مخططات عملية لتشغيل أجهزة الاستشعار. المستشعرات التناظرية: التطبيق ، طرق التوصيل بوحدة التحكم توصيل المستشعرات بمستويات طاقة مختلفة
منذ الخمسينيات من القرن الماضي ، تم استخدام الحلقة الحالية لنقل البيانات من محولات الطاقة في عمليات المراقبة والتحكم. مع تكاليف التنفيذ المنخفضة ، والمناعة العالية للضوضاء والقدرة على إرسال الإشارات عبر مسافات طويلة ، أثبتت الحلقة الحالية أنها مناسبة بشكل خاص للبيئات الصناعية. هذه المادة مخصصة لوصف المبادئ الأساسية للحلقة الحالية وأساسيات التصميم والتكوين.
استخدام التيار لنقل البيانات من المحول
غالبًا ما تستخدم مستشعرات الدرجة الصناعية إشارة حالية لنقل البيانات ، على عكس معظم المحولات الأخرى مثل المزدوجات الحرارية أو مقاييس الإجهاد التي تستخدم إشارة الجهد. على الرغم من أن المحولات التي تستخدم الجهد كمعامل اتصال فعالة بالفعل في العديد من التطبيقات الصناعية ، إلا أن هناك عددًا من التطبيقات التي يفضل فيها استخدام الخصائص الحالية. من العيوب الكبيرة عند استخدام الجهد لنقل الإشارة في الظروف الصناعية ضعف الإشارة عند إرسالها عبر مسافات طويلة بسبب وجود مقاومة في خطوط الاتصال السلكية. يمكنك بالطبع استخدام أجهزة مقاومة عالية للإدخال للالتفاف حول فقدان الإشارة. ومع ذلك ، ستكون هذه الأجهزة حساسة للغاية للضوضاء الناتجة عن المحركات القريبة أو أحزمة التشغيل أو أجهزة إرسال البث.
وفقًا لقانون كيرشوف الأول ، فإن مجموع التيارات المتدفقة إلى العقدة يساوي مجموع التيارات المتدفقة من العقدة.
من الناحية النظرية ، يجب أن يصل التيار المتدفق في بداية الدائرة إلى نهايته بالكامل ،
كما هو مبين في الشكل 1. واحد.
رسم بياني 1. وفقًا لقانون Kirchhoff الأول ، فإن التيار في بداية الدائرة يساوي التيار في نهايتها.
هذا هو المبدأ الأساسي الذي تعمل عليه حلقة القياس ، ويعطي قياس التيار في أي مكان في الحلقة الحالية (حلقة القياس) نفس النتيجة. باستخدام الإشارات الحالية ومستقبلات الحصول على البيانات ذات المعاوقة المنخفضة ، يمكن للتطبيقات الصناعية الاستفادة بشكل كبير من تحسين مناعة الضوضاء وزيادة طول الارتباط.
مكونات الحلقة الحالية
تشمل المكونات الرئيسية للحلقة الحالية مصدر التيار المستمر ، وجهاز استشعار ، وجهاز الحصول على البيانات ، والأسلاك التي تربطهم على التوالي ، كما هو موضح في الشكل 2.
الصورة 2. مخطط وظيفي للحلقة الحالية.
يوفر مصدر التيار المستمر الطاقة للنظام. ينظم جهاز الإرسال التيار في الأسلاك من 4 إلى 20 مللي أمبير ، حيث 4 مللي أمبير هي صفر مباشر و 20 مللي أمبير هي الإشارة القصوى.
0 مللي أمبير (بدون تيار) يعني دائرة مفتوحة. يقيس جهاز الحصول على البيانات التيار المنظم. تتمثل الطريقة الفعالة والدقيقة لقياس التيار في تثبيت مقاوم تحويل دقيق عند إدخال مضخم القياس لجهاز الحصول على البيانات (في الشكل 2) لتحويل التيار إلى جهد قياس ، من أجل الحصول في النهاية على نتيجة ذلك يعكس بشكل لا لبس فيه الإشارة عند خرج المحول.
لمساعدتك على فهم كيفية عمل الحلقة الحالية بشكل أفضل ، ضع في اعتبارك على سبيل المثال تصميم نظام بمحول به ما يلي تحديد:
يستخدم محول الطاقة لقياس الضغط
يقع جهاز الإرسال على بعد 2000 قدم من جهاز القياس
يوفر التيار المقاس بواسطة جهاز الحصول على البيانات للمشغل معلومات حول مقدار الضغط المطبق على محول الطاقة
بالنظر إلى المثال ، نبدأ باختيار محول مناسب.
