. Максимальное значение тока /н соответствует за­мыканию контакта, а минимальное значение тока нагрузки — размыканию контакта. В обычном контактном реле это минималь­ное значение тока нагрузки естественно равно нулю.

Схемы бесконтактных магнитных реле со смещением показаны на рис. 26.8, а, б. В схеме по рис. 26.8, а обмотка смещения питает­ся от самостоятельного источника питания. На практике благодаря смещению можно получить разный вид характеристик бесконтакт­ного реле (рис. 26.8, в).

Если сместить характеристику вправо таким образом, чтобы ось ординат проходила посередине петли гистерезиса этой характеристи­ки (рис. 26.8, в), то бесконтактное магнитное реле может вьрюлнять роль триггера, т. е. запоминающего устройства. При /у = О реле имеет два устойчивых состояния (точки о и б на рис. 26.8, в). Реле будет на- . холиться в том состоянии, в котором оно находилось до снятия управляющего сигнала /у. Если раньше ток управления был отрица­тельным, то состояние реле определяется точкой а (минимальный ток нагрузки). Если раньше ток управления был положительным, то

состояние реле определяется точкой 6 (максимальный ток нагрузки). Значит, такое реле «запоминает» свое предыдущее состояние.

Правда, если временно будет отключено напряжение питания, то после его повторного включения состояние реле будет неопреде­ленным или б). Оно обусловлено случайными причинами: не­идентичностью сердечников и обмоток.

В схеме по рис. 26.8, б обмотка смещения питается выпрямлен­ным током от того же источника, что и рабочая обмотка. Этим обеспечивается стабилизация тока срабатывания при колебаниях напряжения питания.

Для основных параметров бесконтактного магнитного реле при­няты те же термины, что и для обычных контактных реле. Ток управления, при котором ток нагрузки изменяется скачком от ми­нимального до максимального значения, называют током срабаты­вания. Соответственно ток управления, при котором ток нагрузки скачком уменьшается, называют током отпускания.

Недостатками бесконтактных магнитных реле являются следую­щие их отличия от обычных реле: переключение происходит лишь в одной цепи (заменяется как бы только одна пара контактов), мини­мальный ток отличен от нуля.

Бесконтактные реле — Студопедия

Трансмиттерное реле ТШ-5 (рис. 7.5) имеет переключающее устройство на тиристорах VS1 и VS2, предназначенное для комму­тации тока рельсовых цепей частотой 25, 50 и 75 Гц при напряжении до 250 В и мощности до 500 В×А.

Амплитуда предельно допустимо­го коммутируемого напряжения не должна превышать 400 В, при более высоком напряжении тиристоры могут открываться без управ­ляющего сигнала, т. е. теряется их управляемость. Детали реле размещены в корпусе реле НШ. Внутри кожуха имеется реле Р типа КДР1, контакты которого используются в схеме включения дешифраторной ячейки и в цепи управления тиристорами. Реле управляется контактами трансмиттера КПТ. Диод VD7 и резистор R5 образуют искрогасительный контур.

Рис. 7.5. Электрическая схема реле ТШ-5

Ток рельсовой цепи коммутируется тиристорами VS1 и VS2. В интервалах кода цепь управления тиристоров разомкнута, и они не проводят ток. В импульсах замыкается контакт трансмиттера КПТ срабатывает реле Р, замыкая контактом цепи управления тиристоров.

При положительной полярности тока на аноде тиристора VS1 ток управления проходит по цепи: ПХ220, диод VD6, резистор R4, фронтовой контакт реле Р, управляющий электрод тиристора VS1, катод VS1, фронтовой контакт контрольного реле К, первичная обмотка путевого трансформатора ПТ, 0Х220. Под действием тока управления тиристор VS1 открывается и пропускает положитель­ную полуволну переменного тока.


При отрицательной полуволне переменного тока тиристор VS1 будет закрыт, так как на его аноде будет отрицательное по отношению к катоду напряжение. В этот полупериод напряжение положительной полярности будет на аноде тиристора VS2 и по его цепи управления будет протекать ток: 0Х220, обмотка трансфор­матора ПТ, фронтовой контакт реле К, диод VD5, контакт реле Р, цепь управления тиристора VS2, ПХ220; тиристор VS2 открывается и пропускает вторую полуволну переменного тока. Таким образом, на все время импульса, пока замкнута цепь управления тиристоров, последние, поочередно открываясь, пропускают переменный ток, который через трансформатор ПТ поступает в рельсовую цепь.

После окончания импульса и размыкания цепи управления за­крытый тиристор больше не открывается, а открытый тиристор закрывается во время прохождения переменного тока через нулевое значение. Оба тиристора оказываются закрытыми, и ток в рельсо­вую цепь не поступает до момента следующего замыкания цепи управления.

Для исключения посылки в рельсовую цепь непрерывного тока в случае пробоя одного из тиристоров установлено контрольное реле К. Оно получает питание во время интервалов кода от диодно­го моста, который подключен параллельно тиристорам. Для непре­рывного удержания якоря реле при импульсном питании парал­лельно обмотке реле включены электролитические конденсаторы С1 и С2. В случае пробоя одного из тиристоров или обоих одновре­менно напряжение переменного тока на входе моста исчезает, реле К отпускает якорь и контактом размыкает цепь питания рельсовой цепи.


При включении реле ТШ-5 контрольное реле К первоначально получает питание через собственный тыловой контакт и дополнитель­ную нагрузку, состоящую из резисторов R2 и R3. После срабатыва­ния реле К подключается рельсовая цепь, а резисторы R2 и R3 отключаются. В тех случаях, когда непрерывный ток не представляет опасности ложной работы устройств, контрольное реле не устанавли­вают.

Бесконтактный коммутатор тока БКТ предназначен для выполне­ния тех же функций, что и реле ТШ-5. Схема БКТ (рис. 7.6) содер­жит два силовых диода VD1 и VD2, тиристоры VS3 и VS4, раздельные диоды VD5 и VD6 в цепях управления тиристоров, резисторы R1 и R2, подключенные параллельно входам тиристоров, и нелиней­ный резистор (варистор) R3.

Рис. 7.6. Принципиальная схема БКТ

Диод VD1 и тиристор VS3, соединенные встречно и параллельно, образуют несимметричный ключ переменного тока. Диод VD2 и ти­ристор VS4 образуют другой аналогичный ключ. Оба ключа соеди­нены последовательно друг с другом и имеют среднюю точку (вывод 33). Выходом БКТ являются выводы 11(12) и 71(72).

Резисторы R1 и R2 установлены для стабилизации работы схемы при изменении температуры окружающей среды и отклонении токов включения (управления) тиристоров. Варистор R3 включен для защиты диодов от пробоя при воздействии импульсных помех с большой амплитудой.


При разомкнутой цепи управления (выводы 33 и 53) тиристоры VS3 и VS4 закрыты, переменный ток между выводами 11 и 71 не проходит, так как тиристоры закрыты, а диоды VD1 и VD2 включены встречно. При замыкании цепи управления контактом реле Т (выводы 33-53) от положительной и отрицательной полуволн переменного тока поочередно открываются тиристоры VS4 и VS3, и переменный ток начинает проходить через открытые тиристоры. Если мгно­венная положительная полярность от трансформатора Т приложена к выводу 11, то возникает цепь управления тиристором VS4: ниж­ний вывод трансформатора Т, вывод 11 БКТ, диод VD1, вывод 33, контакт реле Т, вывод 53, диод VD6, выводы 51 и 52, управляющий электрод тиристора VS4, катод VS4, выводы 71 и 72, нагрузка (ДТ), реактор L, верхний вывод обмотки трансформатора Т. При достиже­нии током управления значения тока включения тиристор VS4 откры­вается и совместно с диодом VD1 пропускает ток нагрузки по цепи: обмотка трансформатора Т, вывод 11, диод VD1, тиристор VS4, выво­ды 72 и 71, нагрузка L, верхний вывод путевого трансформатора Т.

При отрицательной полуволне переменного тока создается цепь управления тиристором VS3, он открывается и совместно с диодом VD2 образует рабочую цепь (через нагрузку) для отрицательной полуволны переменного тока. Таким образом, пока замкнута цепь управления (выводы 53-33), тиристоры, поочередно открываясь, пропускают переменный ток в нагрузку. После размыкания контакта Т цепи управления тиристорами размыкаются, при прохождении тока нагрузки через нулевое значение тиристоры закрываются и остаются закрытыми для следующего замыкания цепи управления контактом реле Т.

При повреждении (пробое) тиристоров или диодов VD1 и VD2 теряется управляемость БКТ и в нагрузку (рельсовую цепь) будет поступать непрерывный переменный ток. Считается, что вероятность опасного отказа автоблокировки при этом мала, поэтому применяют прямое включение БКТ в цепь кодирования. Если же требуется надежно исключить возможность попадания непрерывного перемен­ного тока в рельсовую цепь в случае повреждения элементов БКТ, то потребуется установить контрольное реле и включать БКТ по схеме, аналогичной схеме включения ТШ-5.

Разработан и проходит широкие эксплуатационные испытания бесконтактный трансмиттер БКПТ, предназначенный для применения взамен трансмиттеров типа КПТШ. В трансмиттере БКПТ для формирования и контроля правильности посылки кодовых сигналов применены интегральные микросхемы.

Симметричный триггер является одним из наиболее распростра­ненных элементов автоматики. Схема симметричного триггера (рис. 7.7) выполнена на транзисторах VT1— VT2 типа р-п-р с резисторами в коллекторных и в базовых цепях. Триггер имеет два устойчивых состояния: в одном из них открыт транзистор VT1 и закрыт VT2, а в другом открыт VT2 и закрыт VT1.

Рис. 7.7. Схема симметричного триггера

Каждое из этих состояний триггер может сохранять неограниченно долго. Такой ре­жим работы схемы триггера создается благодаря наличию внутрен­них связей посредством резисторов Rс: выход (коллектор) тран­зистора VT1 соединяется с входом (базой) транзистора VT2, авыход VT2—с входом VT1.

