Основные элементы и узлы систем телемеханики.
Телемеханические устройства представляют собой сложные комплексы, состоящие из отдельных функциональных узлов, блоков и аппаратов, связанных в единую электрическую схему.
Телемеханическая аппаратура, выпускавшаяся отечественной промышленностью до 60-х годов комплектовалась в основном из релейно-контактных электромеханических элементов. Наиболее широкое распространение среди них получили электромагнитные реле постоянного тока, нейтральные и поляризованные, шаговые искатели различных типов.
Релейно-контактная аппаратура позволяет легко реализовать разнообразные функции в устройствах телемеханики, такие, например, как переключение различных цепей, формирование и усиление импульсных сигналов, элементарные логические функции, создание временных задержек, разделение электрических цепей и др. Опыт эксплуатации телемеханических систем с релейно-контактной аппаратурой показал, что они при соответствующем обслуживании вполне надежно работают, хорошо контролируются, сравнительно удобны в эксплуатации. Схемы, построенные на релейно-контактной аппарату, ре, достаточно просты и четки.
В то же время релейно-контактная аппаратура обладает рядом существенных недостатков, с одной стороны, препятствующих совершенствованию характеристик телемеханических устройств, а с другой — требующую постоянного наблюдения за ее состоянием и тщательно го обслуживания. Такая аппаратура вследствие наличие в ней подвижных частей и контактов требует индивидуальной регулировки, имеет ограниченное быстродействие, характеризуется относительно невысокой максимально допустимой частотой переключений, имеет значительные размеры и массу, потребляет больше энергии, недостаточно вибростойка, предъявляет высоки, требования к среде, в которой она работает, требует постоянного поведения профилактических мероприятий.
В баллоне расположены контактные язычки из пермаллоя, покрытые металлом с высокой электропроводностью. При прохождении тока по катушке возникает магнитный поток, под воздействием которого сближаются контакты, замыкающие электрическую цепь.
В связи с бурным развитием автоматики, полупроводниковой техники и радиоэлектроники релейно-контактная аппаратура и в устройствах телемеханики все больше вытесняется бесконтактными элементами. Бесконтактные элементы обладают значительно большим сроком службы, высокой скоростью переключения, повышенной надежностью, небольшими размерами и массой, потребляют незначительное количество энергии, требуют меньшего, но в то же время более квалифицированного, обслуживания, могут работать во влажных и запыленных местах, агрессивных средах и достаточно вибростойки.
Из бесконтактных элементов в устройствах телемеханики наиболее широко применяются полупроводниковые диоды и триоды (транзисторы), магнитные элементы с прямоугольной петлей гистерезиса и магнитные усилители.
Для создания некоторых типов телемеханических устройств на базе отдельных бесконтактных элементов разработаны специальные субблоки, или модули, каждый из которых выполняет одну или несколько логических, переключательных, импульсных и других функций. Таким набором субблоков является система «Спектр», положенная в основу группы телемеханических устройств, выпускаемых заводом телемеханической аппаратуры (г. Нальчик). Дальнейшим совершенствованием элементной базы устройств телемеханики является использование микроэлектроники, например интегральных микросхем. Интегральные схемы представляют собой комплекс устройств, объединяющий в полном блоке несколько функциональных устройств (генератор импульсов, усилитель и т. п.). На интегральных микросхемах построены агрегатные средства телемеханической техники (АСТТ).
В настоящей книге электромеханические и бесконтактные элементы подробно не рассматриваются. Необходимые сведения об этих элементах и аппаратуре с их применением можно найти в специальной литературе.
Основными узлами устройств телемеханики являются генераторы импульсов, распределители, шифраторы и
дешифраторы, а в устройствах телеизмерения, кроме то. го, датчики и преобразователи. Назначение и функции некоторых из этих узлов рассмотрены ниже. Чтобы иметь представление о различных способах реализации этих узлов на базе как контактных, так и бесконтактных элементов, далее приведены примеры выполнения основных функциональных узлов телемеханических устройств, даны соответствующие пояснения.
Особое значение в устройствах телемеханики имеют так называемые защитные узлы. С помощью этих узлов обеспечиваются электрическая защита оборудования защита устройств от различных сбоев в работе, от помех, вызывающих искажение передаваемых сигналов и команд, а также контроль за состоянием и работа функциональных узлов устройства и каналов связи.