تصميم النظام الحالي
اختيار المحول
الخطوة الأولى في تصميم النظام الحالي هي اختيار محول الطاقة. بغض النظر عن نوع الكمية المقاسة (التدفق والضغط ودرجة الحرارة وما إلى ذلك) ، فإن العامل المهم في اختيار جهاز الإرسال هو جهد التشغيل. يسمح لك توصيل مصدر الطاقة بالمحول فقط بضبط مقدار التيار في خط الاتصال. يجب أن تكون قيمة الجهد لمصدر الطاقة ضمن الحدود المقبولة: أكثر من الحد الأدنى المطلوب ، أقل من القيمة القصوى ، مما قد يؤدي إلى تلف العاكس.
بالنسبة لمثال النظام الحالي ، يقيس محول الطاقة المحدد الضغط ولديه جهد تشغيل من 12 إلى 30 فولت. عند تحديد محول الطاقة ، يجب قياس الإشارة الحالية بشكل صحيح لتوفير تمثيل دقيق للضغط المطبق على جهاز الإرسال.
اختيار جهاز الحصول على البيانات للقياس الحالي
من الجوانب المهمة التي يجب الانتباه إليها عند بناء نظام حالي منع ظهور حلقة التيار في الدائرة الأرضية. التقنية الشائعة في مثل هذه الحالات هي العزلة. باستخدام العزل ، يمكنك تجنب تأثير الحلقة الأرضية ، والتي يتم شرح حدوثها في الشكل 3.
تين. 3. حلقة الأرض
تتشكل الحلقات الأرضية عندما يتم توصيل طرفين في دائرة في مواقع محتملة مختلفة. يؤدي هذا الاختلاف إلى ظهور تيار إضافي في خط الاتصال ، مما قد يؤدي إلى أخطاء في القياس.
يشير "عزل اكتساب البيانات" إلى الفصل الكهربائي لأرض مصدر الإشارة عن أرض مضخم إدخال الأداة ، كما هو موضح في الشكل 4.
نظرًا لأنه لا يمكن للتيار أن يتدفق عبر حاجز العزل ، فإن النقاط الأرضية للمضخم ومصدر الإشارة في نفس الإمكانات. هذا يلغي إمكانية إنشاء حلقة أرضية عن غير قصد.
الشكل 4. جهد الوضع المشترك وجهد الإشارة في دائرة معزولة
تمنع العزلة أيضًا تلف جهاز DAQ في حالة وجود الفولتية العالية للوضع المشترك. الوضع المشترك هو جهد من نفس القطبية الموجودة في كلا مدخلات مضخم الأجهزة. على سبيل المثال ، في الشكل 4. يحتوي كل من المدخلات الموجبة (+) والسالبة (-) للمكبر على جهد +14 فولت. تحتوي العديد من أجهزة الحصول على البيانات على نطاق إدخال أقصى يبلغ ± 10 فولت. إذا لم يكن جهاز الحصول على البيانات معزولًا وكان جهد الوضع الشائع خارج نطاق الإدخال الأقصى ، فقد يؤدي ذلك إلى إتلاف الجهاز. على الرغم من أن الجهد العادي (الإشارة) عند دخل مكبر الصوت في الشكل 4 هو +2 فولت فقط ، فإن إضافة +14 فولت يمكن أن ينتج عنه جهد +16 فولت
(جهد الإشارة هو الجهد بين "+" و "-" للمكبر ، جهد التشغيل هو مجموع جهد الوضع العادي والشائع) ، وهو مستوى جهد خطير للأجهزة ذات جهد التشغيل المنخفض.
مع العزل ، يتم فصل النقطة المشتركة للمكبر كهربائيًا عن نقطة الصفر الأرضية. في الدائرة الموضحة في الشكل 4 ، يتم "رفع" الإمكانات عند النقطة المشتركة للمكبر إلى +14 فولت. تتسبب هذه التقنية في انخفاض قيمة جهد الدخل من 16 إلى 2 فولت. لم تعد معرضة لخطر التلف الناتج عن الجهد الزائد. (لاحظ أن العوازل لها أقصى جهد في الوضع الشائع يمكنهم رفضه.)
بمجرد عزل مجمع البيانات وتأمينه ، فإن الخطوة الأخيرة في تكوين الحلقة الحالية هي اختيار مصدر طاقة مناسب.
اختيار مصدر الطاقة
تحديد مصدر الطاقة أفضل طريقةيلبي متطلباتك ، بكل بساطة. عند التشغيل في حلقة تيار ، يجب أن يوفر مصدر الطاقة جهدًا يساوي أو يزيد عن مجموع انخفاضات الجهد عبر جميع عناصر النظام.
يستخدم جهاز الحصول على البيانات في مثالنا تحويلة دقيقة لقياس التيار.
