Оптроны – современные приборы управления. Часть 4

Оптроны обладают полезным свойством – наличием на входе светодиода. Светодиод пропускает ток только в одном направлении, используя это можно строить простые схемы декодеров сигналов. Например, при использовании решения описываемого далее на основе оптронов можно разработать простую схему, решающую задачу декодирования и при этом схему, включающую минимальное количество компонентов. По кабелю из трёх проводов можно передать питание датчику и принимать два сигнала. Особенно актуально это решение в случаях, когда кабель проложен, и заменить его невозможно.

Датчик передает информацию о перемещении и направлении перемещения. Импульс с выхода датчика говорит о перемещении, а полярность напряжения импульса о направлении перемещения. На принимающей стороне обрабатывается информация о перемещении. По частоте импульсов можно судить о скорости перемещения. Полярность импульсов оценивается принимающим контроллером относительно провода передающего нуль питания датчика. На рисунке изображена осциллограмма сигнала с выхода датчика при перемещении влево и резкой сменой направления вращения.

По двум проводам питания из трёх имеющихся в кабеле датчика можно передать только однополярное питание, например 0 В и + 5 В. Для формирования датчиком двухполярного сигнала необходимо двухполярное питание. Здесь на помощь приходят импульсные преобразователи постоянного напряжения. Преобразователи предлагаются для использования в разработках множеством производителей: TRACO POWER, RECOM, MURATA, С & D TECHNOLOGIES, MEAN WILL и многими другими. С помощью такого преобразователя из однополярного напряжения питания 5 В можно получит двухполярное +5 В и – 5 В или другие напряжения в зависимости от типа преобразователя и потребностей прибора.

В схеме датчика используется два переключателя: один формирует импульсы перемещения, второй управляет полярностью импульсов. Работой переключателей управляет первичная схема, т. е. фотопреобразователь, датчик Холла или другой компонент непосредственно воспринимающий перемещение.

Сигнал от датчика поступает в контроллер, преобразующий импульсы на своём входе в осмысленную информацию – скорость, ускорение, величину, направление перемещения и расстояние, пройденное контролируемым устройством. При обработке данных вращательного перемещения можно точно измерить количество оборотов в минуту и получить информацию о направлении вращения, есть возможность грубо оценить угол поворота вала датчика при условии формирования множества импульсов за один оборот. Один контроллер может обрабатывать информацию от нескольких датчиков, управляя работой сложных механизмов.

Сигнал датчика поступает на входные светодиоды одновременно двух оптронов, причём один оптрон соединён с сигналом положительным электродом светодиода, а другой отрицательным как изображено на схеме. Нижний по схеме светодиод будет включаться только при поступлении положительных импульсов, управляя формированием импульсов в цепи "Перемещением влево". Верхний светодиод управляет формированием импульсов в цепи "Перемещение вправо" при поступлении импульсов отрицательной полярности. Так в зависимости от направления перемещения импульсы перемещения направляются в разные цепи, соединённые далее с входами микроконтроллера или схемы цифровой логики. Цифровая схема, анализируя на какой вход поступил сигнал, принимает решение о направлении перемещения.

Принципиальная схема декодера сигналов изображена на рисунке. Диод на входе питания защищает преобразователь напряжения от неправильного подключения питания. Сигнал датчика поступает на входы оптореле DА2 и DA3. Замыкание контактов одного из двух оптореле приводит к формированию сигнала на одном из выходов декодера "Перемещение влево" или "Перемещение вправо". Резистор R1 задаёт ток через светодиоды оптореле. Использование резистора мощностью 0,5 Вт или 1 Вт более предпочтительно, т. к. нагрев R1 во время работы неизбежен.

Настройка декодера сводится к подбору величины сопротивления резистора. Ток, протекающий через резистор при напряжении, соответствующем амплитуде входного сигнала, должен соответствовать номинальному входному току оптрона в соответствии данным производителей, ссылки на которые приведены в конце статьи.В одних типах оптореле в одном корпусе заключен один элемент в других два. Выбор конкретного типа оптореле зависит от максимальной частоты импульсов, поступающих на вход декодера. При использовании оптореле указанного в таблице типа максимальная частота сигнала на входе декодера 2500 Гц. Для измерения вращательного перемещения с использованием этого типа оптореле в режиме 15 импульсов на один оборот датчика – максимальная измеряемая частота вращения 10000 об/мин. При использовании оптореле КР293КП2A, КР293КП4A максимальная частота сигнала на входе декодера 1000 Гц. При использовании оптореле КР293КП3A максимальная частота сигнала на входе декодера 200 Гц, при использовании К449КП4Р – 35 Гц. Амплитуда импульсов на входе декодера не должна превышать значение 5 В. Указанный в перечне компонентов преобразователь позволяет использовать напряжение питания в диапазоне от 18 до 36 В. В зависимости от условий применения контроллера следует выбирать тип преобразователя напряжения. Диод можно заменить на любой аналогичный, рассчитанный на использование в режиме токов максимум 1 А, и напряжение 100 В, например 1N4002, 1N4003, 1N4005, 1N4006, 1N4007.

Литература:
http://www.tracopower.com/products/dc-dc-converters/
http://www.proton-orel.ru/File/optron1/pdf/
http://www.irf.com/

Автор: Платон Константинович Денисов, г. Симферополь simferopol1970@gmail.com

Список радиоэлементов

^{Скачать список элементов (PDF)}