книги / Проектирование бесконтактных управляющих логических устройств промышленной автоматики

Основным логическим элементом «Логика-Т» является элемент,, реализующий функцию ИЛИ— НЕ.

Питание элементов осуществляется от специальных унифицирован­ ных блоков питания. Для повышения надежности работы и улучшений характеристик рекомендуется логические и функциональные элементы; питать от стабилизированных источников питания, а выходные усилите­ ли — от нестабилизированных. Блоки питания включаются в сеть пере­ менного тока частотой 50 Гц.

Ниже приводятся принцип работы и назначение полупроводнико­ вых элементов «Логика-Т». Подробное описание и параметры элемен­ тов этого типа приведены в [4, 18, 24, 64, 83, 84, 100, 101].

Логические элементы

Элемент Т-101 является основным логическим элементом, с по­ мощью которого можно реализовать любую логическую функцию.

Элемент содержит две независимые схемы ИЛИ—НЕ, каждая иэ которых представляет собой инвертор НЕ с тремя диодными входами ИЛИ.

При работе элемента на вход других элементов (кроме элемента Т-107) необходимо соединять выводы 9 я 11 я 8 и 10 табл. 8-1, при этом к выводу элемента Т-101 можно подключить не более трех схем ИЛИ— НЕ.

При подключении к выходу элемента Т-101 элемента Т-107 выводы 9 я 11, 8 и 10 соединять нельзя, причем к выводу элемента Т-101 можно подключить не более трех входов элементов Т-107.

Элемент Т-102 представляет собой маломощный триггер, или пере­ ключающее устройство, имеющее два устойчивых состояния.

Элемент Т-102 может запускаться как по раздельным, так и по счетному входам. Для организации раздельного входа необходимо

Для ориентации триггера в исходное состояние необходимо подать кратковременно нулевой потенциал на клемму 11. К выходам триггера можно подключать не более одной параллельной нагрузки. При необ­ ходимости увеличения числа подключаемых элементов их следует под­ ключать через последовательную нагрузку (элемент Т-107). Таких нагрузок не должно быть более пяти.

Допускается подключение к выходу элемента Т-102 не более одного счетного входа элемента Т-102. При необходимости увеличения рабочей

Элементы Т-104 и Т-105 являются потенциально-импульсными ячей­ ками и служат для преобразования потенциальных сигналов в импульс-

1 5 2

ные, для реализации импульсных логических схем и совместной работы с логическими элементами Т-102 и Т-103.

Потенциально-импульсные ячейки с объединенным выходом позво­ ляют реализовать функцию ИЛИ, а это дает возможность управления триггерами или другими ячейками от нескольких входов.

Элемент Т-106 является диодной приставкой.

При реализации функций ИЛИ на нескольких элементах Т-106 до­

входа и одну схему И на четыре входа. При помощи элементов Т-101, Т-106 и Т-107 можно реализовать все логические функции с минималь­ ным расходом компонентов (транзисторов, диодов, резисторов и т. п.) [83, 100].

Например, операцию ЗАПРЕТ У—х^-х% можно реализовать, с по­ мощью двух элементов Т-101, соединенных согласно рис. 8-1,а, или с по­ мощью элементов Т-101, Т-106 и Т-107, включенных согласно рис. 8-1,6. Из анализа рис. 8-1,а, б видно, что при наличии сигнала х2 на входе элемента ЗАПРЕТ сигнал Y на выходе исчезает.

Операцию ЗАПРЕТ можно реализовать с помощью двух элементов Т-101 одного модуля, соединив выводы, как показано на рис. 8-1,в, и подавая сигналы Xi на вывод 3, а х2— на вывод 2.

Аналогичную операцию можно реализовать с помощью двух эле­ ментов Т-104 или Т-105 одного модуля, подавая сигналы Xi на вывод

153

Логическую операцию НЕЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ Y = xi -xz+xi-Xz можно реализовать с помощью элементов Т-101 и Т-107, собранных по схеме, представленной на рис. 8-3,а, или с помощью элементов^-101 и Т -106, соединенных по схеме, представленной на рис. 8-3,6.

Функциональные элементы

Элемент Т-201 является входным согласующим элементом, который осуществляет гальваническое разделение входных цепей бесконтактной системы и их согласование с выходами различных датчиков и контактных аппаратов управления.

При температуре окружающего воздуха ниже — 10°С на выходе элемента необходимо включать конденсатор емкостью не менее 20 мкФ, 12 В.

Элемент Т-201 обеспечивает преобразование сигналов 12, 110, 220 В постоянного и 220 В переменного напряжения с частотой 50 Гц в сигнал 4 В постоянного напряжения, необходимый для управления элементами «Логика-Т».