من الضروري حساب انخفاض الجهد عبر هذا المقاوم. المقاومة التحويلية النموذجية لها مقاومة 249 Ω. الحسابات الأساسية لنطاق الحلقة الحالية الحالية 4 .. 20 مللي أمبير
أظهر ما يلي:
أنا * R = يو
0.004A * 249Ω = 0.996 فولت
0.02A * 249Ω = 4.98 فولت
باستخدام تحويلة 249 أوم ، يمكننا إزالة الجهد في النطاق من 1 إلى 5 فولت عن طريق ربط قيمة الجهد عند مدخل مجمع البيانات بقيمة إشارة خرج محول طاقة الضغط.
كما ذكرنا سابقًا ، يتطلب مرسل الضغط جهد تشغيل لا يقل عن 12 فولت بحد أقصى 30 فولت. إضافة انخفاض الجهد عبر المقاوم التحويل الدقيق إلى جهد التشغيل لجهاز الإرسال يعطي ما يلي:
12 فولت + 5 فولت = 17 فولت
للوهلة الأولى ، يكفي جهد 17V ، ومع ذلك ، من الضروري مراعاة الحمل الإضافي على مصدر الطاقة ، والذي يتم إنشاؤه بواسطة الأسلاك ذات المقاومة الكهربائية.
في الحالات التي يكون فيها المستشعر بعيدًا عن أدوات القياس، يجب مراعاة عامل مقاومة السلك عند حساب الحلقة الحالية. تتمتع الأسلاك النحاسية بمقاومة DC تتناسب طرديًا مع طولها. باستخدام جهاز إرسال الضغط في هذا المثال ، تحتاج إلى حساب 2000 قدم من طول الخط عند تحديد جهد التشغيل لمصدر الطاقة. المقاومة الخطية لكابل نحاسي أحادي النواة هي 2.62 Ω / 100 قدم. يعطي حساب هذه المقاومة ما يلي:
مقاومة حبلا طوله 2000 قدم ستكون 2000 * 2.62 / 100 = 52.4 م.
سيكون انخفاض الجهد في قلب واحد 0.02 * 52.4 = 1.048 فولت.
لإكمال الدائرة ، يلزم وجود سلكين ، ثم يتم مضاعفة طول خط الاتصال ، و
سيكون انخفاض الجهد الكلي 2.096 فولت ، وسيكون الإجمالي حوالي 2.1 فولت لأن المحول يبعد 2000 قدم عن الثانوية. تلخيصًا لانخفاض الجهد في جميع عناصر الدائرة ، نحصل على:
2.096 فولت + 12 فولت + 5 فولت = 19.096 فولت
إذا استخدمت 17 فولت لتشغيل الدائرة المعنية ، فسيكون الجهد المطبق على محول طاقة الضغط أقل من الحد الأدنى لجهد التشغيل بسبب انخفاض مقاومة السلك ومقاوم التحويل. اختيار مصدر طاقة نموذجي 24 فولت سوف يلبي متطلبات الطاقة للعاكس. بالإضافة إلى ذلك ، هناك هامش جهد من أجل وضع مستشعر الضغط على مسافة أكبر.
مع الاختيار الصحيح لمحول الطاقة وجهاز الحصول على البيانات وأطوال الكابلات ومصدر الطاقة ، يكون تصميم حلقة التيار البسيط قد اكتمل. بالنسبة للتطبيقات الأكثر تعقيدًا ، يمكنك تضمين قنوات قياس إضافية في النظام.
توصيل المستشعر الحالي بالمتحكم الدقيق
بعد التعرف على أساسيات النظرية ، يمكننا الانتقال إلى مسألة قراءة البيانات وتحويلها وتصورها. بمعنى آخر ، سنقوم بتصميم مقياس تيار مستمر بسيط.
يتم توصيل الإخراج التناظري للمستشعر بإحدى قنوات ADC الخاصة بالمتحكم الدقيق. يتم تنفيذ جميع التحولات والحسابات اللازمة في برنامج الميكروكونترولر. يتم استخدام مؤشر LCD مكون من سطرين لعرض البيانات.
مخطط تجريبي
للتجارب مع جهاز استشعار التيار ، من الضروري تجميع الهيكل وفقًا للرسم التخطيطي الموضح في الشكل 8. لهذا ، استخدم المؤلف لوح التجارب ووحدة نمطية تعتمد على متحكم دقيق (الشكل 9).
يمكن شراء وحدة الاستشعار الحالية ACS712-05B جاهزة (تُباع بسعر رخيص جدًا على موقع eBay) ، أو يمكنك صنعها بنفسك. يتم اختيار سعة مكثف المرشح بما يساوي 1 nF ، ويتم تثبيت مكثف مانع قدره 0.1 μF على مزود الطاقة. للإشارة إلى التشغيل ، يتم لحام مصباح LED بمقاوم تبريد. يتم توصيل مصدر الطاقة وإشارة الخرج للمستشعر بالموصل الموجود على جانب واحد من لوحة الوحدة ، ويقع الموصل ثنائي السنون لقياس التيار المتدفق على الجانب الآخر.
