28.14. Устройства контроля. Word.

УСТРОЙСВА КОНТРОЛЯ В СХЕМАХ АВТОМАТИКИ И ТЕЛЕМЕХАНИКИ.
Еще не начав писать умные слова по сути предлагаемой статьи, отмечу, что устройства
контроля очень часто сложнее самого управляющего устройства. Но куда деваться?
Например, здоровые на голову люди обычно устанавливают инкубатор не в зале или на
кухне, а в сарае. А что, если внук игрался и нашкодничал, открыв дверцу инкубатора, а в
сарае +10 градусов, ночью пропало напряжение, вышел со строя терморегулятор и
нагреватель в инкубаторе или постоянно включен или постоянно выключен… Как можно
спать спокойно? Спать можно спокойно только тогда, когда руководствуясь указаниями
данной статьи, изготовить дистанционное устройство контроля температуры в инкубаторе.
Правда, если жена выгнала спать в сарай, тогда дистанция не нужна и схема контроля
температуры воздуха в инкубаторе, изображенная на РИС.1, значительно упростится.
К слову будь сказано, кратковременное охлаждение яиц в инкубаторе не только не
навредит, а оно даже необходимо (наседка ведь постоянно на гнезде не сидит – ей надо и
водички попить, и червячка клюнуть). Поэтому критически низкой температура в
инкубаторе принята равной +25 градусов.
Рассмотрим работу схемы дистанционного контроля температуры воздуха в инкубаторе,
изображенной на РИС.1.
При температуре ниже 25 градусов компаратор, построенный на ОУ DA1.1, находится в
состоянии положительного насыщения (уровень лог.1 на его выходе); компаратор на ОУ
DA1.2 – в состоянии отрицательного насыщения (уровень лог.0 на его выходе). При этом
на входе А мультиплексора DD1 присутствует уровень лог.1, на входе В – уровень лог.0.
При такой комбинации переменных на входах открыт канал 02 мультиплексора,
напряжение в двухпроводной линии связи равно около 6,2B.
При температуре воздуха выше 25 градусов, но ниже 45 – компаратор на ОУ DA1.1
опрокидывается в состояние отрицательного насыщения (уровень лог.0 на его выходе), на
выходе компаратора на ОУ DA1.2 по – прежнему остается уровень лог.0. Так как при этом
на входах А и В мультиплексора уровень лог.0, открыт его канал 01 и в линии связи
напряжение отсутствует.
Если температура в инкубаторе выше +45 градусов, компаратор на ОУ DA1.1 по –
прежнему остается в состоянии отрицательного насыщения, а компаратор на ОУ DA1.2
опрокидывается в состояние положительного насыщения (уровень лог.1 на его выходе).
При этом на входе А мультиплексора – уровень лог.0, на входе В – уровень лог.1 и,
следовательно, открыт канал 03 мультиплексора и в линию связи подается напряжение
12В.
Пороги срабатывания компараторов на ОУ DA1.1 и ОУ DA1.2 выставляются
переменными резисторами R4 и R5 соответственно.
„Передающая” часть устройства контроля температуры воздуха в инкубаторе
расположена в нем самом (печатная плата изображена на РИС.2,a).
Приемная часть устройства контроля, естественно, расположена в том месте, где владелец
инкубатора спит (печатная плата изображена на РИС.2,б).
Если температура воздуха в инкубаторе ниже +25 градусов Цельсия, в линии связи около
6,2B, компаратор на ОУ DA1.1 в состоянии положительного насыщения, компаратор на ОУ
DA1.2 – в состоянии отрицательного насыщения. При этом светится светодиод HL3, отрыт
транзистор VT1, реле К1 притянуто. Контакт К1.2 запитывает устройство подачи звукового
сигнала. Я бы рекомендовал схемы электронного соловья или электронной канарейки, но
если кто – то очень крепко спит, может изготовить электронную сирену.
При температуре в инкубаторе выше 25, но ниже 45 градусов – в состоянии
отрицательного насыщения оба компаратора. При этом реле К1 обесточено, светится
светодиод HL2.
Если температура в инкубаторе будет выше 45 градусов, в линии связи будет напряжение
12В. При этом оба компаратора будут находиться в состоянии положительного насыщения,
будет светиться светодиод HL1, реле К1 будет включено и будет включен звуковой сигнал.
Конденсатор С1 служит для фильтрации помех переменного тока.
Питается устройство от аккумулятора 12В, который обеспечит работоспособность
устройства контроля при отсутствии сетевого напряжения.
На РИС.3 изображена схема дистанционного контроля температуры воздуха в теплице.
Компаратор, построенный на ОУ DA1.1, опрокидывается в состояние положительного
насыщения (уровень лог.1 на его выходе) при понижении температуры воздуха в теплице
до 5 градусов, компаратор на DA1.2 – при повышении температуры до 20 градусов, на
DA2.1 – до 30, на DA2.2 – до 35. пороги срабатывания вышеуказанных компараторов
выставляются переменными резисторами R3, R5, R7 и R9 соответственно.
