Podstawy Automatyki
Wykład 12 - Układy przekaźnikowe
dr inż. Jakub Możaryn
Instytut Automatyki i Robotyki
Warszawa, 2018
Układy przekaźnikowe
Projektowanie układów kombinacyjnych Układy kombinacyjne są realizowane:
w technice stykowo - przekaźnikowej, z elementów logicznych (sieci bramkowe),
z wykorzystaniem układów o średniej skali integracji (MSI - ang.
Medium Scale of Integration, z wykorzystaniem bloków funkcyjnych), z wykorzystaniem techniki komputerowej (np. sterowników
programowalnych).
Układy stykowo-przekaźnikowe
Przekaźnik stykowy jest urządzeniem mającym zestyk lub kilka zestyków, których stan (zwarcie lub rozwarcie) zależy od wartości sygnału wejścio- wego oddziałującego na przekaźnik.
Układy przekaźnikowe
Stan normalny przekaźnika
Stan, w którym na przekaźnik nie działają sygnały zewnętrzne.
Stąd wynikają nazwy zestyków stosowanych w przekaźnikach:
zestyk normalnie otwarty (no), zwany także zestykiem zwiernym, który tworzą dwa styki, w stanie normalnym nie stykające się ze sobą
zestyk normalnie zwarty (nz), zwany także zestykiem
rozwiernym, tworzą dwa styki stykające się w stanie normalnym, zestyk przełączny tworzą trzy styki pełniące rolę zestyków no i nz.
Układy przekaźnikowe
Ze względu na spełnianą funkcję w układzie przekaźnikowym rozróżnia się:
przekaźniki wejściowe, umożliwiające przyjmowanie przez układ sygnałów zewnętrznych; są to przekaźniki sterowane ręcznie (elementy operatorskie), mechanicznie, magnetycznie, przekaźniki temperatury, ciśnienia itp.
przekaźniki pośredniczące, służące do przetwarzania i
wzmacniania sygnałów dostarczanych przez przekaźniki wejściowe, przekaźniki wyjściowe (wykonawcze), zwane także stycznikami, przystosowane pod względem mocy do sterowania elementami wykonawczymi np. silnikami, hamulcami, grzejnikami itp.
Przekaźniki wykonawcze są wyposażone w zestyki przystosowane do przewodzenia odpowiednio dużych prądów, niezbędnych do zasilania różnego rodzaju urządzeń. W celu uniknięcia powstawania łuków elektrycznych zwora rozwiera obwód prądu w dwóch miejscach.
Układy przekaźnikowe - Przekaźniki wejściowe
Przekaźniki wejściowe
umożliwiające przyjmowanie przez układ sygnałów zewnętrznych; są to przekaźniki sterowane ręcznie (elementy operatorskie), mechanicznie, magnetycznie, przekaźniki temperatury, ciśnienia itp.
Rysunek:Elementy przełączające - przekaźniki wejściowe
Układy przekaźnikowe - Przekaźniki wejściowe
Rysunek:Działanie przycisku - zestyk przełączny
Układy przekaźnikowe - Przekaźniki wejściowe
Rysunek:Oznaczenia sposobów ręcznego oddziaływania na łączniki
Układy przekaźnikowe - Przekaźniki wejściowe
Rysunek:Łącznik migowy - elektryczny
Układy przekaźnikowe - Przekaźniki wejściowe
Rysunek:Pneumoelektryczny przekaźnik ciśnienia
Układy przekaźnikowe - Przekaźniki wejściowe
Rysunek:Kontaktronowy czujnik położenia tłoka siłownika - sterowany polem magnetycznym.
Układy przekaźnikowe - Czujniki
Rysunek:Symbole elektronicznych sensorów zbliżeniowych
Czujnik indukcyjny – element automatyki, reagujący na zbliżanie do jego powierzchni aktywnej (pola czujnika) metalu.
Czujnik optyczny – element automatyki, reaguje na obiekty przecinające wiązkę światła pomiędzy nadajnikiem a odbiornikiem lub na wiązkę odbitą od obiektu.
Czujnik pojemnościowy – element automatyki, reagujący na zbliżanie do jego powierzchni aktywnej (pola czujnika) dowolnego materiału (medium).
Układy przekaźnikowe - Czujniki
Rysunek:Indukcyjny sensor zbliżeniowy
Układy przekaźnikowe - Czujniki
Rysunek:Optyczny sensor zbliżeniowy
Układy przekaźnikowe - Przekaźniki pośredniczące
Przekaźniki pośredniczące
służą do przetwarzania i wzmacniania sygnałów dostarczanych przez przekaźniki wejściowe.
Rysunek:Przekaźnik pośredniczący
Układy przekaźnikowe - Przekaźniki pośredniczące
Przekaźniki pośredniczące stosuje się w celu:
uzyskania potrzebnej liczby zestyków, odpowiadających temu samemu sygnałowi wejściowemu,
przetwarzania sygnałów o małej mocy na równoważne, lecz większej mocy,
przekazywania sygnałów pomiędzy obwodami o różnych napięciach lub innych rodzajach prądu (stały - zmienny),
realizacji sprzężeń zwrotnych w przekaźnikowych układach sekwencyjnych
Układy przekaźnikowe - przekaźniki wyjściowe
Przekaźniki wyjściowe(wykonawcze)
zwane także stycznikami, przystosowane pod względem mocy do stero- wania elementami wykonawczymi np. silnikami, hamulcami, grzejnikami itp.
