Egyszerű megoldások gyakori feladatokhoz II.
Fázisválasztó biztonsági időzítéssel és automatikus hideg RESET – „lefagyás” utáni újraindítás
2014/4. lapszám | Porempovics József | 7314 |
Figylem! Ez a cikk 10 éve frissült utoljára. A benne szereplő információk mára aktualitásukat veszíthették, valamint a tartalom helyenként hiányos lehet (képek, táblázatok stb.).
A cikksorozat második részében folytatjuk a diszkrét vezérlőeszközökkel megoldható, viszonylag egyszerű feladatok kapcsolási rajzainak bemutatását. A megoldások legtöbbször konkrét problémákhoz készültek, de kis továbbgondolással és a logikai folyamatok módosításával más feladatokhoz is jól jöhetnek, mint ötletadó kiindulási pontok.
Automatikus fázisválasztó biztonsági időzítéssel
Automatikus hideg RESET – „lefagyás” utáni újraindítás
A fáziskiesés nem csak a háromfázisú motorok, berendezések műszaki problémája, hanem az egy fázissal működő otthoni elektromos eszközöket használók gondja is, amikor éppen munka, tévézés, tanulás vagy olvasás, tehát a mindennapi tevékenység során következik be áramszünet. Előfordulhat az az eset is, amikor a hálózat egyik fázisa jobban van terhelve, ezért esetleg nem bír két háztartási gépet egyszerre működtetni, így a második készülék bekapcsolásakor lekapacsol az adott fázis kismegszakítója. Szerencsés esetben három fázis áll rendelkezésre a lakásban, még szerencsésebb esetben a villamos hálózat kiépítésénél gondoltak a fázisok praktikus szétosztására, így ha csak egy fázis szűnik meg, nem marad a ház teljesen áram nélkül.
Az 1. ábrán látható egyszerű vezérlés kiválasztja a még feszültséggel rendelkező fázisvezetőt, és rákapcsolja azt a kimenetére kötött fogyasztókra. A megoldás elsősorban világításhoz javasolt, alkalmazhatósága kérdéses számítógép és más mikroelektronikai készülék üzemeltetésénél, ha nincs szünetmentes tápfeszültség-ellátás. Persze, ha nincs szünetmentes táp egy asztali számítógépen, és áramszünet következik be munka közben, akkor nincs sok lehetőség a munka folytatására és a dokumentumok mentésére.
A fázisválasztó annyiban tudja megoldani a problémát, hogy újra lesz feszültség a konnektorban, és bekapcsolás után, az addig mentett dokumentumokkal folytatható a munka. A fázisok átkapcsolása – főleg a mikroelektronikai készülékek miatt (ez lehet pl. mosógép is) időrelékkel biztosított késleltetéssel történik. A késleltetési idő alatt a készülékek elektronikái alaphelyzetbe tudnak állni (pl. kisülnek a belső tápok kondenzátorai, a memória rendesen törlődik), így az új fázis rákapcsolásakor egy korrekt „RESET” folyamat indulhat el a helyes bekapcsolás érdekében.
Ha csak világításhoz van használva, akkor rövidíthetők a késleltetések. Az időrelék és az általuk biztosított késleltetések teljes kihagyása azért nem javasolt, mert az átkapcsolást végző modulrelék több érintkezővel rendelkeznek, és a kontaktusok nyitása/ zárása nem valószínű, hogy egy relében is teljesen azonos idő alatt történik meg. melynek következtében, ha csak egy nagyon rövid időre is, de fázisok találkozhatnának. Az időreléknek köszönhetően az átkapcsolások között a beállított időzítésnek megfelelő időtartamú szünet lesz.
Az időrelék, ha multifunkciósok is, az egyik alapfunkcióban működnek (2. ábra), vagyis tápfeszültségre induló meghúzás-késleltetők (bekapcsolás-késleltetők), tehát a tápfeszültség megjelenésekor a relé még nem húz be, csak a beállított időzítés indul el. Az idő leteltekor behúz a kimeneti relé, és behúzva marad, amíg tápfeszültséget kap az eszköz. Modulreléként csak olyan, három váltóérintkezővel rendelkező eszköz jöhet számításba, amelyik alkalmas három fázis kapcsolására is (ezt általában az adatlapok tartalmazzák).