При включении питания схема может принять любое из двух по­ложений: транзистор VT1 открыт, а VT2 закрыт, или VT1 закрыт, а VT2 открыт. В дальнейшем устойчивое состояние триггера будет обеспечиваться действием внутренних связей. Если, например триг­гер оказался в состоянии, когда транзистор VT1 открыт, а VT2 зак­рыт, то это состояние триггера будет устойчиво поддерживаться. Поскольку VT1 открыт, через него протекает ток, создается падение напряжения на резисторе Rcм, поддерживая транзистор VT2 в зак­рытом состоянии, так как к базе транзистора VT2 через резистор будет приложен положительный по отношению к эмиттеру запираю­щий потенциал. В то же время при закрытом транзисторе VT2 ток через него не протекает, поэтому на его коллекторе будет отри­цательный (открывающий) потенциал, который через резистор приложен к базе транзистора VT1, поддерживая его в открытом сос­тоянии. Через базовую цепь транзистора VT1 протекает откры­вающий ток по цепи: ПБ, резистор Rcм, переход эмиттер — база, резистор Rс, коллектор VT2, резистор и МБ. Этим током транзистор VT1 удерживается в открытом состоянии.

Триггер переключается из одного состояния в другое подачей на его вход внешних сигналов. Необходимо хотя бы кратковременно закрыть ранее открытый транзистор или открыть ранее закрытый. После этого внешний сигнал может быть снят, а триггер будет устой­чиво сохранять свое новое состояние.

Для закрытия транзистора необходимо на его базу подать поло­жительный (по отношению к эмиттеру) потенциал, а для открытия — отрицательный. Поэтому если сигналы поступают на общий вход (см. рис. 7.7), то для переключения триггера из одного состояния в другое на вход должны поступать разнополярные импульсы: отри­цательный импульс будет открывать транзистор VT1, а положитель­ный закрывать его. Если же импульсы имеют одну и ту же полярность, то они должны воздействовать поочередно на базы транзисторов VT1 и VT2. Например, отрицательные импульсы будут поочередно открывать транзисторы VT1 и VT2; другой транзистор при этом автоматически переходит в противоположное состояние.

Переключение триггера из одного состояния в другое происхо­дит только при достижении определенной амплитуды сигнала. Для открытия транзистора необходимо, чтобы отрицательный потенциал сигнала превышал запирающий потенциал, создаваемый схемой триггера, благодаря наличию обратных связей. Для закрытия тригге­ра необходимо, чтобы положительный потенциал сигнала превышал отрицательный, создаваемый схемой.

В системе частотной автоблокировки и АЛС симметричный триг­гер используется в приемных путевых и локомотивных устройствах в качестве быстродействующего импульсного реле с высоким коэф­фициентом возврата. В этом случае на его вход из рельсовой цепи (в локомотивных устройствах — с приемных катушек) поступает сигнал в виде непрерывного переменного тока. Каждая полуволна переменного тока воспринимается триггером как импульс той или другой полярности. При одной полуволне принимаемого сигнала переменного тока триггер занимает одно из устойчивых состояний, а при другой полуволне — другое (рис. 7.8).

Рис. 7.8. График работы триггера от сигнала переменного тока

Триггер переключается только при достижении амплитуды сигна­ла некоторого порогового значения, а при снижении амплитуды сиг­нала ниже этого значения переключение прекращается. Коэффициент возврата триггера близок к единице. На его выходе (между коллек­тором транзистора VT2 и плюсовым зажимом) появляются импуль­сы напряжения, следующие с частотой сигнала только при напряже­нии в рельсовой цепи выше расчетного (Ucp). Амплитуда выходных импульсов не зависит от значения входного сигнала, а определяет­ся лишь напряжением питания. При снижении входного напряжения сигнала ниже порога срабатывания триггер прекращает свою ра­боту и импульсы на его выходе отсутствуют.

Бесконтактное параметрическое реле основано на свойстве воз­буждения колебаний в контуре путем периодического изменения его параметров (индуктивности или емкости). Чаще применяют бес­контактные параметрические реле, в которых под воздействием вход­ного сигнала изменяется индуктивность (нелинейная индуктивность).

Рис. 7.9. Схема включения и график зависимости выходного напряжения от сигнала на входе бесконтактного параметрического реле

Индуктивность контура (обмотка W3) изменяется в схеме (рис. 7.9) при протекании тока по обмоткам возбуждения W1 и W2, которые включены встречно для исключения прямой трансформации тока в выходную обмотку W3. При возбуждении током частотой f индуктивность параметрического контура изменяется дважды за пе­риод (от положительной и отрицательной полуволн), т. е. с часто­той 2f, и в контуре возбуждаются колебания частотой 2f. Параметри­ческие возбуждения нарастают лавинообразно (скачкообразно) при достижении входного сигнала определенного значения. Если входной сигнал снизить до некоторого уровня, то колебания прекра­щаются. Это свойство и позволяет использовать данную схему в качестве бесконтактного параметрического реле.

Коэффициент возврата такого бесконтактного реле:

Kв=Uвх/Uвх.cp»O,7,

где Uвх и Uвх.ср — соответственно напряжение срабатывания и отпускания (прекращения генерации) бесконтактного реле.

Достоинством данного реле является то, что оно пассивно, т. е. для его работы в отличие от триггера не требуются источник пита­ния и усилительные элементы. Реле работает под воздействием тока, поступающего на его вход из рельсовой цепи. В этом отношении оно аналогично контактному путевому реле.

Бесконтактное параметрическое реле является простым по устрой­ству, достаточно стабильным и долговечным. Сердечник магнитопровода обычно выполняют из пермаллоя, который обладает неболь­шим значением индукции насыщения и высокой магнитной прони­цаемостью. Площадь поперечного сечения сердечников в диапазоне частот от 25 до 75 Гц составляет 0,2—0,8 см2. С увеличением час­тоты сигнального тока размеры сердечника уменьшаются.

К недостаткам бесконтактного параметрического реле следует отнести ограниченный рабочий (динамический) диапазон, так как при повышении сигнала в два-три раза по отношению к напряже­нию срабатывания работа реле прекращается из-за перенасыщения сердечника. Кроме того, при замыкании одной из входных обмоток возбуждения W1 или W2 параметрическое реле превращается в обычный трансформатор, что в ряде случаев недопустимо, учитывая высокие требования, предъявляемые к устройствам СЦБ.

Бесконтактное реле РНПиспользуется для контроля напряжения на постах ЭЦ. При пропадании одной из фаз основного питания, питание автоматически переключается на резервное или на дизель-генератор.

На каждую фазу устанавливается одно реле РНП (рис. 7.10) и совместно работающее с ним АНШ-2-1440.

Реле имеет два порога : прямой – напряжение притяжения и обратный – напряжение отпускания. Реле можно отрегулировать на коэффициент возврата =0,82–0,97.

Напряжение пропорциональное напряжению фазы выпрямленное мостовым выпрямителем VD6 по цепи: “+”VD6 – VD2 – коллектор-эмиттер VT1 – обмотка реле Р – “–“VD6 подается на обмотку реле Р. Емкость С2 сглаживает пульсацию напряжения на выходе выпрямителя. Если напряжение фазы в норме VT1 открыт и реле Р под током, при уменьшении напряжения фазы VT1 закрывается и Р обесточивается, включая резервное питание.

Рис. 7.10. Схема реле РНП

Ток протекающий по цепи : “+”VD6 – VD2 – R8 – R9 – R10 – VD5 – средняя точка трансформатора создает на резисторах R9, R10 падение напряжения. При достижении напряжения пробоя стабилитрона VD4 потенциалы на базе и коллекторе VT2 приоткрывают транзистор VT2. При этом снижается положительный потенциал на базе VT1, VT1 приоткрывается. По цепи положительной обратной связи R2–R3–R4–R7–VD3 повышается положительный потенциал на базе VT2, при этом VT2 открывается и напряжения на базе VT1 достаточно для полного открытия VT1. Реле Р срабатывает. Регулируется напряжение срабатывания переменным резистором R10. Чем больше R10 тем ниже пороговое значение срабатывания реле.

При снижении контролируемого напряжения снижается напряжение обратной связи на базе VT2, уменьшается ток эмиттер-коллектор, увеличивается положительный потенциал на базе VT1, VT1 закрывается. Реле Р обесточивается, для защиты транзистора VT1 от э.д.с. самоиндукции обмотки реле Р параллельно реле включена цепь VD1–R1. Напряжение отпускания реле РНП регулируется закорачиванием резисторов R2, R3, R4(грубая регулировка), или резистором R7 (плавная регулировка). Чем выше суммарное сопротивление цепи, тем выше пороговое значение отпускания (т.е. тем ближе напряжение отпускания к напряжению срабатывания).

Вопросы для самоконтроля по пункту: Бесконтактные реле

1) Работа трансмиттерного реле ТШ-5 (рис. 7.5).

2) Назначение реле К в составе ТШ-5 (рис. 7.5).

3) Назначение и работа бесконтактного коммутатора тока БКТ (рис.7.6).

4) Работа симметричного триггера при поступлении на его вход сигнала переменного тока (рис. 7.7) (рис. 7.8).

5) Работа бесконтактного параметрического реле (рис. 7.9).

6) Работа реле напряжения РНП (рис. 7.10).

Устройство и работа бесконтактного транзисторного регулятора напряжения РР-350

Категория:

   1Отечественные автомобили

Публикация:

   Устройство и работа бесконтактного транзисторного регулятора напряжения РР-350

Читать далее:



Устройство и работа бесконтактного транзисторного регулятора напряжения РР-350

Регулятор имеет крышку и основание, внутри которого размещена панель. На ней смонтирована схема регулятора. Регулятор РР-350.имеет только регулятор напряжения, так как наличие кремниевого выпрямителя в генераторе исключает возможность прохождения тока от аккумуляторной батареи в генератор. Отсутствует также ограничитель тока, так как генератор Г-250 обладает свойством самоограничения.

