Электрические аппараты автоматического управления - Конструкции ЭЛД

В настоящее время имеются различные конструкции элементов логического действия: на полупроводниковых диодах, триодах и магнитных элементах. Однако в схемах автоматического управления преимущественное распространение получили магнитные логические элементы (ЭЛМ).

Магнитные логические элементы серии ЭЛМ предназначены для работы в электрических схемах автоматического управления в качестве промежуточных элементов, выполняющих различные операции для получения нужной программы управления исполнительным органом.
Логические элементы выполняют только такие операции, результатом которых являются выходные сигналы «да» или «нет». Они не могут передавать изменений амплитуды какой-либо величины, соединять или разрывать электрические цепи. Выходные сигналы этих элементов не могут быть модулированы каким-нибудь входным сигналом. Магнитные логические элементы могут заменять контактные реле только при выполнении ими логических функций. Магнитные логические элементы применяются в большинстве случаев для сигнализации, блокировки, автоматического и программного управления в автоматических схемах управления, для автоматического управления сверлильными, расточными, фрезерными, токарными, шлифовальными станками, автоматическими линиями, непрерывными станками холодной прокатки, конвейерами, программного управления механизмами реверсивных обжимных станков, автоматического управления доменными и сталеплавильными процессами и др.
Из ЭЛМ можно создать стандартные блоки, выполняющие определенные логические операции.
В табл. 9.12 приведен перечень основных логических функций, выполняемых ЭЛМ.
Табл. 9.12. Функции, выполняемые ЭЛМ

Элемент «И» имеет несколько входов и один выход.
Элемент «ИЛИ» также имеет несколько входов и один выход.
Элемент «НЕ» (НЕТ) имеет один вход и один выход.
Элемент «Память» имеет два входа и характеризуется тем, что при подаче сигнала на первый вход появляется сигнал на выходе и остается там после снятия сигнала с этого входа. Для снятия сигнала с выхода необходимо подать хотя бы кратковременно сигнал на второй вход. Таким образом, «Память» ЭЛМ является эквивалентом поляризованного реле и реле с самоблокировкой. На рис. 9.64 представлены: а — функциональная схема ЭЛД «Память», и б — его релейный эквивалент.

Элемент «Задержка», именуемый иногда элементом «Время», может иметь различные исполнения, аналогичные выдержке времени на включение, т. е. когда сигнал на выходе появляется с определенной задержкой после подачи сигнала на вход, но снимается одновременно со снятием сигнала на выходе. Может быть и так, что сигнал появляется без запаздывания, а снимается с некоторым запозданием, что имеет место при наличии выдержки времени на отключение.
ЭЛМ «Задержка» имеет основное исполнение, соответствующее реле с выдержкой времени при включении. Выдержка на отключение получается на основном элементе «Задержка» с добавлением элемента «НЕ» (НЕТ).
Функциональная схема ЭЛМ «Задержка» представлена на рис. 9.65, где показан элемент задержки на включение. Элемент может иметь несколько входов с различным временем задержки.
Магнитные логические элементы работают по принципу быстродействующих магнитных усилителей (см. рис. 9.27), их сердечники имеют форму тороида и выполняются из пермалоя, который имеет петлю гистерезиса, близкую к прямоугольной (см. рис. 9.28).
Для создания систем управления, кроме ЭЛМ, необходимо иметь входные и выходные устройства. Входные устройства включают в себя датчики сигналов и входные трансформаторы.
Датчики сигналов — это кнопки или путевые выключатели и переключатели, контактные и бесконтактные. Выходные устройства включают в себя исполнительные органы и усилители. Исполнительными органами чаще всего служат контакторы. Типы магнитных логических элементов приведены в табл. 9.13. Элементы типа ЭЛМ-13, ЭЛМ-23; ЭЛМ-31/03 имеют две модификации, отличающиеся быстродействием.
Первая модификация, обозначаемая ЭЛМн (нормальная), имеет скорость переключения порядка 1—1,5 периода на элемент и может не реагировать на сигнал, длительность которого не превышает одного однополупериодного импульса.
Табл. 9.13. Магнитные логические элементы

Вторая модификация, обозначаемая ЭЛМб (быстродействующая), имеет скорость переключения порядка 0,5 периода на элемент.
Элемент ЭЛМб имеет в среднем на один вентиль больше, чем ЭЛМн, и допускает меньшие колебания напряжения питания в сторону уменьшения или теряет при этом быстродействие. Для всех логических схем управления следует применять ЭЛМн, так как они более надежны, а их небыстродействие является положительным свойством, например, при кратковременных импульсах помехи.
ЭЛМб следует применять только в тех случаях, когда в логической схеме управления нужно, чтобы через цепочку элементов проходил один импульс без искажения с задержкой на такт после каждого логического элемента. Это бывает нужным, например,
при составлении на логических элементах какой-либо вычислительной схемы: счетчиков, сумматоров и т. д.
Логический повторитель (рис. 9.66) не выполняет никаких логических функций и предназначен только для задержки на такт (полупериод) выходного сигнала. Каждый логический элемент заключен в коробку из пластмассы. Все детали элемента (сердечник, полупроводниковые диоды и сопротивления) после монтажа заливаются компаундной массой.

Элементы имеют такие обозначения.
ЭЛМ — элементы логические магнитные.
Первая цифра обозначает функции согласно табл. 9.14, вторая — количество входов элемента.
А — дополнительные входы.
Б — входной трансформатор.
Т — трансформатор питания. Предыдущая цифра, например 100, обозначает количество элементов, которое может питать трансформатор.
Д — делитель напряжения.
П — приставка к ЭЛМб, ЭЛМ-23, ЭЛМ-51.
Элементы типа ЭЛМ-13, ЭЛМ-12/31, ЭЛМ-23, ЭЛМ-31/03, ЭЛМ-43 состоят из тороидального сердечника, диодов и сопротивлений. Элементы типа ЭЛМ-АЗ, ЭЛМ-Д, ЭЛМ-УС, ЭЛМ-П4 сердечника не имеют. Элементы типа ЭЛМ-51 имеют два сердечника и помещаются в пластмассовую коробку по объему в два раза большую. Все элементы имеют германиевые плоскостные диоды типа Д7Г
В настоящее время промышленностью выпускаются элементы логического действия серии ЭЛМ-400. Работают они при частоте тока 400 гц, что резко сокращает их габариты, вес и стоимость.

Табл. 9.14. Технические данные магнитных логических элементов