لإجراء تجارب على قياس التيار ، نقوم بتوصيل مصدر جهد ثابت قابل للضبط بأطراف قياس التيار لجهاز الاستشعار من خلال المقاوم المتسلسل 2.7 أوم / 2 وات. يتم توصيل خرج المستشعر بمنفذ RA0 / AN0 (دبوس 17) بالمتحكم الدقيق. يتم توصيل مؤشر LCD المكون من سطرين بالمنفذ B من وحدة التحكم الدقيقة ويعمل في وضع 4 بت.
يتم تشغيل المتحكم الدقيق بواسطة +5 فولت ، ويستخدم نفس الجهد كمرجع لـ ADC. يتم تنفيذ الحسابات والتحولات اللازمة في برنامج الميكروكونترولر.
يتم عرض التعبيرات الرياضية المستخدمة في عملية التحويل أدناه.
حساسية المستشعر الحالية = 0.185 فولت / أمبير. مع إمداد Vcc = 5 V والجهد المرجعي Vref = 5 V ، ستكون النسب المحسوبة على النحو التالي:
كود الإخراج ADC
لذلك
نتيجة لذلك ، تكون صيغة حساب التيار كما يلي:
ملاحظة مهمة. تستند العلاقات المذكورة أعلاه إلى افتراض أن جهد الإمداد والجهد المرجعي لـ ADC هما 5 فولت. ومع ذلك ، فإن التعبير الأخير المتعلق بالتيار I وكود خرج ADC يظل صالحًا حتى مع التقلبات في جهد إمداد الطاقة. نوقش هذا في الجزء النظري من الوصف.
يتضح من التعبير الأخير أن الدقة الحالية للمستشعر هي 26.4 مللي أمبير ، وهو ما يتوافق مع 513 عينة ADC ، وهو ما يتجاوز النتيجة المتوقعة بعينة واحدة. وبالتالي ، يمكننا أن نستنتج أن هذا التطبيق لا يسمح بقياس التيارات الصغيرة. لزيادة الدقة وزيادة الحساسية عند قياس التيارات المنخفضة ، ستحتاج إلى استخدام مكبر تشغيلي. يظهر مثال على مثل هذه الدائرة في الشكل 10.
برنامج متحكم
تمت كتابة برنامج الميكروكونترولر PIC16F1847 بلغة C وتم تجميعه في بيئة mikroC Pro (mikroElektronika). يتم عرض نتائج القياس على شاشة LCD ذات سطرين بدقة من منزلتين عشريتين.
مخرج
مع وجود تيار إدخال صفري ، يجب أن يكون جهد الخرج لـ ACS712 مثاليًا بدقة Vcc / 2 ، أي يجب قراءة الرقم 512 من ADC. يؤدي انجراف جهد خرج المستشعر بمقدار 4.9 مللي فولت إلى حدوث تحول في نتيجة التحويل بمقدار 1 LSB من ADC (الشكل 11). (بالنسبة إلى Vref = 5.0V ، ستكون دقة ADC 10 بت 5/1024 = 4.9mV) ، وهو ما يتوافق مع 26mA من تيار الإدخال. لاحظ أنه لتقليل تأثير التقلبات ، من المستحسن إجراء عدة قياسات ثم متوسط نتائجها.
إذا تم ضبط جهد الخرج لمصدر الطاقة المنظم على 1 فولت ، من خلال
يجب أن يحمل المقاوم تيارًا يبلغ حوالي 370 مللي أمبير. القيمة الحالية المقاسة في التجربة هي 390 مللي أمبير ، وهو ما يتجاوز النتيجة الصحيحة بوحدة واحدة من LSB من ADC (الشكل 12).
|
|
|
| الشكل 12. | |
بجهد 2 فولت ، سيظهر المؤشر 760 مللي أمبير.
بهذا نختتم مناقشتنا لمستشعر التيار ACS712. ومع ذلك ، لم نتطرق إلى قضية أخرى. كيف تستخدم هذا المستشعر لقياس التيار المتردد؟ ضع في اعتبارك أن المستشعر يوفر استجابة فورية تتوافق مع التيار المتدفق عبر خيوط الاختبار. إذا كان التيار يتدفق في الاتجاه الإيجابي (من الدبابيس 1 و 2 إلى الدبابيس 3 و 4) ، تكون حساسية المستشعر موجبة ويكون جهد الخرج أكبر من Vcc / 2. إذا انعكس التيار ، ستكون الحساسية سالبة وسينخفض جهد خرج المستشعر إلى ما دون Vcc / 2. هذا يعني أنه عند قياس إشارة التيار المتردد ، يجب أن يأخذ ADC المتحكم الدقيق عينة بسرعة كافية ليتمكن من حساب تيار RMS.