Регулятор соединяется генератором при помощи закрытого штепсельного разъема, исключающего возможность короткого замыкания проводов на массу. Штепсельный разъем имеет фиксирующее устройство, препятствующее самопроизвольному разъединению его во время эксплуатации.

Схема регулятора напряжения может быть услоено разделена на две части: измерительную часть (ИЧ), включающую транзистор, стабилитрон Д,, дроссель Др, резисторы R, R1, R3, R4, R5 и Rt и усилительную часть (УЧ), включающую транзисторы Т2 и ТЗ, резисторы R6, R7, R8, диоды Д2, Д3.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

В схему регулятора входит также диод Д4, включенный параллельно обмотке возбуждения генератора ОВГ и защищающий транзистор ТЗ от э.д.с. самоиндукции, возникающей в этой обмотке, и резистор обратной связи Roc, предназначенный для улучшения частотных характеристик регулятора. В цепь делителя напряжения (резисторы R, и R3) включен дроссель Др для уменьшения влияния пульсаций выпрямленного напряжения генератора на работу регулятора напряжения. Ниже описана работа регулятора напряжения в двух предельных режимах.

1-й режим — напряжение генератора меньше регулируемого. При включении выключателя зажигания ВЗ обмотка возбуждения генератора подключается к аккумуляторной батарее. Стабилитрон Д1 находится в непроводящем состоянии, следовательно, входной транзистор 77 закрыт, так как отсутствует ток базы транзистора.

Рис. 1. Общий вид и электрическая схема бесконтактного регулятора напряжения PP-3S0: а — общий вид, б — вид панели регулятора без корпуса, в — вид панели регулятора снизу, г — электрическая схема регулятора; Д, — стабилитрон Д808, Д2 — диод КД202Г; Д3 и Д„ — диоды КД202В, Rf — термореэистор ММТ-1 — 1 кОм, R, — резистор МПТ05-390; R2 — резистор МЛТО5-390; R, — резистор МЛТ05-100; Rt — рези-стор МЛТ05-300; R, — резистор МЛТ05-470; Re — резистор МЛТ2-82хЗ—27 Ом; Rv — резистор МЛТО, 25-51 х хЗ—16 Ом, Ra — резистор МЛТ1-220; Roc—резистор МЛТ053.3 кОм, Др — дроссель (ППЭВ 0 0,21; №=2500; R=43 Ом), Т,—входной транзистор П302, Тг — транзистор усиления П214В, Т3 — регулирующий транзистор П217В, ВЗ—выключатель зажигания; Г — генератор, 6 — батарея, RH—сопротивление потребителей

Сопротивление транзисторов Т2 и ТЗ при этом минимально (транзисторы открыты) и по цепи плюс — диод Д3 — эмиттер — база транзистора ТЗ — диод Д2 — эмиттер — коллектор транзистора Т2 — резистор R6 идет ток базы выходного транзистора ТЗ, необходимый для его открытого состояния. Таким образом, при Ur < Uper транзистор Т1 закрыт, а транзисторы Т2 и ТЗ открыты. Это обеспечивает прохождение через транзистор ТЗ максимального тока возбуждения по цепи плюс — диод Д3 — эмиттер — коллектор транзистора ТЗ— клемма Ш — обмотка возбуждения генератора «масса» (минус).

2-й режим — напряжение генератора больше регулируемого (Ur>Uper). Стабилитрон Д, проводит ток и, следовательно, входной транзистор открыт, так как по цепи плюс — эмиттер — база транзистора Т1 — резистор делителя R3 — дроссель Др (минус) идет ток, обеспечивающий открытое состояние транзистора. Сопротивление транзистора минимально, и потенциал базы транзистора Т2 оказывается выше потенциала его эмиттера. Транзистор Т2 закрывается, прерывая цепь тока базы выходного транзистора ТЗ. Тем самым закрывается и транзистор ТЗ. Ток возбуждения генератора, минуя транзистор ТЗ, проходит через добавочный резистор Rfl, и его величина резко падает. Напряжение генератора снижается, и стабилитрон Д, вновь переходит в непроводящее состояние, запирая транзистор. Это приводит к открыванию транзисторов и ТЗ.

Этот процесс периодически повторяется, обеспечивая постоянное напряжение генератора на заданном уровне. Для уменьшения влияния температуры на величину регулируемого напряжения в плечо делителя включен терморезистор Rt, сопротивление которого имеет отрицательный температурный коэффициент, т. е. с повышением температуры снижается. Терморезистор Rt компенсирует увеличение напряжения пробоя стабилитрона Д, с повышением температуры регулятора.

Рекламные предложения:


Читать далее: Схема и принцип действия батарейной системы зажигания

Категория: — 1Отечественные автомобили

Главная → Справочник → Статьи → Форум


Бесконтактные выключатели Принцип работы

Датчик приближения — это датчик, определяющий приближение (близость) некоторого объекта. По определению, эти переключатели являются бесконтактными датчиками, использующими магнитные, электрические или оптические средства для определения близости объектов.

Бесконтактный переключатель будет находиться в «нормальном» состоянии, когда он находится на расстоянии от любого обнаруживаемого объекта.

Будучи бесконтактными по своей природе, бесконтактные переключатели часто используются вместо концевых выключателей с прямым контактом для той же цели определения положения детали машины, с тем преимуществом, что они никогда не изнашиваются с течением времени из-за повторяющегося физического контакта.

Большинство бесконтактных переключателей имеют активную конструкцию. То есть они включают в себя электронную схему с питанием для определения близости объекта. Индуктивные датчики приближения обнаруживают присутствие металлических предметов с помощью высокочастотного магнитного поля. Емкостные датчики приближения обнаруживают присутствие неметаллических предметов с помощью высокочастотного электрического поля. Оптические бесконтактные переключатели обнаруживают прерывание светового луча объектом. Ультразвуковые бесконтактные переключатели определяют присутствие плотного вещества по отражению звуковых волн.

Обозначение бесконтактного переключателя

Обозначение на принципиальной схеме для бесконтактного переключателя с механическими контактами такое же, как и для механического концевого выключателя, за исключением того, что символ переключателя заключен в ромбовидную форму, указывающую на включенное (активное) устройство:

Однако многие датчики приближения не имеют выходов «сухой контакт». Вместо этого их выходные элементы представляют собой транзисторы, настроенные либо на источник тока, либо на сток. Термины «источник» и «опускание» лучше всего понять, визуализируя электрический ток в направлении обычного потока, а не потока электронов.

На следующих схематических диаграммах сравниваются два режима работы переключателя. Красные стрелки показывают направление тока (условное обозначение потока). В обоих примерах нагрузка, управляемая каждым датчиком приближения, представляет собой светодиод (LED):

Принцип работы: Бесконтактный переключатель

состоит из схемы датчика и схемы управления. Цепь датчика используется для обнаружения любых находящихся поблизости объектов. Схема датчика отправляет выходной сигнал высокого уровня в схему драйвера на основе транзистора, когда какой-либо объект обнаруживается рядом со схемой датчика.Схема драйвера на основе транзистора может использовать транзисторы NPN или PNP, и это зависит от используемого приложения.

Когда сигнал получен от цепи датчика, транзистор будет включен, а выход будет включен. Когда объект отодвигается от цепи датчика, выход датчика выключен, поэтому транзистор выключен, а выход выключен.

Примечание. Схема датчика может содержать LC-резонансный генератор или схему на основе взаимной индукции. Резонансный генератор LC непрерывно генерирует заданные резонансные колебания.всякий раз, когда рядом с датчиками находится какой-либо металлический объект, колебания могут варьироваться, и это зависит от свойств объекта. Это изменение колебаний будет обнаружено и выдаст на выходе либо высокий, либо низкий уровень, но ничего, кроме обнаруженного объекта, или нет.

Бесконтактный переключатель NPN Тип

Примечание: Красная точка на анимации обозначает поток текущего пути.

Бесконтактный переключатель PNP Тип

Обычное цветовое обозначение электронных бесконтактных переключателей — коричневый для источника питания + V, синий для заземления (- полюс источника питания) и черный для коммутируемого выходного сигнала.Это соглашение является общим для бесконтактных переключателей как для опускания, так и для источника питания.

Электронный переключатель, предназначенный для отвода тока по сигнальному проводу, также называется переключателем NPN из-за типа транзистора, используемого на его выходе. И наоборот, электронный переключатель, предназначенный для подачи тока через свой сигнальный провод, может называться переключателем PNP.

Ключом к пониманию этих меток является понимание того, что вывод эмиттера выходного транзистора всегда подключен к шине источника питания.Для понижающего переключателя это означает, что эмиттер должен подключаться к отрицательной шине, что требует использования NPN-транзистора для переключения. Для переключателя источника это означает, что эмиттер должен подключаться к положительной шине, и в этом случае будет достаточно только транзистора PNP.

Изучены 3 простых схемы емкостного датчика приближения

В этом посте мы подробно обсуждаем 3 основные схемы датчика приближения со многими схемами приложений и подробными характеристиками схемы. Первые две схемы емкостного датчика приближения используют простые концепции на основе IC 741 и IC 555, в то время как последняя немного более точна и включает в себя прецизионную конструкцию на основе IC PCF8883

1) Использование IC 741

Схема, описанная ниже, может быть сконфигурирован для активации реле или любой подходящей нагрузки, такой как водопроводный кран, как только человеческое тело или рука приближается к пластине емкостного датчика.При определенных условиях близости руки достаточно только для срабатывания выхода схемы.

Вход с высоким импедансом обеспечивается Q1, который представляет собой обычный полевой транзистор, такой как 2N3819. Стандартный операционный усилитель 741 используется в виде чувствительного переключателя уровня напряжения, который впоследствии управляет токовым буфером Q2, биполярным pnp-транзистором среднего тока, таким образом активируя реле, которое можно использовать для переключения устройства, такого как сигнализация, кран и т. Д.

Пока схема находится в состоянии ожидания в режиме ожидания, напряжение на выводе 3 операционного усилителя фиксируется на уровне выше, чем уровень напряжения на выводе 2, путем соответствующей настройки предварительно установленного VR1.

