4. Бесконтактные устройства управления

В предыдущих параграфах рассматривались аппараты управления дискретного действия (реле, кнопки управления, контакторы и др.). Эти аппараты обладают целым рядом недостатков: подвижные части при частом включении сравнительно недолговечны, что вызывает большое число отказов и сбоев в работе. Их время срабатывания заметно влияет на быстродействие всей схемы автоматики, они требуют профилактических осмотров, регулировок или частой замены. В настоящее время наряду с контактными аппаратами используются бесконтактные устройства, обладающие высокими надежностью и быстродействием.

Как правило, бесконтактные устройства не имеют подвижных частей. В процессе работы их электрические цепи не разрываются (отсюда и название «бесконтактные»), а сигналы управления возникают вследствие дискретного изменения параметров составляющих элементов, с нелинейными статическими характеристиками (транзисторы, диоды и т. п.). Эти аппараты управления – транзисторные и магнитные логические элементы и схемы с тиристорами. Бесконтактные устройства более надежны, чем контактные электромеханические аппараты, имеют высокое быстродействие, но более чувствительны к внешним электрическим помехам и воздействию температуры. Влияние указанных недостатков можно значительно снизить правильным построением схем бесконтактных устройств.

Бесконтактные устройства, как и контактные аппараты, обладают дискретным действием, т. е. характеризуются двумя состояниями, соответствующими понятиям «включено» и «выключено». Под состоянием «включено» у бесконтактных устройств понимается состояние, когда на их выходе имеются сигналы с требуемыми параметрами (напряжением или током). Отсутствие напряжения и тока на выходе соответствует состоянию «выключено».

Наиболее распространены в схемах управления логические элементы, на основе которых строится логическая часть системы управления, где в зависимости от входных сигналов появляются соответствующие выходные. Выходные сигналы через усилители поступают на исполнительные устройства.

Бесконтактные схемы могут быть собраны с помощью логических элементов, выполняющих элементарные логические функции И, ИЛИ, НЕ, ПАМЯТЬ, ПОВТОРИТЕЛЬ, ВРЕМЯ или ЗАДЕРЖКА. Бесконтактные логические элементы системы управления выполняют определенный объем смысловых логических операций, но соединять или разрывать какие-либо схемы они не могут. Поэтому применение бесконтактных устройств путем прямой замены контактных аппаратов невозможно.

По сравнению с релейно-контактными схемами число бесконтактных элементов в бесконтактных схемах в несколько раз больше, чем реле.

Бесконтактные элементы классифицируют по виду выполняемой функции. Сложные функции раскладываются в ряд простых, реализуемых с помощью простых элементов, которые осуществляют элементарные функции. Название некоторых элементарных логических функций и элементов, их функции, обозначения, формулы и релейные эквиваленты приведены в табл. 1.

В устройствах автоматики, телемеханики, в системах контроля, сигнализации, измерений и защиты находят широкое применение логические элементы: матричные серии «Логика-М», интегральные серии «Логика-И» и транзисторные серии «Логика-Т». Каждая серия унифицированной системы «Логика» состоит из нескольких типов элементов, выполняющих различные логические и вспомогательные функции. Например, серия «Логика-И» содержит семь логических элементов, при помощи которых можно реализовать различные логические функции.

Логические элементы серии «Логика-Т» изготовляют в виде модулей: транзисторы, диоды, резисторы и другие детали монтируют на гетинаксовых печатных платах, которые размещают затем в пластмассовом корпусе размером 90×19,5×55 мм и заливают компаундом на основе эпоксидной смолы.

Серия «Логика-И» состоит из четырех групп элементов: логических, функциональных, времени и выходных (усилителей). Всего имеется 30 различных элементов. Напряжение питания всех элементов 15 В. Габаритные размеры 70×70×24 мм.

Изображение схем управления с бесконтактными элементами отличается от изображения схем с контактными аппаратами. Электромеханические реле и контакторы обычно имеют одну входную цепь и несколько выходных цепей в виде замыкающих и размыкающих контактов. Бесконтактные элементы имеют несколько входных цепей и только одну или две выходных цепи. Поэтому в релейно-контактных схемах нельзя механически заменить контакты бесконтактными элементами.

Таблица 1