التحميلات
الكود المصدري لبرنامج الميكروكونترولر وملف البرنامج الثابت -
هنا تناولت بشكل منفصل قضية عملية مهمة مثل توصيل أجهزة الاستشعار الحثية بإخراج الترانزستور ، والتي تكون موجودة في كل مكان في المعدات الصناعية الحديثة. بالإضافة إلى ذلك ، هناك تعليمات حقيقية لأجهزة الاستشعار وروابط لأمثلة.
يمكن أن يكون مبدأ تنشيط (تشغيل) المستشعرات في هذه الحالة أيًا - استقرائي (تقريب) ، بصري (كهروضوئي) ، إلخ.
في الجزء الأول ، تم وصف الخيارات الممكنة لمخرجات أجهزة الاستشعار. يجب ألا تكون هناك مشاكل في توصيل المستشعرات مع جهات الاتصال (خرج المرحل). ومع وجود الترانزستورات والاتصال بوحدة التحكم ، فليس كل شيء بهذه البساطة.
مخططات التوصيل لأجهزة الاستشعار PNP و NPN
الفرق بين مستشعرات PNP و NPN هو أنها تقوم بتبديل أقطاب مختلفة لمصدر الطاقة. يقوم PNP (من كلمة "موجب") بتبديل الخرج الإيجابي لمصدر الطاقة ، NPN - سلبي.
يوجد أدناه ، على سبيل المثال ، مخططات التوصيل لأجهزة الاستشعار ذات خرج الترانزستور. الحمل - كقاعدة عامة ، هذا هو إدخال وحدة التحكم.
المستشعر. يتم توصيل الحمل (الحمل) باستمرار بـ "ناقص" (0 فولت) ، ويتم تبديل الإمداد المنفصل "1" (+ V) بواسطة ترانزستور. مستشعر NO أو NC - يعتمد على دائرة التحكم (الدائرة الرئيسية)
المستشعر. الحمل (الحمل) متصل باستمرار بـ "زائد" (+ V). هنا ، يكون المستوى النشط ("1" المنفصل) عند خرج المستشعر منخفضًا (0 فولت) ، بينما يتم تشغيل الحمل من خلال الترانزستور المفتوح.
أحث الجميع على عدم الخلط بين عملهم ، وسيتم وصف عمل هذه المخططات بالتفصيل لاحقًا.
تظهر الرسوم البيانية أدناه نفس الشيء بشكل أساسي. ينصب التركيز على الاختلافات في دوائر مخرجات PNP و NPN.
مخططات التوصيل لمخرجات مستشعر NPN و PNP
على الشكل الأيسر - جهاز استشعار مع خرج الترانزستور NPN. يتم تبديل السلك الشائع ، وهو في هذه الحالة السلك السالب لمصدر الطاقة.
على اليمين - الحال مع الترانزستور PNPعند الخروج. هذه الحالة هي الأكثر شيوعًا ، لأنه من المعتاد في الإلكترونيات الحديثة جعل السلك السالب لمصدر الطاقة شائعًا ، وتنشيط مدخلات وحدات التحكم وأجهزة التسجيل الأخرى ذات الإمكانات الإيجابية.
كيف تختبر جهاز الاستشعار الحثي؟
للقيام بذلك ، تحتاج إلى تطبيق الطاقة عليه ، أي توصيله بالدائرة. ثم - تفعيل (بدء). عند التنشيط ، سيضيء المؤشر. لكن الدلالة لا تضمن العملية الصحيحةأجهزة الاستشعار حثي. تحتاج إلى توصيل الحمولة وقياس الجهد عليها لتكون متأكدًا بنسبة 100٪.
استبدال أجهزة الاستشعار
كما كتبت بالفعل ، هناك 4 أنواع أساسية من أجهزة الاستشعار مع خرج ترانزستور ، والتي يتم تقسيمها وفقًا لـ جهاز داخليومخطط الأسلاك:
- رقم PNP
- PNP NC
- NPN لا
- NPN NC
يمكن استبدال كل هذه الأنواع من أجهزة الاستشعار مع بعضها البعض ، أي إنها قابلة للتبديل.
يتم تنفيذ ذلك بالطرق التالية:
- تعديل جهاز البدء - يتغير التصميم ميكانيكيًا.
- تغيير المخطط الحالي لتشغيل المستشعر.
- تبديل نوع خرج المستشعر (إذا كان هناك مثل هذه المفاتيح على جسم المستشعر).