Это гарантирует, что напряжение на выходном контакте 6 будет высоким, в результате чего транзистор Q2 и реле останутся выключенными.

Когда палец приближается к сенсорной пластине или слегка касается, уменьшение противоположного смещения VGS увеличит ток стока полевого транзистора Q1, и результирующее падение напряжения на R1 снизит напряжение на выводе 3 операционного усилителя ниже напряжения. присутствует на контакте 2.

Это приведет к падению напряжения на контакте 6 и, следовательно, включит реле с помощью Q2.Резистор R4 может быть определен для того, чтобы реле оставалось выключенным при нормальных условиях, учитывая, что крошечное положительное напряжение смещения может развиться на выходе вывода 6 операционного усилителя, даже если напряжение на выводе 3 окажется ниже, чем напряжение на выводе 2 в состояние покоя (ожидания). Эту проблему можно решить, просто добавив светодиод последовательно с базой Q2.

2) Использование IC 555

В сообщении описывается эффективная схема емкостного датчика приближения на основе IC 555, которая может использоваться для обнаружения злоумышленников вблизи дорогостоящего объекта, такого как ваш автомобиль.Идея была предложена мистером Максом Пэйном.

The Circuit Request

Hello Swagatam,

Пожалуйста, опубликуйте емкостную / телесную / чувствительную цепь, которую можно применить на велосипеде. Такое устройство замечено в автомобильной охранной системе. Когда кто-то приближается к машине или простая 1-дюймовая близость, срабатывает сигнализация на 5 секунд.

Как работает этот тип сигнала тревоги: сигнал тревоги срабатывает только тогда, когда кто-то подходит ближе (скажем, на 30 см). Какой тип датчика они используют?

Принципиальная схема

Изображение схемы предоставлено: Elektor Electronics

Конструкция

Цепь емкостного датчика может быть понята с помощью следующего описания:

IC1 в основном подключен как нестабильный, но без включения настоящий конденсатор.Здесь вводится емкостная пластина, которая занимает место конденсатора, необходимого для нестабильной работы.

Следует отметить, что емкостная пластина большего размера будет обеспечивать лучший и надежный отклик схемы.

Поскольку схема предназначена для работы в качестве охранной системы оповещения о приближении к телу, сам корпус можно использовать как емкостную пластину, и ее огромный объем вполне подходит для этого приложения.

После установки пластины емкостного датчика приближения IC555 переходит в режим ожидания для нестабильных действий.

При обнаружении «заземляющего» элемента в непосредственной близости, которым может быть рука человека, необходимая емкость создается между контактом 2/6 и землей ИС.

Вышеупомянутое приводит к мгновенному увеличению частоты, когда ИС начинает колебаться в нестабильном режиме.

Нестабильный сигнал поступает на вывод 3 ИС, который соответствующим образом «интегрируется» с помощью R3, R4, R5 вместе с C3 —- C5.

«Интегрированный» результат подается на каскад операционного усилителя, который используется как компаратор.

Компаратор, сформированный вокруг IC2, реагирует на это изменение от IC1 и преобразует его в напряжение запуска, срабатывая T1 и соответствующее реле.

Реле может быть соединено с сиреной или звуковым сигналом для необходимой сигнализации.

Однако практически видно, что микросхема IC1 выдает пиковый импульс напряжения от положительного до отрицательного в момент, когда рядом с пластиной обнаруживается емкостное заземление.

IC2 реагирует исключительно на это внезапное повышение пикового напряжения для требуемого запуска.

Если емкостное тело продолжает находиться в непосредственной близости от пластины, пиковое частотное напряжение на выводе 3 обращается в нуль до уровня, который может быть не обнаружен IC2, что делает его неактивным, что означает, что реле остается активным только в тот момент, когда емкостной элемент переносится или удаляется около поверхности пластины.

P1, P2 могут быть отрегулированы для получения максимальной чувствительности от емкостной пластины
Для получения фиксирующего действия выход IC2 может быть дополнительно интегрирован в схему триггера, что делает схему емкостного датчика приближения чрезвычайно точной и чувствительной

3 ) Датчик приближения с сигнализацией

Следующая схема датчика приближения использует чрезвычайно высокий входной импеданс и высокую мощность полевого транзистора для создания простого, но очень чувствительного датчика приближения и схемы драйвера сигнализации.

Датчик Thte образован металлическим предметом размером 3×3 дюйма, который соединен с затвором Q1.

Резистор R2, представляющий собой резистор 100 МОм, отделяет затвор Q1 от R1, позволяя его входному сопротивлению оставаться чрезвычайно высоким. Если вы не можете найти резистор 100 M, вы можете просто подключить пять резисторов 22 M последовательно и работать с этой цепочкой резисторов вместо R2.

Точнее говоря, значение R2 можно было бы создать даже выше, чем это, для повышения чувствительности обнаружения приближения.Потенциометр R1 настраивается до точки, при которой пьезозуммер просто начинает гудеть, а затем R1 можно тщательно отрегулировать до точки, при которой зуммер просто перестает звучать.

Тестирование с регулировкой R1 может быть полезно для получения максимальной настройки чувствительности для этой емкостной бесконтактной цепи.

4) Использование IC PCF8883

IC PCF8883 спроектирован для работы как прецизионный переключатель емкостного датчика приближения благодаря уникальной (запатентованной EDISEN) цифровой технологии для определения мельчайших различий в емкости вокруг указанной чувствительной пластины.

Основные характеристики

Основные характеристики этого специализированного емкостного датчика приближения можно изучить, как показано ниже:

На следующем изображении показана внутренняя конфигурация ИС PCF8883

ИС не полагается на традиционный режим динамической емкости. датчик скорее обнаруживает изменение статической емкости, применяя автоматическую коррекцию посредством непрерывной автокалибровки.

Датчик в основном представляет собой небольшую проводящую фольгу, которая может быть непосредственно интегрирована с соответствующими выводами ИС для предполагаемого емкостного измерения или, возможно, подключена на большие расстояния через коаксиальные кабели для обеспечения точных и эффективных операций дистанционного емкостного измерения приближения.

На следующих рисунках представлена ​​распиновка IC PCF8883.Детальное функционирование различных выводов и встроенных схем можно понять с помощью следующих пунктов:

Распиновка Подробная информация о IC PCF8883

Распиновка IN, которая должна быть связана с внешней емкостной чувствительной фольгой, связана с ИС внутренняя RC-сеть.

Время разряда, заданное параметром «tdch» RC-сети, сравнивается со временем разряда второй встроенной RC-сети, обозначенной как «tdchimo».

Две RC-цепи проходят периодическую зарядку от VDD (INTREGD) через пару идентичных и синхронизированных коммутационных сетей, а затем разряжаются с помощью резистора на Vss или землю

Скорость, с которой выполняется этот зарядный разряд регулируется частотой дискретизации, обозначенной «fs».

В случае, если видно, что разность потенциалов падает ниже внутренне установленного опорного напряжения VM, соответствующий выход компаратора имеет тенденцию становиться низким. Логический уровень, который следует за компараторами, идентифицирует точный компаратор, который фактически мог переключиться перед другим.

И если определено, что верхний компаратор сработал первым, это приводит к отображению импульса на CUP, тогда как если обнаруживается, что нижний компаратор переключился раньше верхнего, тогда импульс активируется на CDN.

Вышеупомянутые импульсы участвуют в управлении уровнем заряда внешнего конденсатора Ccpc, связанного с выводом CPC. Когда на CUP генерируется импульс, Ccpc заряжается через VDDUNTREGD в течение заданного периода времени, что вызывает повышение потенциала на Ccpc.

Совершенно аналогично, когда импульс рендерится в CDN, Ccpc связывается с устройством, потребляющим ток, на землю, что разряжает конденсатор, вызывая коллапс его потенциала.

Всякий раз, когда емкость на выводе IN становится выше, это соответственно увеличивает время разряда tdch, что приводит к падению напряжения на соответствующем компараторе с соответственно более длительным временем.Когда это происходит, выходной сигнал компаратора имеет тенденцию становиться низким, что, в свою очередь, создает импульс в CDN, заставляя внешний конденсатор CCP разряжаться в меньшей степени.

Это означает, что CUP теперь генерирует большую часть импульсов, что заставляет CCP заряжаться еще больше без выполнения каких-либо дальнейших шагов.

Несмотря на это, функция автоматической калибровки ИС с управляемым напряжением, которая полагается на «ism» регулирования тока стока, связанного с выводом IN, пытается сбалансировать время разряда tdch, соотнося его с внутренне установленным временем разряда tdcmef.

Напряжение на Ccpg регулируется по току и становится ответственным за разряд емкости на IN довольно быстро всякий раз, когда обнаруживается, что потенциал на CCP возрастает. Это идеально уравновешивает увеличивающуюся емкость на входном контакте IN.

Этот эффект приводит к возникновению замкнутой системы слежения, которая непрерывно отслеживает и задействует автоматическое выравнивание времени разряда tdch по отношению к tdchlmf.

Это помогает исправить медленные колебания емкости на выводе IN IC.В режимах быстрой зарядки, например, когда человеческий палец быстро приближается к чувствительной фольге, обсуждаемая компенсация может не проявляться, в условиях равновесия длительность периода разряда не различается, в результате чего импульс поочередно колеблется между CUP и CDN.

Это дополнительно означает, что с большими значениями Ccpg можно ожидать относительно ограниченное изменение напряжения для каждого импульса для CUP или CDN.

Таким образом, внутренний сток тока вызывает более медленную компенсацию, тем самым повышая чувствительность датчика.Напротив, когда CCP падает, чувствительность сенсора падает.

Встроенный монитор датчика

Встроенный каскад счетчика отслеживает срабатывания датчика и, соответственно, подсчитывает импульсы через CUP или CDN, счетчик сбрасывается каждый раз, когда направление импульса через CUP к CDN чередуется или изменяется.