Для преобразования постоянного напряжения в сигнал, действую­ щий на логические элементы, первичная обмотка (выводы 2, 4) элемен­ та Т-201 через токоограничивающий резистор присоединяется к источ­ нику питания переменного напряжения 220 В, 50 Гц, а преобразуемый сигнал постоянного напряжения подается на управляющую обмотку (выводы 8, 10—9— И ). Элемент в этом случае выполняет логическую функцию инверсии.

Для преобразования переменного напряжения 220 В, 50 Гц сигнал на первичную обмотку (выводы 2, 4 ) подается через токоогранкчивающий резистор. Напряжение со вторичной обмотки выпрямляется н -по­ дается на вход логического элемента, который в этом случае выполняет логическую функцию повторения.

154

Элемент Т-202 обладает релейной характеристикой и служит для преобразования плавно изменяющегося входного постоянного или пе­ ременного напряжения в, дискретный выходной сигнал установленного уровня. ;

При преобразовании переменного напряжения элемент Т-202 вклю­ чается после выпрямителя и сглаживающего фильтра. Элемент может использоваться как формирователь входного сигнала, если по какимлибо причинам длительность нарастающих и спадающих фронтов вход­ ных сигналов недопустимо велика.

Напряжение срабатывания элемента регулируется в пределах от 4 до 12 В с помощью регулируемого резистора Да, включенного на входе элемента. Коэффициент возврата элемента в пределах 0,88—0,9 уста­ навливается потенциометром Дю, включенным на выходе элемента. Ре­ зисторы Да и Дю устанавливаются вне элемента и поставляются совме­ стно с элементом.

К выходу элемента Т-202 (вывод 9) можно подключать не более трех схем ИЛИ—НЕ элемента Т-101.

Элемент Т-203 является чувствительным устройством, с помощью которого производится сравнение по величине двух напряжений по­ стоянного тока одинаковой полярности.

На вход / подается эталонное напряжение, на вход 2 подается кон­ тролируемое напряжение. Полярность напряжения отрицательная.

Элемент Т-210 является согласующим элементом и может приме­ няться взамен элемента Т-201 [64,101].

Элемент Т-210 управляется от логических элементов «Логика-Т», переменным током напряжением НО, 220, 230 и 240 В, частотой до 1000 Гц, постоянным током напряжением 12, 110 и 220 В. Уровень пуль­ сации для напряжения 12 В не более 7%, для напряжения 110 и 220 В допускается включение двухполуперйодного выпрямленного напряже­

ния без фильтра.

Элемент может коммутировать цепи постоянного и переменного то­ ков от 5 мкА до 0,5 А, напряжением от 50 мВ до 220 В постоянного тока или 150 В эффективного значения переменного тока и мощностью

155

Если элемент Т-210 управляется от элемента «Логика-Т» или напря­ жением постоянного тока 12 В, то сигнал подается на выводы 5 и 9 (плюс на вывод 5) (рис. 8-4,а ) .

При работе элемента Т-210 от источника переменного или постоян­ ного тока напряжение питания подключается к выводам 13 и 15, а вы­ воды 6 к 11 соединяются между собой (рис. 8-4,6).

При напряжении питающей сети постоянного тока ПО В и пере­ менного тока 127 В дополнительно закорачиваются выводы 7 и 8 эле­ мента.

Цепочка магнитоуправляемых контактов Ki и Kz имеет вывод 14 для перехода коммутирования цепи нагрузки с двух контактных пар на одну.

Элементы времени

Элемент Т-301 используется в качестве интегрирующей цепочки для задержки сигнала и в качестве дифференцирующей цепочки.

Элемент может применяться как фильтр высокочастотных помех, а при подключении внешнего конденсатора и как фильтр низкой часто­ ты. Внешние конденсаторы подключаются к средним точкам схем (вы­ воды 3, 4, 10).

Элемент Т-302 является транзисторной задержкой и представляет собой два инвертора, на входы которых подключаются внешние конден­ саторы, с емкостью, зависящей от требуемой задержки сигнала.

Элемент Т-303 обеспечивает появление выходного сигнала с за­

с помощью регулируемого резистора Re. Для правильной работы эле­

156

Рис. 8-8. Временная диа­ грамма работы ждущего мультивибратора.

Усилительные элементы

Элемент Т-401 является усилителем согласования и может быть использован в логических схемах как инвертор. Ток нагрузки усилителя Т-401 составляет 40 мА. Для повышения тока нагрузки до 50 мА нужно использовать диодный вход. При работе усилителя на другие элементы^ (кроме элемента Т-107) необходимо объединять выводы 9 и 11, 8 и 10. Если к выходу усилителя Т-401 подсоединяется элемент Т-107, то выво­ ды 9 и 11, 8 и 10 объединять не требуется.

