5. Специальные элементы и устройства в системах автоматического управления
5.1. Электронные коммутаторы
Электронные коммутаторы можно условно разделить на коммутаторы силовые и коммутаторы сигналов управления систем автоматического управления.
Электронные коммутаторы сигналов САУ.
Коммутатором называется устройство, предназначенное для выбора и подключения одного из многих входов (выходов) только к одному выходу (входу). Любой из ключей рис. 26 может быть замкнут по команде со схемы управления, подсоединяя тем самым выбранную входную цепь к выходу схемы. Схемой управления может быть регистр, распределитель, дешифратор или иное устройство, поочередно выдающее сигналы для подключения входов, число которых не ограничено.
К1, К2,÷Кi – электронные ключи (число их не ограничено).
Рис. 26. Схема коммутатора.
В системах САУ применяют коммутаторы с последовательные или с поочередным опросом, т. е. после первого входа подключается второй, затем третий и т. д. Однако входы могут, подключатся и не поочередно. Электронные коммутаторы применяют в САУ в качестве коммутаторов выходных сигналов датчиков для передачи их на расстояние и уплотнение канала связи, преобразование параллельного кода в последовательный код и наоборот. В телемеханике коммутаторы используют для различных целей, например в многоканальных кодоимпульсных систем телеизмерений для поочередного подключения измеряемых величин к АЦП.
В настоящее время промышленностью выпускаются коммутаторы в интегральном исполнении. Серия микросхем типа К155 (К155КП10 – коммутатор на восемь каналов). Иногда в справочной литературе микросхемы К155КП называют мультиплексоры. В качестве коммутаторов в электронных устройствах САУ применяют еще и дешифраторы на микросхемах различных серий, например К155ИД1, К564ИД5 и другие.
Силовые электронные коммутаторы, в основном применяют для управления силовыми исполнительными органами, например электропривод главного движения металлорежущих станков, для включения электромагнитных муфт и т. д.
Силовые коммутаторы могут быть собраны на тиристорах или на транзисторах, управляемые специальной схемой и используются для управления электродвигателями на переменном или постоянном токе. Сейчас промышленностью выпускают разнообразные силовые коммутаторы в интегральном исполнении.
Все чаще в САУ применяют микросхемы зарубежного производства рассчитанные на коммутацию различной мощности как активной, так и реактивной.
Например, серия силовых приборов фирмы «Mitsubishi». Микросхема CM50TF-12H-T применяется в управляемом выпрямителе для привода на постоянном токе или для преобразования постоянного тока в трехфазный для привода на трехфазном переменном токе мощностью до 3,7 кВт. На рис. 27 представлена электронная схема микросхемы CM50TF-12H-T. Микросхема собрана на силовых полевых транзисторах, которые вытесняют тиристоры и биполярные транзисторы. С использованием новых технологий удалось создать высоковольтные (1200÷4000В) полевые транзисторы на токи превышающие 1400÷2000А. Они обладают очень малым проходным сопротивлением в открытом состоянии.
Р – вход(выход) плюс; N – вход (выход) минус; U, V, W – вход (выход) трехфазного напряжения.
Рис. 27. Электронная схема микросхемы CM50TF-12H-T.
Фирмой «Mitsubishi» разработаны и выпускаются серийно специализированные интеллектуальные силовые модули серии DIP. Одна из микросхем, например PS12308-PM1,2,3,4 представляет собой высоконадежный и экономичный регулятор для привода трехфазных электродвигателей переменного тока (380В). Они применяются в устройствах промышленной автоматики, преобразователи электроэнергии и т. д.