§ 6.7 Эл. Аппараты с применением оптронов.

ЭА в в наибольшей степени из всех оптоэлектронных приборов используют оптроны. Широкое применение оптронов обусловлено:

1. оптроны позволяют осуществить практически полную гальваническую развязку между входной и выходной цепями. (10¹²-10¹⁴ 0м).

2. оптроны позволяют ↑ помехоустойчивость ЭА, т.к. сигналы в оптронах передаются с помощью электрически нейтральных фотонов, которые не взаимодействуют с с электрическим и магнитным полями.

3. легко осуществить согласование уст-в с различными входными и выходными уст-ми.

В аналоговых ЭА широко применяются резисторные оптроны, например для создания упр-го делителя напр-я (УДН). Резисторные оптроны хар-ся:

1. большой кратностью изменения сопротивления под воздействием входного сигнала

2. хорошая линейность ВАХ.

Электрическая схема УДН.

М еняя , меняется , меняется , меняется значение , меняется .

УДН широко применяются:

1. в усилителях (ОУ). К-т усиления зависит от соотношения резисторов в цепи ОС.

2. в различных регуляторах и стабилизаторах. В имп-х и релейных ЭА широкое применение нашли диодные, VT, VS оптроны. Оптроны применяются по 2 вариантам: 1. в цепи управления. 2. в силовой цепи.

Релейные усилители с оптроном в цепи управления. В цепях управления наибольшее применение нашел транзисторный оптрон, т.к. он обладает высоким к-том усиления по току ( ), достаточным быстродействием и схемной гибкостью. Транзисторные оптроны прим-ся во всех схемах ЭА рассмотренных ранее, когда возникает проблема развязки. Например можно заменить в Р. с ОС по току входной маломощный транзистор VT1 транзистором оптрона.

С игнал ОС передается электрическим путем, управляющий сигнал оптическим путем.

ИМС – 1…несколько оптронов объединены при помощи гибр-ой техн-гии с интегр-ой эл-ой микросхемой в 1 корпусе.

Оптоэлектронные ИМС - ↑ функциональные возможности, чем обычные оптроны. Выпускаются оптоэлектронные ИМС релейного действия. Например, К295КТ1 – представляет собой Р. с оптроном на входе по рассмотренной выше схеме.

ЭА с оптронами в силовой цепи, в силовых ЭА переменного тока, наибольшее применение тиристерные оптроны, которые выпускаются на ток до 100 А и до 1000 В. В качестве примера рассмотрим базовую схему оптр-го выкл-ля переменного тока.

RC для ↓ при коммутации цепи. В силовых оптоэлектронных аппаратах постоянного тока наибольшее применение находят силовые транзисторные оптроны, т.к. VT это полностью управляемые приборы, это упрощает схему управления. Силовые VT оптроны выпускаются на токи до нескольких 100 А и напряжением до 100 В. Рассмотрим базовую схему оптронного VT выключателя постоянного тока.

§ 6.8 Микропроцессорные оптроны.

Процессор – это программно управляемое устройство обработки информации, передаваемой в двоичном коде.

Микропроцессор (МП) – это выполненный по интегральной технологии в 1 или… БИС.

В настоящее время созданы МП, которые снабжены внутренней памятью для хранения небольших программ и встроенными устройствами ввода-вывода информации, подаваемыми входным и выходным портами портами, также МП получили название МП контроллерами (МК).

МК идеально подходит для недорогих МП устройств (МПУ), управляющих какими-либо устройствами, оборудованием.

ЭА, выполненные с МП – будущее. Пример – бездуговой пускатель с МПУ (ПБМ). Существующая и рассмотренная ранее защита АД от пусковых токов и токов перегрузки не всегда эффективна, т.к. она приводит к отключению двигателя, рабочего механизма. Можно избежать выключения двигателя путем изменения режима работы ( ). Такую защиту может выполнить ПБМ.

Пускатель обеспечивает «мягкий» пуск двигателя, т.е. пуск с ограничением пускового тока путем , при этом , но он не должен стать меньше , иначе двигатель не запустится ( ).

ПБМ осуществляет пуск двигателя по U, т.е. плавно повышает , т.о. чтобы пусковой ток не превышал допустимый ток. По мере разгона двигателя противо ЭДС обмотки статора ↑ и при достижении двигателем . Когда противо ЭДС достигает максимального значения, становится равным . Регулирование легко осуществить тиристорами Сум-я ∟α VS.

Структурная схема ПБМ на рис.6.18.

VS – силовые тиристоры, МП – микропроцессор с памятью, ДНН – датчик нуля напряжения, который фиксирует момент прохождения напряжения через 0. Этот момент является началом отсчета ∟α управления VS.

Возможная схема ДНН:

Выходной сигнал с ДНН подается на таймер ТМ. ТМ представляет собой счетчик импульсов внутреннего генератора стабильной частоты. От обычного счётчика отличается наличием регулируемой предустановки, т.е. определённого числа импульсов, при достижении которого счётчик останавливается и выдаёт выходной сигнал.

В рассмотренной схеме вых. сигнал таймеров, следовательно на вход управления VS – СУ. СУ формирует управляющие импульсы для включения соответствующих VS, после выдачи вых. сигнала ТН обнуляется и ждёт появления следующего запускающего импульса с ДНН. Предустановки ТН можно изменять, при этом будет менятся и угол VS. Для этого ТН подключается к МП через параллельный интерфейс вывода. МП должен менять предустановки ТМ в соответствии с выбранным законом изменяется U на двигателе этот закон может быть задан как некоторая функция времени.

В этом случае будет менятся по жесткому закону в независимости от того как будет происходить реальный пуск двигателя.

Более надёжным способом пуска является использование зависимости между

Е сли задать , то получим закон изменения . Для задания этого доп. вход информации по которому поступает МП данные. Этот канал состоит из датчика частоты вращения ДЧВ, генератора импульсов повышенной частоты , счётчика, порт.

ДЧВ генерирует за каждый оборот двигателя 1 импульс. ГИ выдаёт стабильные импульсы повышенной частоты

Счётчик подсчитывает количество импульсов N которые укладываются между двумя ДЧВ МП получив эту информацию подсчитывает время одного оборота двигателя:

,

Т.о. данный канал ввода информации позволяет рассматривать МП при реальном разгоне двигателя. Далее МП рассчитывает преустановки ТМ, т.е. угол управления , при которых будет изменятся в соответствии с заданным значением, т.е. так чтобы . После разгона двигателя до угол , а , произошел плавный мягкий пуск, теперь VS как регулирующее элементы не нужны, поэтому при , МП подаём информацию на ТК – который включает малогабаритный контактор КМ, который своими контактами шунтирует VS, весь проходит через контакты.