Элемент Т-402 является выходным усилителем и предназначен для работы на активную или индуктивную внешнюю нагрузку мощностью до 3 Вт на напряжениях 12 и 24 В. При напряжении 24 В индуктивная

157'

нагрузка (обмотка реле) включается между выводами 9 и 14, вывод 7 соединяется с выводом 14, т. е. параллельно обмотке реле включается блокирующий диод Дз■Диоды Дз и Дь, обеспечивают защиту выходных

Элемент Т-403 является выходным усилителем и может управлять внешней активной или индуктивной нагрузкой мощностью до 10 Вт при токе 0,42 А. Нагрузка подключается к выводам 9 и 14. При индуктив­ ной нагрузке вывод 11 соединяется с выводом 14, т. е. диод Дъ вклю­ чается параллельно индуктивной нагрузке.

Элемент Т-404 является выходным усилителем мощностью до 30 Вт

времени отключения нагрузки последовательно с диодом между выво­ дами 11 я 14 включается цепочка из параллельно включенных конден­ сатора емкостью 100— 150 мкФ и резистора сопротивлением 100 Ом.

Элемент Т-405 является выходным усилителем с мощностью на вы­ ходе до 100 Вт.

Элемент Т-406 является выходным усилителем и содержит две галь­ ванические развязанные цепи: цепь управления с двумя замыкающими магнитоуправляемыми контактами и тиристорный ключ. Он обеспечи­ вает коммутацию переменного тока частотой 50 или 60 Гц, напряже­ нием 110, 220, 230 и 240 В, с частотой включения до 30000 включений в час. Номинальный ток нагрузки элемента 3 А, минимальный — 0,1 А. Ток управления от элементов «Логика-Т»: сигнал 1— 13 мА, сигнал 0— 0,5 мА.

Элемент Т-406 надежно работает при подаче входного сигнала от элементов «Логика-Т» (рис. 8-9), источника постоянного Тока напряже­ нием 12 В, элемента Т-210. При этом должна соблюдаться полярность

С2 служит для ограничения перенапряжения на тиристорах и магнитоуправляемых контактах при коммутации, вызываемой индуктивностью нагрузки. Цепочку Яз, С2 рекомендуется включать [101]: параллельно тиристорам при токах нагрузки более 1 А (выводы 1 и 3 соединяются) ; параллельно нагрузке при токах менее 1 А (вывод 3 соединяется с вы­ водом нагрузки). Вывод 14 позволяет менять параметры цепочки Яз, С2 с помощью присоединения дополнительных внешних элементов.

158

Бесконтактные элементы серии «Логика-Т» для устройств защиты

Транзисторные логические и функциональные элементы для устройств защиты высоковольтных двигателей и трансформаторов раз­ работаны в дополнение к существующей серии «Логика-Т». Эти элемен­ ты отличаются повышенной точностью и стабильностью характери­ стик [62].

Для выполнения устройств защиты выпускаются следующие эле­ менты:

источник питания Т-500 со стабилизаторами Т-501, Т-502 и преоб­ разователем Т-503;

релейный чувствительный элемент Т-205; элементы времени Т-305, Т-306, Т-307;

логический элемент Т-109.

Принципиальные схемы й назначение этих элементов приведены в табл. 8-3.

Бесконтактные элементы для устройств защиты предназначены для работы при температуре окружающей среды от —40 до +50°С, относи­ тельной влажности окружающего воздуха до 98% при 20°С, вибра­ ции с ускорением до 400 м/с2 при

Источник питания типа Т-500

состоит из трех элементов: Т-501, Т-502 и Т-503, собранных по схе­ ме, приведенной на рис. 8-10.

Элементы Т-501 и Т-502 яв­

Элемент Т-503 представляет собой преобразователь напряжения, выполнен по схеме генератора с самовозбуждением и применяется для обеспечения работы элементов Т-501 и Т-502 от одного источника по­ стоянного напряжения.

Элемент Т-205 является функциональным элементом, имеет релей­ ную характеристику «вход — выход» и используется в пусковых орга­ нах защит.

Для защиты входного триода Tt от перегрузки по току и напряже­ нию на входе элемента установлен диод Ди подключаемый к цепи пи­ тания, вывод 3 объединяется с выводом 13. На входе элемента, вне его, устанавливается сглаживающий конденсатор Си позволяющий исполь­ зовать элемент при работе от выпрямленного входного сигнала. В этом случае элемент имеет небольшое запаздывание при срабатывании и возврате.

Для регулировки уставки срабатывания вне элемента устанавли­ вается резистор R.

159