Рис. 5. Двухрелейный генератор импульсов.
а — принципиальная схема; б — временная диаграмма импульсов;
Генераторы импульсов.
Назначение генераторов импульсов в устройствах телемеханики состоит в образовании серии импульсов, передаваемых в линии связи между полукомплектами устройства.
Релейно-контактные генераторы импульсов представляют собой устройства, собранные из электромагнитные реле. Наиболее элементарными являются генераторы построенные на двух реле. Такие генераторы принято называть «пульс-парами».
Через размыкающий контакт реле 3/7 подается на обмотку реле /Я и последнее срабатывает; через его замыкающий контакт получает питание обмотка реле 2/7, которое, срабатывая, своими размыкающими контактами, во-первых, обрывает цепь питания линии связи, нормально обтекаемой током, а, во-вторых, обесточивает реле /77. Реле /Я, отпадая, обрывает питание обмотки реле 2П, что приводит схему в исходное положение. Таким образом, в линии связи образуется серия пауз и импульсов тока.
На временной диаграмме (рис. 5,6) стрелками показана последовательность срабатывания элементов схемы.
В схемах устройств телемеханики генератор импульсов содержит специальные элементы, которые образуют в серии импульсный избирающий признак (например, удлиненную паузу или импульс), соответствующий определенной команде или положению объекта. Применяя в схемах пульс-пары реле с выдержкой времени, можно регулировать длительность импульса или паузы.
В качестве примера рассмотрим работу еще одной схемы генератора импульсов (рис. 6), используемой в телемеханическом устройстве УТМ-1. Схема состоит из пульс-пары (реле /Я и 2/7); дополнительного реле Д, имеющего выдержку времени на отпускание; кнопок управления: объектных КУ и общей пусковой КП для устройства телемеханики; шагового искателя ШИ.
Когда устройство находится в работе (кнопка КП нажата), по цепи плюс — ламель ШИ-1 — кнопка КП — обмотка реле 1П — минус подается питание на реле /Я пульс-пары. Это реле, срабатывая, во-первых, разрывает цепь питания обмотки реле 2П, ранее обтекавшейся током по цепи: плюс — размыкающий контакт реле /Я— размыкающий контакт реле Д — обмотка реле 2П — минус, и, во-вторых, подготовляет к срабатыванию реле Д. При нажатии пусковой кнопки КП запускается в работу также шаговый искатель ШИ (обмотка ШИ на рис. 6 не показана), щетки которого начинают переходить с одной ламели на другую. При переходе щетки ШИ-1 с ламели 0 на ламель / обесточивается реле /Я, так как реле 2П отпущено и, следовательно, его замыкающий контакт в цепи ШИ-1 — обмотка реле /Я разомкнут. Реле /Я, отпадая, включает реле 2П. Последнее, замыкая свой контакт в цепи обмотки реле /Я, вновь включает это реле, и, таким образом, в линию
Связи через замыкающий контакт реле 2П будет поступать импульсная серия.
При нажатии ключа управления КУ (например, ключа 1КУ, соответствующего ламели 2 ШИ-Н) в момент когда щетка ШИ-П попадает на ламель 2, при включен ном реле 1П срабатывает реле 2П. Такая задержу обеспечивает поступление в линию связи удлиненна паузы, соответствующей выбранному объекту.
Бесконтактные генераторы импульсов представляю) собой различные переключающиеся схемы, построении на полупроводниковых элементах или магнитных элементах с прямоугольной петлей гистерезиса.
Рис. 6. Релейный генератор импульсов.
Основными достоинствами бесконтактных генераторов по сравнению с релейно-контактными являются не ограниченное число срабатываний, строгое постоянстве параметра импульсов при изменениях в широких пределах напряжения питания и температуры окружающей воздуха, практически мгновенный переход из нерабочего режима в рабочий и наоборот.
Схемы бесконтактных генераторов импульсов (мультивибраторы, триггеры и т. п.) достаточно хорошо описаны в технической литературе по электронике и теле механике, поэтому рассматривать их подробно в настоящей книге нецелесообразно.