- إعادة برمجة برنامج - تغيير المستوى النشط معطى المدخلات، تغيير خوارزمية البرنامج.
فيما يلي مثال على كيفية استبدال مستشعر PNP بآخر NPN عن طريق تغيير مخطط الأسلاك:
مخططات التبادل PNP-NPN. على اليسار هو الرسم التخطيطي الأصلي ، على اليمين هو المعدل.
سيساعد فهم عمل هذه الدوائر في إدراك حقيقة أن الترانزستور هو عنصر أساسي يمكن تمثيله بواسطة جهات اتصال الترحيل العادية (الأمثلة أدناه ، في الترميز).
إذن ، الشكل على اليسار. لنفترض أن نوع المستشعر هو NO. ثم (بغض النظر عن نوع الترانزستور عند الخرج) ، عندما يكون المستشعر غير نشط ، تكون "جهات الاتصال" الخاصة به مفتوحة ، ولا يتدفق التيار خلالها. عندما يكون المستشعر نشطًا ، يتم إغلاق جهات الاتصال ، مع كل العواقب المترتبة على ذلك. بتعبير أدق ، مع تدفق التيار من خلال هذه الاتصالات)). يخلق التيار المتدفق انخفاضًا في الجهد عبر الحمل.
يظهر الحمل الداخلي بالخط المنقط لسبب ما. يوجد هذا المقاوم ، لكن وجوده لا يضمن التشغيل المستقر للمستشعر ، يجب توصيل المستشعر بإدخال وحدة التحكم أو أي حمولة أخرى. مقاومة هذا المدخل هو الحمل الرئيسي.
إذا لم يكن هناك حمل داخلي في المستشعر ، وكان المجمع "معلقًا في الهواء" ، فهذا يسمى "دائرة المجمع المفتوحة". تعمل هذه الدائرة فقط مع الحمل المتصل.
لذلك ، في دائرة بها خرج PNP ، عند التنشيط ، يدخل الجهد (+ V) عبر الترانزستور المفتوح إلى إدخال وحدة التحكم ، ويتم تنشيطه. كيف تحقق نفس الشيء مع إصدار NPN؟
هناك حالات عندما جهاز الاستشعار المطلوبليس في متناول اليد ، ويجب أن تعمل الآلة "الآن".
ننظر إلى التغييرات في المخطط على اليمين. بادئ ذي بدء ، يتم توفير طريقة تشغيل الترانزستور الناتج لجهاز الاستشعار. لهذا ، يضاف مقاوم إضافي إلى الدائرة ، وعادة ما تكون مقاومته من 5.1 - 10 كيلو أوم. الآن ، عندما لا يكون المستشعر نشطًا ، يتم توفير الجهد (+ V) لمدخل وحدة التحكم من خلال المقاوم الإضافي ، ويتم تنشيط إدخال وحدة التحكم. عندما يكون المستشعر نشطًا ، يوجد "0" منفصل عند إدخال وحدة التحكم ، نظرًا لأن إدخال وحدة التحكم يتم تحويله بواسطة ترانزستور NPN مفتوح ، ويمر كل تيار المقاوم الإضافي تقريبًا عبر هذا الترانزستور.
في هذه الحالة ، هناك إعادة صياغة لعملية المستشعر. لكن المستشعر يعمل في الوضع ، ويتلقى جهاز التحكم المعلومات. في معظم الحالات ، هذا كافٍ. على سبيل المثال ، في وضع عد النبض - مقياس سرعة الدوران ، أو عدد الفراغات.
نعم ، ليس بالضبط ما أردناه ، وأنظمة التبادل لأجهزة الاستشعار npn و pnp ليست مقبولة دائمًا.
كيف تحقق الوظائف الكاملة؟ الطريقة الأولى - تحريك أو إعادة تشكيل صفيحة معدنية (منشط) ميكانيكيًا. أو فجوة الضوء إذا كنا نتحدث عن جهاز استشعار بصري. الطريقة الثانية - إعادة برمجة إدخال وحدة التحكم بحيث يكون "0" هو الحالة النشطة لوحدة التحكم ، و "1" سلبي. إذا كان لديك جهاز كمبيوتر محمول في متناول اليد ، فإن الطريقة الثانية تكون أسرع وأسهل.
رمز مستشعر القرب
على ال مخططات الدوائرأجهزة الاستشعار الحثية (مستشعرات القرب) مصممة بشكل مختلف. لكن الشيء الرئيسي هو أن هناك مربعًا يتم تدويره بمقدار 45 درجة وخطين عموديين فيه. كما في الرسوم البيانية أدناه.
NO مستشعرات NC. المخططات الرئيسية.