A kapcsolás működése az 1. ábra alapján a következő:
- Alapfázisként az L1 pontra bekötött potenciál szolgál, így ha minden fázis jelen van, akkor az L1 pont feszültsége kapcsolódik a kimenetre. L1 után az L2, majd az L3 pontra csatlakoztatott fázisok feszültségei kapcsolódnak a kimenetre az elsőbbségi sorrend szerint.
- Az L1 fázis jelenlétekor a VS-1 modulrelé meghúz, bontja az L2 és L3 fázisok áramköreit, és indítja az első időrelét. Az időzítés letelte után meghúz a kimeneti relé, és rákacsolja a kimenetre az L1 fázis feszültségét. Ugyanez játszódik le akkor is, ha mindhárom fázis kiesése (teljes áramszünet) után helyreáll a hálózat – kis késleltetéssel kapcsolódik a feszültség a fázisválasztóra csatlakoztatott fogyasztókra.
- Az L1 megszűnésekor a VS-1 modulrelé elenged, VS-2 behúz az L2 pontról kapott feszültség hatására. Bontja az L3 áramkörét, és indítja a második fokozat időreléjét, mely az időzítés után rákapcsolja L2 pont feszültségét a kimenetre.
- Ha L1 és L2 fázisok is kiesnek, akkor VS-1 és VS-2 nem kap feszültséget, ezért nyugalmi állapotban vannak, így VS-2 nyugalmi érintkezőjén keresztül tápfeszültséget kap a harmadik időrelé, ami az időzítés után az L3 pont feszültségét kapcsolja a kimenetre.
Természetesen, ha az L1 pont feszültsége jelen van, akkor a VS-1 modulrelének köszönhetően az L2 és az L3 pontok állapota nem befolyásolja a működést. A fázisválasztó alkalmazásánál figyelembe kell venni, hogy az átkapcsolással egy másik fázis feszültsége fog megjelenni a kimenetre csatlakoztatott fogyasztón, ezért amennyiben vezérelt eszközök is vannak a rendszer kimenetére bekötve (pl. időrelé „S” pontról vezérelve), és ott valamelyik fázis feszültségével történik a vezérlőjel kiadása, akkor a vezérlőjel is a fázisválasztó kimenetéről kerüljön lecsatlakoztatásra.
Így maradhatnak azonosak a potenciálok. A második kapcsolási rajz programozott, programozható rendszerek „lefagyás” utáni külső újraindítását teszi lehetővé diszkrét vezérlőeszközökkel, időrelékkel (3. ábra). Tulajdonképpen az egyébként kézzel kezdeményezett hideg „RESET” kiváltása valósul meg automatikus hideg „RESET” indításként. Főleg akkor jöhet jól, ha a programozott rendszert felügyelet nélkül hagyva előfordul egy-egy „kiakadás”, aminek a hibakeresés során nem található egyértelmű oka. A rendszer így legalább megpróbál újraindulni, amit esetleg naplóz, melynek tartalmából következtetni lehet az esetleges hiba okokra. A hiba kijavítása után nincs is szükség az áramkörre, de biztonsági okokból akár benn is maradhat.
A 3. ábrán láthatóan jó néhány, konkrétan 4 db időrelé végzi el a leírt műveletet. Az időrelék különböző funkciókban működnek, melyek folyamatdiagramjai az időrelék alatt láthatók. A folyamat lényege, hogy a programozott rendszer – amennyiben működik – saját programjában előre beállított időnként kiad egy-egy impulzust, amit a 3. ábra szerinti vezérlés fogad az impulzus bemenetén.
A működés tehát a következő, ha a programozott rendszer üzemképes
Az impulzus-bemenetre érkező feszültségimpulzust az 1-es számú időrelé „S” bemenete fogadja. Az 1-es számú időrelé állandó tápfeszültséget kap, kimenete az impulzus megjelenésekor (felfutó él) meghúz, ezzel feszültséget kapcsol a vezérlés kimenetére, vagyis magára a programozott rendszerre. Az impulzus megszűnésekor (lefutó él) indul az 1-es időrelé elengedés-késleltetése. Amennyiben a programozott rendszer jól működik, akkor a késleltetési időn belül az 1-es időrelé „S” bemenete újabb impulzust kap, melynek eredményeként újraindul az elengedés-késleltetés időzítése – tehát a kimeneten nincs változás, az 1-es relé behúzott állapotban marad, amíg az impulzusok időben érkeznek, így a rendszer folyamatosan megkapja a tápfeszültséget. A többi időrelének nincs feladata, ha jól működik a rendszer.