Przekaźniki wykonawcze są wyposażone w zestyki przystosowane do przewodzenia odpowiednio dużych prądów, niezbędnych do zasilania róż- nego rodzaju urządzeń. W celu uniknięcia powstawania łuków elektrycz- nych zwora rozwiera obwód prądu w dwóch miejscach.
Układy przekaźnikowe - przekaźniki wyjściowe
Rysunek:Przekaźnik wykonawczy (stycznik przystosowany do przewodzenia odpowiednio dużych prądów)
Układy przekaźnikowe - Notacje
Przekaźnikowe realizacje funkcji elementarnych - notacja naukowa i notacja montażowa
Układy przekaźnikowe - Notacja
Przykłady przekaźnikowej realizacje wybranych funkcji logicznych - notacja naukowa i notacja montażowa
Układy przekaźnikowe - Przykład 1
Celowość wykorzystania przekaźników pośredniczących.
Przykład 1: Zrealizować funkcję podaną w tablicy Karnaugha, z wykorzy- staniem przekaźników pośredniczących.
y = a · b + a · c + b · c · d = a · (b + c) + b · c · d (1)
Układy przekaźnikowe - Przykład 1
Rysunek:Wariant 1
Rysunek:Wariant 2 - przekaźniki pośredniczące
dr inż. Jakub Możaryn Podstawy Automatyki
Układy przekaźnikowe - Przykład 2
Przykład 1 - Zaprojektować układ sterowania wentylacją - wariant 2 (przykład 1 z wykładu 1)
Binarny sygnał wyjściowy y układu sterującego wentylacją pomieszczenia
y = 0, silnik wentylatora nie pracuje,
y = 1, silnik wentylatora pracuje. (3) jest wytwarzany na podstawie binarnych sygnałów wejściowych x1, x2 i x3z rozmieszczonych w tym pomieszczeniu przekaźników
temperatury T o jednakowym progu przełączania:
xi = 0 gdy T < Ti, xi = 1 gdy T Ti
(4)
Układy przekaźnikowe - Przykład 2
Przykład 1 - Zaprojektować układ sterowania wentylacją - wariant 2 (przykład 1 z wykładu 1)
Nr stanu x1 x2 x3 y1 y2 y3 y4
0 0 0 0 0 0 0 0
1 0 0 1 0 0 0 albo 1 0 albo 1
2 0 1 0 0 0 0 albo 1 0 albo 1
3 0 1 1 0 1 0 albo 1 1
4 1 0 0 0 0 0 albo 1 0 albo 1
5 1 0 1 0 1 0 albo 1 1
6 1 1 0 0 1 0 albo 1 1
7 1 1 1 1 1 1 1
Układy przekaźnikowe - Przykład 2
Przykład 1 - Zaprojektować układ sterowania wentylacją - wariant 2 (przykład 1 z wykładu 1)
Rysunek:Wariant 2
y = x1· x2+ x1· x3+ x2· x3= x1· (x2+ x3) + x2· x3 (5)
Układy przekaźnikowe - Przykład 2
y = x1· x2+ x1· x3+ x2· x3= x1· (x2+ x3) + x2· x3 (6)
Układy przekaźnikowe - Układ elektropneumatyczny
Układy przekaźnikowe wykorzystywane są jako część sterująca elektro- pneumatycznych i elektrohydraulicznych układów sterowania.
Oddziałują one na pneumatyczną lub hydrauliczną część wykonawczą za pośrednictwem pneumatycznych lub hydraulicznych zaworów stero- wanych elektrycznie.
Rysunek:Monostabilny zawór rozdzielający 3/2 sterowany elektrycznie
Układy przekaźnikowe - Układ elektropneumatyczny
Rysunek:Bistabilny zawór rozdzielający 5/2 sterowany elektrycznie pośrednio (ze wspomaganiem)
Układy przekaźnikowe - Układ elektropneumatyczny
Rysunek:Schemat poglądowy elektropneumatycznego układu sterowania
Układy przekaźnikowe - Układ elektropneumatyczny
Rysunek:Właściwy schemat elektropneumatycznego układu sterowania
Układy przekaźnikowe - Układ elektropneumatyczny
Rysunek:Układ do realizacji oscylacyjnych ruchów tłoka siłownika
Układy przekaźnikowe - Uproszczenia
Dowolnie złożony układ logiczny można zrealizować wykorzystując szere- gowe lub równoległe połączenia zestyków no lub nz. Takie układy przekaź- nikowe nazywają się układami szeregowo-równoległymi albo układami klasy Π.
Niekiedy możliwe jest uproszczenie układu klasy Π przez umieszczenie ze- styków pomiędzy gałęziami równoległymi. Takie układy przekaźnikowe na- zywają się układami mostkowymi albo układami klasy H. Takie działa- nie prowadzi do zmniejszenia liczby zestyków.
Przykładem układu mostkowego jest tzw. mostek elementarny.
Układy przekaźnikowe
Rysunek:Mostek elementarny i równoważny układ szeregowo - równoległy Funkcja realizowana przez mostek elementarny
y = a · c + b · d + a · e · d + b · e · c (7)
Podstawy Automatyki
Wykład 12 - Układy przekaźnikowe
dr inż. Jakub Możaryn
Instytut Automatyki i Robotyki
Warszawa, 2018