يوجد في الرسم التخطيطي العلوي جهة اتصال مفتوحة عادةً (NO) (تم وضع علامة عليها بشكل مشروط على أنها ترانزستور PNP). عادة ما تكون الدائرة الثانية مغلقة ، والدائرة الثالثة عبارة عن جهات اتصال في مبيت واحد.
الترميز اللوني لمخرجات المستشعر
يوجد نظام تعليم قياسي بجهاز الاستشعار. جميع الشركات المصنعة تلتزم به حاليًا.
ومع ذلك ، من المفيد التأكد من صحة الاتصال قبل التثبيت من خلال الرجوع إلى دليل التوصيل (التعليمات). بالإضافة إلى ذلك ، كقاعدة عامة ، يتم تحديد ألوان الأسلاك على المستشعر نفسه ، إذا كان حجمه يسمح بذلك.
هنا هو الوسم.
- أزرق (أزرق) - قوة ناقص
- براون (بني) - زائد
- أسود (أسود) - خروج
- أبيض (أبيض) - الإخراج الثاني ، أو إدخال التحكم ،عليك أن تنظر إلى التعليمات.
نظام التخصيص لأجهزة الاستشعار الحثي
يُشار إلى نوع المستشعر برمز أبجدي رقمي يشفر المعلمات الرئيسية لجهاز الاستشعار. يوجد أدناه نظام وضع العلامات لمقاييس Autonics الشائعة.
قم بتنزيل الإرشادات والكتيبات لبعض أنواع أجهزة الاستشعار الحثي:التقيت في عملي.
شكرًا لكم جميعًا على اهتمامكم ، أنا في انتظار أسئلة حول توصيل أجهزة الاستشعار في التعليقات!
يمكن أن تحتوي المستشعرات الأكثر استخدامًا في مجال الأتمتة الصناعية بإنتاج تيار موحد من 4-20 أو 0-50 أو 0-20 مللي أمبير مخططات مختلفةوصلات للأجهزة الثانوية. غالبًا ما يتم توصيل المستشعرات الحديثة ذات الاستهلاك المنخفض للطاقة والإخراج الحالي من 4 إلى 20 مللي أمبير في دائرة من سلكين. أي أنه يتم توصيل كابل واحد بسلكين بمثل هذا المستشعر ، والذي يتم من خلاله تشغيل هذا المستشعر ، ويتم النقل من خلال نفس السلكين.
كقاعدة عامة ، تحتوي المستشعرات ذات خرج 4-20 مللي أمبير ووصلة بسلكين على خرج سلبي وتتطلب مصدر طاقة خارجي للعمل. يمكن بناء مصدر الطاقة هذا مباشرة في الجهاز الثانوي (في مدخلاته) وعندما يتم توصيل المستشعر بمثل هذا الجهاز ، يظهر تيار على الفور في دائرة الإشارة. يقال أن الأجهزة التي تحتوي على مصدر طاقة لجهاز الاستشعار المدمج في الإدخال هي أجهزة ذات إدخال نشط.
تحتوي معظم الأجهزة الثانوية وأجهزة التحكم الحديثة على مصادر طاقة مدمجة للعمل مع أجهزة استشعار ذات مخرجات سلبية.
إذا كان للجهاز الثانوي مدخلًا سلبيًا - في الواقع ، مجرد مقاومة "تقرأ" دائرة القياس للجهاز من خلاله انخفاض الجهد المتناسب مع التيار المتدفق في الدائرة ، عندئذٍ يلزم إدخال إضافي حتى يعمل المستشعر. يتم توصيل مصدر الطاقة الخارجي في هذه الحالة في سلسلة مع المستشعر والجهاز الثانوي لكسر الحلقة الحالية.
عادةً ما يتم تصميم الأدوات الثانوية وتصنيعها بطريقة يمكن توصيلها بكل من مستشعرات 4-20 مللي أمبير ذات سلكين وأجهزة استشعار 0-5 أو 0-20 أو 4-20 مللي أمبير متصلة في دائرة ثلاثية الأسلاك. لتوصيل مستشعر ثنائي الأسلاك بإدخال جهاز ثانوي بثلاثة أطراف إدخال (+ U ، إدخال ومشترك) ، يتم استخدام طرفي "+ U" و "الإدخال" ، تظل المحطة الطرفية "المشتركة" مجانية.
نظرًا لأن المستشعرات ، كما هو مذكور أعلاه ، لا يمكن أن يكون لها فقط ناتج 4-20 مللي أمبير ، ولكن ، على سبيل المثال ، 0-5 أو 0-20 مللي أمبير ، أو لا يمكن توصيلها في دائرة من سلكين بسبب ملكيتها الكبيرة استهلاك الطاقة (أكثر من 3 مللي أمبير) ، ثم يتم استخدام مخطط اتصال ثلاثي الأسلاك. في هذه الحالة ، يتم فصل دوائر إمداد المستشعر ودوائر إشارة الخرج. عادة ما يكون للمستشعرات ثلاثية الأسلاك خرج نشط. بمعنى ، إذا قمت بتطبيق جهد إمداد على جهاز استشعار مع خرج نشط وقمت بتوصيل مقاومة تحميل بين طرفي الإخراج "الإخراج" و "المشترك" ، فسيتم تشغيل تيار متناسب مع قيمة المعلمة المقاسة في دائرة الإخراج .