Выходной вывод, обозначенный как OUT, активируется только при обнаружении достаточного количества импульсов через CUP или CDN. Умеренные уровни помех или медленное взаимодействие через датчик или входную емкость не оказывают никакого влияния на запуск выхода.

Микросхема учитывает несколько условий, таких как неравные схемы заряда / разряда, так что подтвержденное переключение выхода воспроизводится и исключается ложное обнаружение.

Расширенный запуск

ИС включает в себя усовершенствованную схему запуска, которая позволяет микросхеме довольно быстро достигать равновесия, как только на нее включается питание.

Внутренне вывод OUT сконфигурирован как открытый сток, который инициирует распиновку с высокой логикой (Vdd) с максимальным током 20 мА для подключенной нагрузки.В случае, если выход подвергается нагрузке более 30 мА, питание немедленно отключается из-за функции защиты от короткого замыкания, которая мгновенно срабатывает.
Эта распиновка также совместима с CMOS и поэтому подходит для всех нагрузок или каскадов на основе CMOS.

Как упоминалось ранее, параметр частоты дискретизации «fs» относится к 50% частоты, используемой в сети синхронизации RC. Частоту дискретизации можно установить в заранее определенном диапазоне, соответствующим образом зафиксировав значение CCLIN.

Частота генератора с внутренней модуляцией на уровне 4% посредством псевдослучайного сигнала подавляет любую возможность помех от окружающих частот переменного тока.

Режим выбора состояния выхода

ИС также имеет полезный «режим выбора состояния выхода», который можно использовать для включения выходного контакта в моностабильное или бистабильное состояние в ответ на емкостное определение входных контактов. Он отображается следующим образом:

Mode # 1 (TYPE включен при Vss): выход становится активным в течение sp, пока вход удерживается под внешним емкостным влиянием.

Mode # 2 (TYPE включен в VDD / NTRESD): в этом режиме выход попеременно включается и выключается (высокий и низкий) в ответ на последующее емкостное взаимодействие через фольгу сенсора.

Mode # 3 (CTYPE включен между TYPE и VSS): при этом условии выходной контакт срабатывает (низкий уровень) в течение некоторого заранее определенного периода времени в ответ на каждый вход емкостного считывания, продолжительность которого пропорциональна значению CTYPE и может изменяться со скоростью 2,5 мс на емкость нФ.

Стандартное значение для CTYPE для получения задержки около 10 мс в режиме № 3 может составлять 4,7 нФ, а максимально допустимое значение для CTYPE — 470 нФ, что может привести к задержке около секунды. Любые резкие емкостные вмешательства или воздействия в этот период просто игнорируются.

Как использовать схему

В следующих разделах мы изучим типичную конфигурацию схемы с использованием одной и той же ИС, которая может применяться во всех продуктах, требующих точных операций с дистанционной стимуляцией приближения.

Предлагаемый емкостной датчик приближения может быть использован во многих различных приложениях, как показано в следующих данных:

Типичная конфигурация приложения с использованием ИС может быть засвидетельствована ниже:

Конфигурация схемы приложения

Источник питания + VDD. Сглаживающий конденсатор может быть предпочтительно подключен через VDD и землю, а также через VDDUNTREGD и землю для более надежной работы микросхемы.

Значение емкости COLIN, полученное на выводе CLIN, эффективно фиксирует частоту дискретизации.Увеличение частоты дискретизации может позволить увеличить время реакции на вход датчика с пропорциональным увеличением потребления тока.

Пластина датчика приближения

Чувствительная емкостная чувствительная пластина может быть в виде миниатюрной металлической фольги или пластины, экранированной и изолированной не проводящий слой.

Эта чувствительная область может быть либо завершена на более длинных расстояниях через коаксиальный кабель CCABLE, другие концы которого могут быть связаны с IN IC, либо пластина может быть просто напрямую подключена к INpinout IC, в зависимости от потребностей приложения. .

ИС оснащена внутренней схемой фильтра нижних частот, которая помогает подавлять все формы радиочастотных помех, которые могут попытаться проникнуть в ИС через вывод IN ИС.

Дополнительно, как показано на схеме, можно также добавить внешнюю конфигурацию с использованием RF и CF для дальнейшего усиления подавления RF и усиления защиты от RF для схемы.

Для достижения оптимальной производительности схемы рекомендуется, чтобы сумма значений емкости CSENSE + CCABLE + Cp находилась в заданном подходящем диапазоне, хороший уровень может составлять около 30 пФ.

Это помогает контуру управления работать лучше со статической емкостью по сравнению с CSENSE для выравнивания довольно медленных взаимодействий на чувствительной емкостной пластине.

Достижение увеличенных емкостных входов

Для достижения повышенных уровней емкостных входов может быть рекомендовано включение дополнительного резистора Rc, как показано на диаграмме, который помогает контролировать время разряда в соответствии со спецификациями требований внутренней синхронизации.

Площадь поперечного сечения прикрепленной чувствительной пластины или чувствительной фольги становится прямо пропорциональной чувствительности цепи, в сочетании со значением конденсатора Ccpc, уменьшение значения Ccpc может сильно повлиять на чувствительность чувствительной пластины.Следовательно, для достижения эффективного количества чувствительности Ccpc может быть увеличено оптимально и соответственно.

Распиновка, помеченная как CPC, имеет высокий импеданс и поэтому может быть восприимчива к токам утечки.

Убедитесь, что Ccpc выбран с высококачественной PPC конденсатора типа MKT или типа X7R для получения оптимальных характеристик конструкции.

Работа при низких температурах

В случае, если система предназначена для работы с ограниченной входной емкостью до 35 пФ и при отрицательных температурах -20 градусов C, тогда может быть целесообразно снизить напряжение питания ИС примерно до 2.8V. Это, в свою очередь, снижает рабочий диапазон напряжения Vlicpc, спецификация которого составляет от 0,6 В до VDD — 0,3 В.

Более того, уменьшение рабочего диапазона Vucpc может привести к пропорциональному уменьшению диапазона входной емкости схемы.

Также можно заметить, что значение Vucpc увеличивается с понижением температуры, как показано на диаграммах, что говорит нам, почему соответствующее снижение напряжения питания помогает в понижении температуры.

Рекомендуемые характеристики компонентов

В таблицах 6 и 7 указан рекомендуемый диапазон значений компонентов, которые могут быть надлежащим образом выбраны в соответствии с требуемыми техническими характеристиками приложения со ссылкой на приведенные выше инструкции.

Ссылка: https://www.nxp.com/docs/en/data-sheet/PCF8883.pdf

3 схемы простых датчиков приближения

ИК-датчик приближения — это устройство, которое определяет присутствие объекта или человека, когда он находится в пределах заданного диапазона от датчика, через отраженные инфракрасные лучи.

Здесь объясняются три полезные концепции датчика приближения: первая концепция основана на обычном операционном усилителе LM358, вторая — на микросхеме LM567, которая работает по принципу фазовой автоподстройки частоты, обеспечивая очень точный отклик при обнаружении.Третья схема работает с использованием широко распространенной микросхемы IC 555. Давайте изучим каждую из них с пошаговым объяснением.

Обзор

Сегодня на рынке имеется длинный список датчиков.

Одним из таких датчиков является датчик приближения.

В этом посте мы собираемся разгадать, как работает датчик приближения и что дает необходимые знания, чтобы сделать этот проект дома. Как следует из названия, устройство определяет, находится ли объект рядом или далеко от него. Их можно оформить по-разному.

Но наиболее распространенным методом является метод, основанный на ИНФРАКРАСНЫХ лучах и OPAMP. Некоторое распространенное использование этого устройства можно увидеть в сотовых телефонах, автоматических системах смыва, автоматических кранах, сушилках для рук и никогда не падающих роботах.

Необходимые компоненты

1. ИК-светодиод : Каждый светодиод излучает определенную форму электромагнитного излучения при включении. Из нашего домашнего опыта мы знаем светодиоды, излучающие видимый свет.

Но есть также специальные светодиоды, излучающие инфракрасные лучи.Так же, как могут быть видимы светодиоды разных цветов, инфракрасные светодиоды также излучают лучи с разной длиной волны. Инфракрасные лучи могут иметь разную длину волны и принимать любое значение, принадлежащее их диапазону волн.

Таким образом, очень важно, чтобы используемый ИК-фотодиод был способен обнаруживать конкретную длину волны ИНФРАКРАСНОГО света, излучаемого ИК-светодиодом.

2. ИК-ФОТОДИОД : Это специальный тип диода, который подключается с обратным смещением для обнаружения ИК-излучения. В отсутствие ИК-излучения он имеет очень высокое сопротивление и через него проходит практически нулевой ток.

Но когда на него падают ИК-лучи, его сопротивление уменьшается, и через него пропускается ток, пропорциональный интенсивности излучения.

Это свойство фотодиода используется для генерации электрического сигнала в датчике приближения при падении ИК-лучей.

3. Операционный усилитель (IC LM358) : Операционный усилитель или операционный усилитель является многоцелевой микросхемой и пользуется большим уважением в мире электроники.

В этом проекте ОУ используется в качестве компаратора.LM358 IC имеет два операционных усилителя, что означает, что мы можем сделать два датчика приближения, используя только одну микросхему. Причина использования операционного усилителя в схеме — преобразование аналогового сигнала в цифровой.

4. Preset : Preset в основном представляет собой резистор с тремя выводами.

Функция предустановки состоит в том, чтобы разделить общее доступное напряжение таким образом, чтобы пользователь мог получить доступ к его части. Нам просто нужно установить средний терминал в соответствующее положение.

Предустановка устанавливает пороговое напряжение, выше которого должно генерироваться выходное напряжение.Его можно вручную установить на любое значение сопротивления, повернув головку с помощью подходящей отвертки.

5. Красный светодиод : Я использовал красный светодиод для своего проекта, но в целом можно использовать светодиоды любого цвета. Он действует как визуальный сигнал, показывающий, что препятствие подошло достаточно близко.

6. Резисторы : два 220 Ом и один 10 кОм.

7. Блок питания : от 5 до 6 В.

