Scheme practice de relee

SCHEME PRACTICE DE RELEE

Pe principiul releului lucreaza mai multe circuite cu aplicatii practice care folosesc elemente fotosensibile:

circuitul de separare galvanica;

circuitul supraveghetor de flacara;

bariere optice.

1. Circuitul de separare galvanica

uneori este necesar de a separa galvanic doua circuite electrice in care cel care primeste o comanda de la celalalt, il poate perturba pe acesta din urma. In acest sens, prin incapsularea unui LED si a unui element fotosensibil la un loc se obtin optocuploare. Acestea sunt, cel mai adesea, cu fototranzistoare si fototiristoare.

In figura 19 este prezentat un model de actionare a unui tiristor cu un optocuplor.

+ E

R_C1 R_C2

T

R R

R Tr

T₁

V_i

D FT

Fig. 19. Schema de principiu a actionarii unui tiristor, cu separare galvanica a etajelor

In lipsa tensiunii pe intrare dioda D nu lumineaza si fototranzistorul FT este blocat, iar tranzistorul T₁ este saturat. La aparitia unui impuls pe intrare, prin lumina creata de dioda, se satureaza fototranzistorul si se blocheaza T₁, aparand tensiune pe transformatorul Tr si deci si la poarta tiristorului T. la caderea impulsului din intrare va dispare si tensiunea pe poarta tiristorului.

Se observa ca in acest circuit, pana la dioda avem partea ce produce fluxul luminos, iar de la fototranzistor inainte avem un releu fotoelectric de actionare a tiristorului.

Circuitele sunt foarte utile si se intalnesc adesea in circuitele numerice de comanda ale diferitelor elemente de executie ale masinilor unelte.

2. Circuitul supraveghetor de flacara

In prezent se intalnesc tot mai multe instalatii ce lucreaza cu foc, dotate cu astfel de supraveghetoare de flacara.

Presupunand o incinta unde focul este intretinut de gaze naturale, la care flacara s-a stins, releul supraveghetor are rolul de a opri automat alimentarea cu gaze pentru a evita o eventuala explozie la reaprinderea focului.

Folosind un element fotovoltaic sensibil in domeniul rosu inchis si infrarosu (poate fi chiar o fotodioda nepolarizata) se poate obtine un astfel de detector de flacara (fig. 20).

R_f

-

+

U_e C

+

i_Φ - U₀

U_p

Fig. 20 Schema de principiu a unui releu fotoelectric supraveghetor de flacara

Avand in vedere curentul foarte mic debitat de fotodioda, am ales ca sarcina a acestuia intrarea unui amplificator operational care este de impedanta foarte mare. Practic, in acest circuit deosebim trei nivele distincte:

primul nivel este convertorul opto-electric format numai din fotodioda care va emite un curent, i_Φ, proportional cu fluxul luminos:

al doilea nivel este convertorul curent-tensiune realizat cu ajutorul amplificatorului operational

al treilea nivel este practic un comparator de nivel care declanseaza la un anumit nivel (ce poate fi reglat).

Regland tensiunea de prag, U_p, putem regla bascularea comparatorului C la nivele diferite ale fluxului luminos.

Bariere optice

Sub denumirea de bariere optice sunt cunoscute instalatiile care au ca scop sesizarea interpunerii unui obiect in calea lumini directionate. Acestea au in componenta doua parti principale:

- emitatorul - circuitul care creeaza un tren de impulsuri cu care se alimenteaza o sursa luminoasa;

- receptorul - circuitul care capteaza informatia luminoasa decodificand-o intr-un anumit fel.

Pentru o distanta mai mare intre emitator si receptor se poate folosi un circuit ca in figura 21 la care elementele optice sunt de infrarosu (IR).

+E₂

+E₁

R₂

R₁ I

LED

FT

iesire

Emitator Receptor

Fig. 21. Bariera optica cu raze infrarosii

Impulsurile de perioada T₀, sunt transmise prin LED sub forma de raze infrarosii si detectate de fototranzistorul FT. In colectorul acestuia vom regasi aceste impulsuri ce declanseaza permanent circuitul basculant monostabil (CBM) in starea instabila, astfel ca la iesire vom regasi permanent aceasta stare (CBM are un timp de intarziere mai mare decat perioada impulsurilor receptionate).

Daca un obiect se interpune in calea fasciculului de raze IR, fototranzistorul se blocheaza si la intrare in CBM vom avea un timp mai indelungat ca timpul de intarziere al acestuia (T) si astfel CBM va trece in starea 0 la iesire (stare stabila). Eroarea, referitoare la timpul de declansare a acestei bariere optice, este T secunde. Din acest motiv se constata indeplinirea conditiei:

T > T₀

Dar trebuia ca T sa fie aproape de T₀ pentru a nu intarzia prea mult declansarea semnalului de comanda.

In cazul in care distanta intre emitator si receptor este scurta si se doreste sa se depisteze si sensul de deplasare al obiectului care trece prin aceasta bariera, pot fi folosite doua (sau mai multe) bariere de tipul celei din fig. 21, iar apoi prin decodificarea logica a iesirilor acestora, se obtine si informatia despre sens.

Presupunem o schema de principiu pentru o astfel de bariera optica, dar mai simpla (fig. 22), care lucreaza in felul urmator: nefiind obiect in calea celor doua fascicule, fototranzistoarele A si B sunt iluminate si deci saturate, facand sa scurtcircuiteze cele doua rezistoare dintre colector si emitor. Potentialul stabilit la punctul media 0 se va regla la V^- = 0 si atunci, la iesirea AO, va fi V₀ = 0. daca obiectul se deplaseaza de la A la B, atunci fototranzistorul A este blocat primul si V^- devine negativa, la iesire V₀ devenind pozitiva. La deplasarea in continuare se blocheaza si B, si tensiunea de iesire redevine V₀ = 0.

Deplasandu-se inca, se satureaza A, tensiunea la intrarea AO devenind pozitiva, rezulta la iesire V₀ negativa si, la iesirea completa din bariera a obiectului, ambele tranzistoare sunt saturate si tensiunile iarasi sunt nule. La deplasarea inversa procesele sunt inverse.

Concluzia este ca la ambele deplasari se obtin doua semialternante (este bine sa fie cu crestere cat mai rapida (aproape dreptunghiulare), dar la trecerea in sensul A→B prima este semialternanta pozitiva, dar la sensul B→A, prima este semialternanta negativa. Mai departe pot fi prelucrate in diferite moduri. Spre exemplu, putem detecta fronturile pozitive care pentru sensul A→B sunt doua impulsuri, iar pentru sensul B→A este un singur impuls. Si apoi se poate obtine orice prelucrare numerica.

+E

V₀

R

A A→B

R 0 t

V^-

u 0 ¯ iesire

AO V₀

R +

V₀

B

R A→B

t

-E

Utilitatea barierelor optice este foarte mare daca ne gandim la aplicatiile acestora. La masinile unelte, spre exemplu, masini de perforat sau piese de stantat este obligatorie folosirea barierelor optice astfel ca masina nu poate lucra atata  timp cat operatorul este apropiat de locul periculos. La productia de foarte mare serie cantitatile sunt numarate automat folosind aceste bariere optice, si inca ar mai fi multe exemple.

BIBLIOGRAFIE

SERGIU CALIN

"Aparate, echipamente si instalatii de electronica  industriala" Editura didactica si pedagogica Bucuresti 199

I. C. BOGHITOIU

Electronica peste tot Editura Albatros Bucuresti 1976.

EMIL DANILA

"Electronica industriala" Editura Didactica si Pedagogica Bucuresti 1969