عادةً ما تحتوي الأجهزة الثانوية على مصدر طاقة مدمج منخفض الطاقة إلى حد ما لتشغيل أجهزة الاستشعار. عادةً ما يكون الحد الأقصى لتيار الخرج لمصادر الطاقة المدمجة في حدود 22-50 مللي أمبير ، وهو لا يكفي دائمًا لتشغيل أجهزة الاستشعار ذات استهلاك الطاقة العالي: عدادات التدفق الكهرومغناطيسي ، وأجهزة تحليل الغاز بالأشعة تحت الحمراء ، وما إلى ذلك. في هذه الحالة ، لتشغيل مستشعر ثلاثي الأسلاك ، يجب عليك استخدام مصدر طاقة خارجي أقوى يوفر الطاقة اللازمة. لا يتم استخدام مصدر الطاقة المدمج في الجهاز الثانوي.
عادةً ما يتم استخدام دائرة مماثلة لتوصيل أجهزة استشعار ثلاثية الأسلاك عندما لا يتوافق جهد مصدر الطاقة المدمج في الجهاز مع جهد الإمداد الذي يمكن توفيره لهذا المستشعر. على سبيل المثال ، يحتوي مصدر الطاقة المدمج على جهد خرج يبلغ 24 فولت ، ويمكن تشغيل المستشعر من 10 إلى 16 فولت.
قد تحتوي بعض الأجهزة الثانوية على قنوات إدخال متعددة ومصدر طاقة قوي بما يكفي لتشغيل أجهزة الاستشعار الخارجية. يجب أن نتذكر أن إجمالي استهلاك الطاقة لجميع أجهزة الاستشعار المتصلة بجهاز متعدد القنوات يجب أن يكون أقل من طاقة مصدر الطاقة المدمج المصمم لتشغيلها. بالإضافة إلى ذلك ، عند دراسة الخصائص التقنية للجهاز ، من الضروري التمييز بوضوح بين الغرض من إمدادات الطاقة (المصادر) المضمنة فيه. يتم استخدام مصدر واحد مدمج لتشغيل الجهاز الثانوي نفسه - لتشغيل الشاشة والمؤشرات ومرحلات الإخراج والدائرة الإلكترونية للجهاز وما إلى ذلك. يمكن أن يحتوي مصدر الطاقة هذا على قدر كبير من الطاقة. يتم استخدام المصدر المدمج الثاني لتشغيل دوائر الإدخال فقط - المتصلة بمدخلات المستشعر.
قبل توصيل المستشعر بالجهاز الثانوي ، يجب أن تدرس بعناية أدلة التشغيل لهذا الجهاز ، وأن تحدد أنواع المدخلات والمخرجات (نشطة / سلبية) ، وتحقق من المراسلات بين الطاقة التي يستهلكها المستشعر وطاقة مصدر الطاقة (مدمج أو خارجي) وبعد ذلك فقط قم بإجراء الاتصال. قد تختلف التعيينات الفعلية لمحطات الإدخال والإخراج لأجهزة الاستشعار والأجهزة عن تلك المذكورة أعلاه. لذلك يمكن تعيين المحطات الطرفية "In (+)" و "In (-)" + J و -J ، + 4-20 و -4-20 ، + In و -In ، إلخ. يمكن تعيين المحطة الطرفية "+ U Supply" على أنها + V ، و Supply ، و + 24V ، وما إلى ذلك ، ومحطة "الإخراج" - Out ، و Sign ، و Jout ، و 4-20 mA ، وما إلى ذلك ، المحطة "المشتركة" - GND ، -24 فولت ، 0 فولت ، وما إلى ذلك ، لكن هذا لا يغير المعنى.
تحتوي المستشعرات ذات الإخراج الحالي على مخطط توصيل بأربعة أسلاك على مخطط اتصال مشابه مثل المستشعرات ثنائية الأسلاك ، مع الاختلاف الوحيد المتمثل في أن المستشعرات ذات الأسلاك الأربعة يتم تشغيلها بواسطة زوج منفصل من الأسلاك. بالإضافة إلى ذلك ، قد تحتوي المستشعرات ذات الأسلاك الأربعة على كليهما ، والذي يجب أخذه في الاعتبار عند اختيار مخطط الأسلاك.