Как это работает

Принцип работы датчика приближения довольно прост.Типичная концепция состоит из двух параллельных друг другу светодиода — светодиода, излучающего ИК-излучение, и фотодиода.

Они действуют как пара передатчик-приемник. Когда перед излучателями появляется препятствие, они отражаются назад и перехватываются приемником.

Согласно свойствам фотодиода, перехваченные ИК-лучи уменьшают сопротивление фотодиода, и в результате генерируется электрический сигнал. На практике этот сигнал представляет собой напряжение на резисторе 10 кОм, которое напрямую подается на неинвертирующий конец операционного усилителя.

Функция операционного усилителя заключается в сравнении двух заданных ему входов.

Сигнал с фотодиода подается на неинвертирующий вывод (вывод 3), а пороговое напряжение от потенциометра подается на инвертирующий вывод (вывод 2). Если напряжение на неинвертирующем выводе больше, чем напряжение на инвертирующем контакте выход операционного усилителя высокий, в противном случае выход низкий.

В общем, операционный усилитель в этой схеме преобразует аналоговый сигнал в цифровой.

ВЫХОДЫ:

Выход датчика может использоваться в двух формах: АНАЛОГОВЫЙ и ЦИФРОВОЙ.

Цифровой выход имеет вид высокого или низкого уровня. Цифровой выходной сигнал датчика приближения может использоваться для остановки движения робота, уклоняющегося от препятствий. Как только препятствие приближается достаточно близко, сигнал может быть напрямую подан на входные контакты драйвера двигателя, чтобы остановить двигатели.

Аналоговый выход — это непрерывный диапазон значений от нуля до некоторого конечного значения. Такой сигнал нельзя напрямую подавать на драйверы двигателей и другие коммутационные устройства. Сначала они должны быть обработаны микроконтроллерами и преобразованы в цифровую форму с помощью АЦП и некоторого кодирования.Эта форма вывода требует дополнительного микроконтроллера, но исключает использование операционного усилителя.

Full Circuit Digaram

ОБНОВЛЕНИЕ от Admin

Вышеупомянутая схема также может быть построена с использованием обычного одиночного операционного усилителя IC 741, как показано ниже:

Видеоклип

2) Схема точного датчика приближения (невосприимчивая к солнечному свету)

В следующем сообщении описывается схема точного датчика приближения на основе инфракрасного (ИК) диапазона, которая включает в себя микросхему LM567 для обеспечения надежной и надежной работы.Эта схема невосприимчива к солнечному свету или любому другому окружающему свету и не будет затронута, пока настроенные отраженные сигналы не будут получены датчиком. Конструкция также работает как детектор препятствий.

The Circuit Concept

Я нашел эту конструкцию в сети, когда искал точную и надежную, но дешевую схему датчика приближения.

Схема может быть понята с помощью следующего описания:

Ссылаясь на показанную ниже схему инфракрасного (ИК) детектора движения, мы видим конструкцию, состоящую из двух основных этапов, в одном из которых используется микросхема LM567, а в другом — IC555.

По сути, IC LM567 становится сердцем схемы, которая выполняет исключительно функции генерации / передачи ИК-частоты, а также ее обнаружения.

Кроме того, ИС имеет внутреннюю схему фазовой автоподстройки частоты, что делает ее очень надежной при работе со схемами определения частоты.

Это означает, что как только он считывает и фиксирует заданную частоту, его функция обнаружения блокируется на этой частоте, и, следовательно, любые другие паразитные помехи, какими бы сильными они ни были, не влияют и не нарушают его работу.

Работа схемы

Частота внутреннего генератора, определяемая R3, C2, питает ИК-диод D274 через каскад с регулируемым током, состоящий из T1, R2. Эта частота определяет центральную частоту микросхемы.

При вышеуказанных условиях ИС настраивается и центрируется на указанной выше частоте, генерируя постоянный высокий уровень на ее выходном контакте №8.

Входной контакт № 3 ИС ожидает приема частоты, которая может быть точно равна указанной выше «центральной» частоте ИС.

ИК-приемник или датчик, подключенный к контакту № 3 ИС, расположен именно для этой цели.

Как только ИК-луч от LD274 обнаруживает препятствие, его луч отражается и падает на правильно расположенный детекторный диод BP104.

Частота IR от LD274 теперь переходит на входной вывод №3 IC, поскольку эта частота будет точно такой же, как и заданная центральная частота IC, IC распознает это и мгновенно переключает свой выход с высокого на LOW.

Вышеупомянутый триггер низкого уровня на выводе № 2 микросхемы IC 555, который сконфигурирован как моностабильный, в свою очередь, переключает свой выход на высокий уровень, вызывая срабатывание подключенной сигнализации.

Вышеупомянутое состояние сохраняется до тех пор, пока остается прерывание работы ИК-датчика / детектора и позволяет лучам отражаться. При включении R9 и C5 выход IC555 демонстрирует определенное состояние задержки отключения для подключенного зуммера даже после движения или удаления препятствия.

Для настройки эффекта задержки отключения R9 и C5 могут быть изменены в соответствии с предпочтениями.

Вышеупомянутая схема может также использоваться в качестве схемы датчика приближения и схемы обнаружения препятствий.

Принципиальная схема

Испытательная схема

Следующая испытательная схема показывает, как проверить результаты базовой конструкции LM567, основанной на ИК. Схема представлена ​​ниже:

Как видите, в конструкцию включена только ступень LM567, в то время как ступень IC 555 исключена, чтобы упростить основные процедуры тестирования.

Здесь загорается красный светодиод на выводе №8 ИС и продолжает гореть, пока ИК-светодиоды удерживаются параллельно друг другу на расстоянии 1 фута.

Если вы попытаетесь заменить красный светодиод инфракрасного передатчика Tx каким-либо другим внешним источником с другой частотой, LM567 перестанет обнаруживать сигналы, и красный светодиод перестанет светиться.

Фотодиоды не имеют решающего значения, вы можете использовать любые аналогичные или стандартные фотодиоды для светодиодов передатчика и приемника.

Видеоклип для вышеупомянутой испытательной установки:

3) Другая конструкция датчика приближения на основе IC 567

Как и выше, исключительной особенностью этой схемы является то, что она не может быть активирована напрямую ИК-излучение, а не только отраженное ИК-излучение, попадающее на детектор, запускает цепь.

В центре схемы находится отдельная ИС 567-тонального декодера (U1), которая выполняет двойную функцию: она работает и как основной драйвер ИК-передатчика, и как приемник.Конденсатор C1 и резистор R2 используются, чтобы установить частоту внутреннего генератора U1 примерно на 1 кГц.

Прямоугольный выходной сигнал U1 на выводе 5 подается на базу Q1. Транзистор Q1 настроен как усилитель эмиттер-повторитель, который подключает импульс 20 мА на аноде LED2.

Транзистор Q3 принимает ИК-выход от LED2 и направляет передачу на Q2 для большего усиления. После усиления Q2 сигнал возвращается на вход U1 на выводе 3, срабатывая на выводе 8, чтобы он стал низким, что привело к включению LED1.

При необходимости, LED1 можно заменить оптопарой для переключения практически любой нагрузки переменного тока. Поскольку схема очень проста, подойдет практически любой проектный план.

ИК-излучатель (LED1) и фототранзистор (03) должны быть установлены на расстоянии примерно дюйма друг от друга в пределах одного расположения рядом и сфокусированы на одной и той же дорожке.

Может потребоваться проверить расстояние и точку обзора пары ИК-устройств, чтобы определить идеальное положение для любого назначенного диапазона между детектором и излучателем.

Как показывает опыт, зазор в дюймах между парой ИК-излучатель / детектор позволяет цепи приближения обнаруживать цель на расстоянии примерно от половины до 1 дюйма. Цели с более светлым оттенком отражают гораздо лучше и могут работать на больших расстояниях, чем цели, созданные из более глубоких элементов. Пока датчик приближения улавливает настроенные ИК-сигналы, управляемая цепь продолжает работать, и как только сигнал исчезает, выход отключается.

4) Датчик приближения с использованием схемы IC 555

В этом третьем проекте мы обсуждаем простую схему датчика приближения на основе IC 555, которую можно использовать для обнаружения проникновения человека на расстоянии.

Работа схемы

Инфракрасный датчик приближения можно рассматривать как одну из наиболее ценных и широко используемых схем в области электронной автоматизации.

Обычно мы видим его использование в автоматических диспенсерах для воды, автоматических сушилках для рук, а некоторые конкретные варианты можно увидеть в автоматических дверях универмагов.

Принцип работы предлагаемой схемы датчика приближения с использованием IC 555

В конструкции реализована генерация быстрых всплесков импульсов пикового напряжения от IC LM555 с относительно более низкой частотой, которые передаются через инфракрасный светодиод в виде струй ИК-лучи.

Эти переданные импульсы фокусируются в направлении области, которую необходимо контролировать, и отражаются обратно, когда объект или злоумышленник обнаруживается через фототранзисторный диод, расположенный стратегически для приема этих отраженных сигналов.

Как только это происходит, принятые сигналы уходят. посредством обработки, чтобы активировать подключенный релейный механизм, а затем и устройство сигнализации.

Для проверки вышеупомянутой реализации объект может быть введен через зону ИК-лучей, и реакция может быть проверена путем отслеживания работы реле, например, перемещением руки в сфокусированной области на расстоянии около 1 метра.

Когда отраженные сигналы попадают на фототранзистор, он создает разность потенциалов на потенциале 1M (регулируемый) и запускает связанный каскад Дарлингтона, который, в свою очередь, активирует правый каскад 555, сконфигурированный как моностабильная схема.

Реле активируется в ответ на это и остается включенным в зависимости от предопределенной моностабильной выдержки времени, установленной конденсаторами 1M и 10uF.

Принципиальная схема

Список деталей предлагаемой схемы ИК-датчика приближения на основе IC 555.