A másik három időrelének „lefagyáskor” van fontos szerepe
Ha nem érkezik a rendszer felől impulzus, akkor feltételezhető, hogy a rendszer kiakadt, leállt, hiszen nem hajtja végre a figyelt műveletet sem. Az 1-es időrelé elengedés-késleltetési ideje lejár, ezért kimeneti reléje bontja a rendszer tápfeszültségét, egyúttal tápfeszültség-bemenetéről indítja a 2-es időrelé meghúzás-késleltetés funkcióját. A 2-es időzítés letelte után meghúz a 2-es kimeneti reléje, és tápfeszültséget ad a 3-as számú időrelének. A 3-as időrelé azonnal meghúz, és tápfeszültséget ad a kimenetre, vagyis a programozott rendszert újraindítja. Látható, hogy a leállás utáni tápfeszültség-lekapcsolás (1-es időrelé késleltetése) és a visszakapcsolás közötti időtartamot a 2-es időrelé késleltetési ideje adja, aminek elégnek kell lennie ahhoz, hogy a programozott rendszer mikroelektronikai áramkörei alapállapotba kerüljenek, és ebből az állapotból tudjanak majd újraindulni.
Ha az újraindítás eredményes, akkor az impulzus-bemeneten újra megjelennek a programozott rendszer által generált impulzusok, és az 1-es időrelé ismét behúz – a rendszer üzemképes, jól működik. A 2-es és így a 3-as időrelé tápfeszültsége is megszűnik. A 3-as időrelé kicsit speciálisabb a többinél, mert az elengedés-késleltetés időzítése a tápfeszültség megszűnése után indul el. Ezért kicsit késleltetve kapcsolja ki a kimeneti reléjét – éppen annyi késleltetéssel, amennyivel elég ideig tud átmeneti tápfeszültséget biztosítani ahhoz, hogy a programozott rendszer fel tudjon éledni, és elkezdje kiadni a jelző impulzusokat, ami után már az 1-es időrelé veszi át a tápellátó funkciót.
Kezdje a rajzoknál
A szöveges leírások talán kicsit bonyolultnak tűnnek, ezért javaslom, hogy a kapcsolási rajz megfejtésével kezdje, aki ki szeretné hámozni a működést, és ha valami nem ugrik be azonnal, akkor olvasson bele újra a leírásba. Az itt ismertetett feladatokat bizonyára más módszerekkel, eszközökkel is meg lehet oldani. Például egy mikrovezérlőbe töltött program egy relékimenettel kis méretben adhat olcsó és megbízható megoldást sok hasonló feladatra – de nincs ilyen eszköz forgalomban, meg egyébként is jól jön néha egy kis „agyalás”, és talán egy igazi, vérbeli szakinak élvezetesebb „játék” ez, mint egy keresztrejtvény. Jó agytornát!
Ha a programozott rendszer mégsem éledne fel az első ilyen próbára, akkor a 2-es és így a 3-as időrelé továbbra is tápfeszültséget kap, kimeneti reléik behúzott állapotban vannak, tehát állandó tápfeszültséget kap a figyelt rendszer is. Az aszimmetrikus ütemadó ebben az esetben lép működésbe. Kimeneti reléje viszonylag hosszabb ideig szünettel, alapállapottal kezd, hogy megadjuk a lehetőséget az első újraindítás sikerének. Ha ez nem jön össze, akkor a második ütem már az ütemadó reléjének rövid idejű meghúzása lesz, ami az 1-es időrelét ugyanúgy indítja, mintha azt a jól működő programozott rendszer tenné. Az 1-es időrelé azonnal behúz, és tápfeszültséget ad a rendszernek, ugyanakkor elveszi a tápot a 2-es és 3-as időrelétől. A 3-as időrelé késleltetése még tart – az 1-es időrelével párhuzamosan kapcsolják a tápfeszültséget a kimenetre.
Ha nem éled fel a rendszer, tehát nem jön jelző impulzus, akkor elölről kezdődik az egész újraindítási folyamat, és kis idő után ez a kis vezérlés ismét automatikusan megpróbálja újraéleszteni a rendszert.
Az időrelék időzítéseit az adott rendszerhez igazítottan kell beállítani, javasolt beépítés előtt minden lehetséges működési variációt asztalon bekötve tesztelni, és ennek megfelelően finomítani a beállításokat. A programozott rendszer által kiadandó impulzusjel hosszát és ciklusidejét is össze kell hangolni a vezérlővel.
ReléVezérléstechnikaVillanyszerelés