На логических элементах „Исключающее ИЛИ” DD1.2, DD.3, DD1.4 построен своего рода
дешифратор. Если температура воздуха в теплице будет ниже 5 градусов, на кодовом входе
А мультиплексора DD3 будет уровень лог.1, на входах В и С – уровень лог.0. При такой
кодовой комбинации открыт канал 2 мультиплексора и в линии связи напряжение
отсутствует. При температуре воздуха в инкубаторе 5…20 градусов на всех кодовых
входах мультиплексора будет уровень лог.0, открыт канал 1 и в линию связи поступает
напряжение 3,9B. При температуре в теплице 20…30 градусов на входах мультиплексора А
и В присутствует уровень лог.1, на входе С – уровень лог.0, открыт канал 4 мультиплексора
и в линию связи подается напряжение 6,2В. Если температура воздуха в теплице 30…35
градусов, на входах А и С – уровень лог.1, на входе В – уровень лог.0. В этом случае
открыт канал 6 мультиплексора и в линии связи напряжение равно 12В. При температуре
воздуха в теплице 35 градусов и выше уровень лог.1 будет только на входе А
мультиплексора, открыт канал 2 мультиплексора и в линии связи напряжение будет
отсутствовать.
Температура воздуха в теплице ниже 5 или выше 35 градусов принята аварийно
допустимой (растения погибают при минусовой температуре, а при температуре 0…10 или
выше 35 градусов практически не развиваются).
На логическом элементе „Исключающее ИЛИ” построен инвертор. При температуре
воздуха в теплице ниже 20 градусов на его выходе – уровень лог.1, устанавливающий RS
триггер DD2 в единичное состояние (на его входе R – уровень лог.0, на входе S – уровень
лог.1). При этом включается реле К1, включающее обогревательное устройство в теплице.
Обогреватель отключается при повышении температуры до 30 градусов (на входе S
триггера в этом случае уровень лог.0, на входе R – уровень лог.1).
„Приемная” часть устройства дистанционного контроля температуры воздуха в теплице
построена на трех компараторах напряжения, отслеживающих наличие и величину
напряжения в линии связи и мультиплексора.
При температуре воздуха в теплице ниже 5 или выше 35 градусов открыт канал 1
мультиплексора и светится светодиод HL1; 5…20 градусов – открыт канал 2, светится
светодиод HL2; 20…30 градусов – открыт канал 4 и светится светодиод HL3; 30…35
градусов – открыт канал 8 и светится светодиод HL4.
Вместо мультиплексора в „приемной” части устройства контроля можно применить
обычный дешифратор.
Конденсатор С1 служит для фильтрации импульсов помех в линии связи.
При необходимости без проблем можно предусмотреть звуковую сигнализацию
аварийной ситуации в теплице (при аварийной ситуации в линии связи напряжение
отсутствует, а на выводе 13 мультиплексора DD1 оно будет составлять 12В, т.е уровень
лог.1).
Печатные платы „передающей” и „приемной” части устройства контроля температуры
воздуха в теплице изображены на РИС.4,a и РИС.4,б соответственно.
Довольно часто нет необходимости знать точное значение измеряемой величины,
какого – то параметра. Например, надо очень быстро реагировать на изменение
температуры в доменной печи, давления в трубе с газом или жидкостью…
Схема, изображенная на РИС.5, защитит жизнь шахтерам угольных шахт с обильным
содержанием газа метана. В угольных пластах скопления взрывоопасного газа метана
пульсируют. Установив в отверстие, сделанное при помощи шпура (длинное толстое
сверло), пьезоэлектрический датчик, можно контролировать амплитуду и частоту
пульсаций газа метана, которые довольно точно укажут, можно ли производить
дальнейшую выемку угля или необходимо производить дегазацию пласта. Прибор, на это
указывающий должен быть максимально прост в эксплуатации. Если применить
частотомер, сложно будет в шахтных условиях быстро сориентироваться, на какой объем
газа метана указывает вышеупомянутый прибор.
На РИС.5 изображена схема аппаратуры контроля напряженного состояния массива
сейсмоакустическим сигналом (по частоте). С фильтров высших частот (перед ними
установлен режекторный фильтр 50Гц и усилитель низкой частоты на ОУ) сигнал
поступает на выпрямители среднего значения на ОУ. Элементы „исключающее ИЛИ” и
логические элементы ИЛИ, построенные на диодах VD1…VD4, VD5…VD8, VD9…VD12,
вырабатывают кодовые комбинации переменных A, B, C и D, которые управляют
дешифратором. К выходу дешифратора подключается семисегментный индикатор,
например, жидкокристаллический, который и указывает одной цифрой от 0 до 8 на
количество газа метана в пласте.
Логику работы схемы очень доступно поясняет таблица истинности схемы, изображенная
на этом же РИС.5.