2 — IC LM 555
2 — гнезда IC 8 контактов
1 — реле 12 В 5 контактов
1 — Инфракрасный фототранзистор общего назначения

1 — Инфракрасный диод общего назначения

3 — BC547
2 — конденсаторы. 10 мкФ / 50 В
1 — 1N4148 диод
1 — красный светодиод 5 мм
1 — 68 H
1 — 1K5
2 — 10K
1 — 100K
1 — 470 RH Все 1/2 Вт

Резистор 1–10 кОм 1/4 Вт, который подключается между предварительно установленным центральным выводом 1M и парой BC547

Выводы IC 555

Принципиальная схема локального датчика приближения и механизма переключения….

Контекст 1

… управление и линия питания постоянного тока нарисованы в соответствии с топологией H-tree. Механизм обнаружения и переключения состоит из четырех датчиков Холла (BUS52025G-TR), схемы NAND (TC74HC20AF (F)), схемы AND (TC74RX08F (F)), полевого МОП-транзистора (DTC123JETL), диода (1SS355TE-17). ) и механическое реле (TQ2SA-3V-Z), которые подключаются, как показано на рис. 9. Причина использования TQ2SA-3V-Z в качестве механических реле заключается в том, что его импеданс во включенном состоянии составляет 61 мОм, а импеданс в выключенном состоянии. 42 кОм при 6.78 МГц, и максимальный допуск по переменному напряжению / току 125 В / 0,5 А. Эти значения полностью удовлетворяют трем требованиям в качестве переключающего элемента, описанного в §3.4. Кроме того, причина использования схем NAND вместо OR …

Context 2

… TX и RX влияют на производительность системы? Чтобы изучить этот вопрос, мы измерили эффективность передачи энергии с материалами, размещенными на обратной стороне листа WPT и между листом WPT и приемником, как показано на рисунке 18; внешние вещества, которые мы здесь рассмотрели, — это дерево, ткань, акрил и металл.Мы зафиксировали толщину каждого внешнего материала до 2 мм. На рис. 19 (a) показана измеренная эффективность передачи энергии с внешними веществами, помещенными между листом WPT и приемником, тогда как на рисунке 19 (b) представлена ​​измеренная эффективность передачи мощности с внешними веществами, размещенными на обратной стороне листа WPT. Из этих результатов видно, что только металл существенно влияет на эффективность передачи мощности …

Контекст 3

… на обратной стороне листа WPT и между листом WPT и приемником, как показано на рис.18; внешние вещества, которые мы здесь рассмотрели, — это дерево, ткань, акрил и металл. Мы зафиксировали толщину каждого внешнего материала до 2 мм. На рис. 19 (a) показана измеренная эффективность передачи энергии с внешними веществами, помещенными между листом WPT и приемником, тогда как на рисунке 19 (b) представлена ​​измеренная эффективность передачи мощности с внешними веществами, размещенными на обратной стороне листа WPT. Из этих результатов видно, что только металл существенно влияет на эффективность передачи энергии, а остальные практически не влияют на систему.Можно предположить, что это ухудшение в металлическом корпусе происходит после …

Контекст 4

… измерений, мы настроили катушку TX и катушку RX, как показано на рисунке 21 (a). Мы провели Рис. 18. Измерительная установка. Мы разместили внешние материалы (дерево, ткань, акрил и металл) (а) между приемником и нашим листом WPT и (б) на обратной стороне нашего листа WPT. Когда материал металлический, мы также покрывали ферритовый лист между металлом и листом WPT. Рис. 19. Эффективность передачи энергии с материалами (дерево, ткань, акрил и металл), помещенными (а) между листом WPT и приемником и (а) на обратной стороне листа WPT.Металл снижает эффективность передачи энергии, но в случае, когда металл помещается на обратную сторону листа БПЭ, это ухудшение можно уменьшить, разместив три куска феррита …

Контекст 5

… контроль и линии электропередач постоянного тока построены в соответствии с топологией H-tree. Датчик приближения и механизм переключения состоит из четырех датчиков Холла (BUS52025G-TR), схемы NAND (TC74HC20AF (F)), схемы AND (TC74RX08F (F)), полевого МОП-транзистора (DTC123JETL), диода (1SS355TE-17). ) и механическое реле (TQ2SA-3V-Z), которые подключаются, как показано на рис.9. Причина использования TQ2SA-3V-Z в качестве механических реле заключается в том, что его импеданс во включенном состоянии составляет 61 мОм, а в выключенном состоянии — 42 кОм на частоте 6,78 МГц, а максимальное отклонение напряжения / тока переменного тока составляет 125 В / 0,5 А. Эти значения полностью удовлетворяют трем требованиям как переключающий элемент, описанный в §3.4. Кроме того, причина использования схем NAND вместо OR …

Context 6

… TX и RX влияют на производительность системы? Чтобы изучить эту проблему, мы измерили эффективность передачи энергии с материалами, размещенными на обратной стороне листа WPT и между листом WPT и приемником, как показано на рис.18; внешние вещества, которые мы здесь рассмотрели, — это дерево, ткань, акрил и металл. Мы зафиксировали толщину каждого внешнего материала до 2 мм. На рис. 19 (a) показана измеренная эффективность передачи энергии с внешними веществами, помещенными между листом WPT и приемником, тогда как на рисунке 19 (b) представлена ​​измеренная эффективность передачи мощности с внешними веществами, размещенными на обратной стороне листа WPT. Из этих результатов видно, что только металл существенно влияет на эффективность передачи энергии …

Контекст 7

…на обратной стороне листа WPT и между листом WPT и RX, как показано на рисунке 18; внешние вещества, которые мы здесь рассмотрели, — это дерево, ткань, акрил и металл. Мы зафиксировали толщину каждого внешнего материала до 2 мм. На рис. 19 (a) показана измеренная эффективность передачи энергии с внешними веществами, помещенными между листом WPT и приемником, тогда как на рисунке 19 (b) представлена ​​измеренная эффективность передачи мощности с внешними веществами, размещенными на обратной стороне листа WPT. Из этих результатов видно, что только металл существенно влияет на эффективность передачи энергии, а остальные практически не влияют на систему.Можно предположить, что это ухудшение в металлическом корпусе происходит после …

Контекст 8

… измерений, мы настроили катушку TX и катушку RX, как показано на рисунке 21 (a). Мы провели Рис. 18. Измерительная установка. Мы разместили внешние материалы (дерево, ткань, акрил и металл) (а) между приемником и нашим листом WPT и (б) на обратной стороне нашего листа WPT. Когда материал металлический, мы также покрывали ферритовый лист между металлом и листом WPT. Рис. 19. Эффективность передачи энергии с материалами (дерево, ткань, акрил и металл), помещенными (а) между листом WPT и приемником и (а) на обратной стороне листа WPT.Металл снижает эффективность передачи энергии, но в случае, когда металл помещается на обратную сторону листа WPT, это ухудшение можно уменьшить, разместив три куска феррита …

Датчики приближения NPN и PNP

Используются датчики приближения обнаруживать объекты без физического контакта. Существуют 2-проводные и 3-проводные датчики приближения, и более популярны 3-проводные датчики приближения. В зависимости от типа выхода существует два основных типа датчиков приближения: NPN и PNP .

Выбор правильного типа датчика приближения для конкретного приложения может гарантировать правильную работу системы. В этой статье представлены краткое описание двух основных типов выходов и руководство по подключению датчика приближения к ПЛК.

Что такое датчик приближения NPN?

Бесконтактные датчики NPN обеспечивают активный НИЗКИЙ выход. Это означает, что когда объект попадает в зону обнаружения датчика, выход датчика соединяется с землей.Этот тип датчика также известен как датчик «, погружающийся, ».

Что такое датчик приближения PNP?

Бесконтактные датчики PNP обеспечивают активный ВЫСОКИЙ выход. Когда объект попадает в зону обнаружения датчика, выход датчика подключается к + 24В. При подключении к входу ПЛК он определяет это как логический ВЫСОКИЙ сигнал. Датчики приближения PNP также известны как датчики « sourcing ».

Способ запоминания схемы подключения датчиков NPN и PNP

Чтобы легко запомнить схему подключения 3-проводного датчика приближения постоянного тока, мы можем использовать следующую аналогию:

P NP = переключаемый P ositive

N PN = переключаемый N egative

Датчики приближения — это цифровые датчики.Поэтому для работы они всегда должны быть подключены к источнику питания 24 В.

В проводке датчика PNP нагрузка всегда подключена к отрицательному полюсу. Датчик P переключается, когда датчик приближения обнаруживает объект. Но в проводке датчика NPN нагрузка всегда подключена к положительному полюсу , а исходный N переключается при обнаружении объекта.

PNP и NPN для трехпроводного подключения датчика

Почти все промышленные датчики приближения являются твердотельными устройствами, что означает, что они не имеют движущихся частей внутри.Самый популярный тип датчика приближения — трехпроводной. Они используют транзисторы типа PNP или NPN для переключения выхода при обнаружении объекта.

Два провода используются для подачи питания на датчик, а другой провод является выходом датчика.

Здесь стоит упомянуть, что, будучи датчиком типа PNP или NPN, не подразумевает , является ли выход датчика нормально разомкнутым (N / O) или нормально замкнутым (N / C). Это зависит только от приложения.(Т.е. датчик PNP может быть либо N / O, либо N / C, а NPN может быть N / O или N / C)

Давайте посмотрим на схему релейного типа, где реле управляется напрямую от датчик приближения.

Разница между двумя проводками заключается в том, что в проводке типа PNP реле всегда подключено к 0 В, а + 24 В переключается датчиком. Но в проводке типа NPN реле всегда подключено к + 24V, а датчик переключает подключение 0V. Тем не менее, датчик подключается к +24 и 0В для подачи питания на него.

Как подключить датчик приближения NPN / PNP к ПЛК

Предупреждение! Прежде чем пытаться выполнить какие-либо подключения, убедитесь, что система выключена, чтобы предотвратить поражение электрическим током.

Определение цветового кода 3-проводного датчика приближения

Для 3-проводного датчика цветовой код проводки выглядит следующим образом: (Коричневый: + 24 В, Синий: 0 В, Черный: выход)

Если провода вашего датчика имеют другой цвет или вы не уверены в цветовом коде, пожалуйста, обратитесь к техническому описанию его производителя.

Подключение 3-проводного датчика приближения типа NPN к ПЛК

Перед подключением датчика к ПЛК убедитесь, что ПЛК настроен на тип «sourcing» . В ПЛК Siemens S7-200 это можно сделать, подключив вход 1M к + 24V. Это означает, что ПЛК будет «подавать ток» на входе, а датчик NPN «потреблять ток» при обнаружении объекта.

Если ввод подается в ПЛК через плату ввода, это должна быть плата ввода типа источника или настраиваемая.Плата ввода SIMATIC S7-1200, SB 1221 с цифровым вводом является такой платой ввода источника.

Подключение 3-проводного датчика приближения типа PNP к ПЛК

Для датчика типа PNP ПЛК должен быть сконфигурирован как «втекающий» тип . Подключение входа 1M к 0V сконфигурирует ПЛК как приемник входа. В этой конфигурации датчик может «подавать ток», а ПЛК «потреблять ток» для обнаружения выходного сигнала датчика.

Для датчика приближения типа PNP, если используется входная карта, это должна быть карта типа « потоп » . S7-1200, цифровой вход SM 1221 Карта входа для ПЛК S7-1200 представляет собой конфигурируемую входную карту приемника / источника и может взаимодействовать с любым типом датчика.

Как выбрать датчик PNP или NPN?

Выбор PNP или NPN в основном зависит от приложения и доступности. Как упоминает Arrow Electronics , датчики NPN более распространены в индустрии автоматизации в азиатском регионе. Датчики PNP более популярны в Европе и Америке.

Датчики NPN используются в высокоскоростных приложениях, поскольку они быстрее датчиков PNP.Они также находят больше применений в цепях реле, чем в цепях ПЛК. Датчики PNP более популярны в схемах ПЛК, поскольку они могут предотвратить ложные срабатывания сигналов в случае повреждения и замыкания на землю.

Как узнать, какой у меня датчик приближения — NPN или PNP?

Самый простой способ определить тип датчика — это посмотреть на наклейку на корпусе датчика. На этой наклейке иногда также может быть напечатана электрическая схема.

Если датчик не помечен и установлен, мультиметр может помочь определить тип датчика.Включите систему и тщательно измерьте напряжение между 0 В и черным проводом. Если при активном датчике есть напряжение +24 В, это датчик типа PNP. Если при активном датчике мультиметр показывает 0 В, скорее всего, это датчик NPN.

Заключение

В этой статье мы обсудили два типа датчиков приближения, их конструкцию и их применение в системах автоматизации. Всегда рекомендуется проектировать систему так, чтобы можно было использовать датчики как типа NPN, так и PNP, если это возможно.Это может значительно повысить гибкость управления.

Релейная цепь для переключения питания для устройства

Релейная цепь для переключения питания для устройства

Релейная цепь для переключения питания для устройства

У моей девушки летом были проблемы с мухами, поэтому она установила воздушная завеса у ее двери. Воздушная завеса — это вентилятор, установленный над дверь для защиты от мух; они распространены в магазинах и на фабриках. В занавеска не дает мухам вылететь, но это шумно, и ее нужно было включать и выключить вручную.Гораздо лучшим решением было бы подключить переключатель, чтобы вентилятор включается, когда дверь открывается, и выключается, когда дверь открывается. закрыто. Я решил принять вызов.

Первая проблема заключалась в том, какой переключатель использовать. Я думал о роликовый переключатель на петле двери, но для этого потребуется вырезать отверстие зубилом в дверной коробке, и выключатель, вероятно, будет легко сломан или заклинило. Затем я подумал о магнитной близости выключатель. Магнитные датчики приближения — вот что обычно в системах безопасности используется для определения того, открыты или закрыты окна и двери.Они надежный и простой в использовании. Я нашел хороший, но он рассчитан только на переключатель 37 мА. Воздушная завеса потребляет около 3 А при 110 В переменного тока, это слишком много. для бесконтактного переключателя. Я решил построить схему, в которой используется реле для включения и выключения воздушной завесы.

Цепь должна подключаться последовательно с кабелем питания воздушной завесы. Решил разрубить трехжильный удлинитель, а схему поставить в пластиковую коробку с торчащим штекером удлинителя с одной стороны, а конец розетки торчит с другой стороны.Сюда Мне не нужно разрезать силовой кабель воздушной завесы.

В большинстве реле для катушки используется низкое постоянное напряжение, поэтому для схемы требуется постоянный ток. источник питания. Самым простым вариантом было разобрать «стену». бородавка ». У меня было под рукой реле, рассчитанное на 5 В постоянного тока через катушку, поэтому я пошел ищу стенную бородавку 5 В постоянного тока в магазине подержанных вещей. Я нашел один оцененный при 4,6 В постоянного тока (достаточно близко к 5 В постоянного тока) за 1,50 доллара. Я аккуратно разрезал корпус открыть с помощью инструмента Dremel и отрезного диска.

Катушка реле потребляет 72 мА, что все еще больше, чем 37 мА, которые бесконтактный переключатель может работать, поэтому мне нужен был какой-то транзистор для переключения ток катушки.Я мог бы использовать пару Дарлингтона транзистор вместе с диодом для обработки обратного напряжения, возникающего при магнитное поле катушки реле коллапсирует, но у меня была интегральная схема предназначен именно для этой работы, вот что я использовал. В ULN2001A может управлять семью реле; Я оставил ненужные булавки отключен. Я использовал подтягивающий резистор, чтобы подключите бесконтактный переключатель к входному контакту IC, чтобы напряжение на этой булавке никогда не плавает; вместо этого напряжение равно 0 или 5 В постоянного тока.

После завершения проектирования все, что оставалось, — это построить схему и положи в коробку. Приклеил кишки блока питания к схеме доска с эпоксидной смолой. С реле приклеил к плате с штырями вверх, а также прикрепил его к плате с помощью кабельной стяжки. Я вставляю микросхему в розетку, на случай, если потребуется замена микросхемы в розетке. будущее. Я установил печатную плату на пластиковые стойки для ноги. Когда я закончил пайку, я промокнул Liquid Electrical. Лента (замечательная штука) на моих паяных соединениях и других открытых проводниках, и обмотал черной изолентой и там, где смог.Схема плотно входили в коробку, поэтому не было необходимости постоянно прикреплять Печатная плата к коробке.

Схема заработала с первого раза! Ура!

Предупреждение

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ: любой проект, подключенный к электросети, является по своей сути более опасен, чем проект, основанный на нескольких щелочных батареи. Если вы ошибетесь, вы можете сжечь свой дом дотла. Середина ночи! Как минимум у вас должен быть полный понимание рисков цепи, подключенной к электросети, и вы должен знать, как рассчитать, сколько тока / напряжения / мощности у каждого Компонент в цепи, включая провода, можно безопасно обрабатывать.Если вы не настолько квалифицированы, то либо обратитесь за помощью к тому, кто занимается, либо создаст вместо этого более безопасный проект.

(Популярная викторина: почему важно, чтобы реле переключало горячую линию к нагрузке, а не к нейтрали?)

Публикую этот проект, чтобы квалифицировал единомышленников строители могут почерпнуть идеи для подобных проектов. Этот документ не предназначены для точного соблюдения инструкций, поэтому я оставил много подробности.

Список деталей

Описание Номер детали Производитель Поставщик
магнитный датчик приближения 617545 Jameco
корпус 18914 Jameco
печатная плата 105129 Jameco
реле JS1-5V-F Panasonic Mouser
интегральная схема ULN2001A STMicroelectronics Mouser

Схема

Изображения

Готовая печатная плата

Печатная плата внутри коробки

Готовая коробка с закрытой крышкой; на этикетке написано «РЕЛЕЙНАЯ КОРОБКА 10А МАКС.»

Модуль ИК-датчика приближения с таймером и реле.

Эта схема подключается к ИК-датчику приближения, и всякий раз, когда он обнаруживает приближение, он включает реле на несколько секунд. очень полезно для приложений автоматизации.

Поделиться этим портфолио амохтехинд Ахмадабад, Индия

Обо мне

Amogh Technopreneures LLP предоставляет комплексные технологические решения в различных областях, таких как разработка промышленных и научных продуктов, проектирование макетов печатных плат, разработка аппаратного и программного обеспечения для электроники, проектирование и производство продукции коммерческого внутреннего / внешнего освещения.У нас есть следующие технические знания. · Проектирование и разработка многослойных печатных плат · Гибкая конструкция печатной платы для носимой электроники · Настроить платы для датчиков GPS, времени полета (ToF). · Настроить платы для смещения зонда Ленгмюра, генератора линейных импульсов, цепей импульсного питания. · Настроить высокоскоростные платы АЦП для различных научных экспериментов · Настроить регистратор данных и систему сбора данных. · Разработка встроенного программного и аппаратного обеспечения для таких областей применения, как Робототехника, приборостроение, автоматизация и авиация.· Оптоволоконные каналы передачи данных для аналогового и цифрового сигнала для КИПиА · Индивидуальный микроконтроллер, такой как AVR, Cortex, PIC, дизайн платы разработки на основе · Схемотехника и разработка различных приложений для точного измерения время / частота / импульсы. · Индивидуальное встроенное программное обеспечение, проектирование и разработка схем для различных датчиков например, температурный (RTD / TC), ультразвуковой, емкостный, акустический, оптический, ToF и т. д. · Индивидуальное встроенное программное обеспечение, проектирование и разработка схем для датчиков IMU Магнитометр, гироскоп, акселерометр и т. Д.· Конструкция источника питания, такая как линейный или импульсный (понижающий / повышающий) и т. Д. · Проектирование и разработка аналоговых и цифровых схем · Дизайн носимой электроники · Светодиодные фонари и схема драйвера · Дизайн беспроводных / радиочастотных схем · Поставщик электронных компонентов

$ 11 долларов США / час
Найми меня

НОВЫЙ ФРИЛАНСЕР!

Теги

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.