安全控制电路（共8篇）
安全控制电路 篇1
摘要：采用故障树分析方法, 可确定系统故障的原因及发生的概率, 该文针对某项目紧急制动控制电路两种设计方案进行分析对比, 同时利用ISOGRAPH可靠性分析软件计算出两种设计方案顶事件发生的概率, 选择出相对可靠安全的方案。
关键词：故障树,安全,可靠性
在项目执行过程中, 会面临设计方案的选择, 针对某项目紧急控制电路双断与非双断的方案, 可采用故障树从可靠性与安全性两个角度对两个紧急制动控制电路方案进行量化风险分析, 以比较两个电路的可靠性和安全性, 在分析中, 为便于比较, 仅考虑电路自身故障的影响, 假设触发的条件 (如风压低、超速等) 均安全可靠可靠。
1方法
安全性分析采用故障树 (FTA) 分析方法-将最不希望发生的EBR无法失电设为顶事件, 分析中采用速率模型 (R a t model) , 参数为MTBF和维修率 (1/MTTR) , 依据故障模式和可用的数据从IEC62380中提取。
两个方案故障树分析见图1和图2。
2 FTA结果分析
通过故障树量化分析, 紧急制动控制电路EBR无法失电顶事件的发生概率和引起顶事件的故障原因已经被识别出来, 方案1的底事件为蘑菇按钮故障无法断开, 司机室激活故障无法断开等17个事件, 方案2的底事件蘑菇按钮故障无法断开等15个事件。通过ISOGRAPH可靠性分析软件计算FTA结果总结如表1所示。
3方案比较
通过故障树量化风险分析, 对于顶事件-EBR无法失电, 紧急制动控制电路方案1的故障率 (W) 低于方案2。在整个车队运行一年的情况下, 在风险矩阵中两个方案频率等级相同。
根据电路功能分析, 方案1在负极回路中增加了EBR触点, 保证即使正极串电这样极小概率事件发生的情况下, 也可以使EBR失电而出发紧急制动, 在安全性方面高于方案2。
4分析说明
双断与非双断方式, 都能保证安全性。虽然紧急制动控制电路串电的可能性极小, 但是如果强迫缓解正线意外得电, 对于非双断方式, 整车将失去制动功能。而采用双断方式, 如果仅是正极得电, 负极还是断开的, 强迫缓解阀无法得电, 不会导致列车无制动, 因此紧急制动控制电路采用双断方式。
参考文献
[1]刘豫湘, 陆缙华, 潘传熙.DK-1型电空制动机与电力机车空气管路系统[M].北京:中国铁道出版社, 2002.
[2]程海洋, 秦明, 高冬晖.采用CTD控制电路的二维CMOS风速计研究[A].第二届全国信息获取与处理学术会议论文集[C].2014.
[3]赵文智, 战雨利, 于艳红.控制与驱动电路的可靠性诊断[A].中国电工技术学会电力电子学会第八届学术年会论文集[C].2012.
安全控制电路 篇2
温度测量与控制电路是在实际应用中相当广泛的测量电路。本次设计主要运用基本的模拟电子技术和数字电子技术的知识，从基本的单元电路出发，实现了温度测量与控制电路的设计。总体设计中的主要思想：一、达到设计要求；二、尽量应用所学知识；三、设计力求系统简单可靠，有实际价值。温度传感采用热电偶和温度补偿原理。AD转换部分使用集成芯片AD574A；二进制到8421BCD码的转换用EEPROM 281024实现；显示译码部分用74LS48和数码管实现；温度控制范围设定采用数字设定方式，用74LS160十进制加计数器和锁存器74LS175实现；温度的判断比较数值比较器74LS85的级联实现；通过使用74LS160和ADG508F实现了多路温度循环监测功能。声光报警加入了单稳态。温度控制执行部分采用555构成的单稳态电路，提高了加热系统与降温系统的稳定性和实用性。
【关键词】：温度传感器 A/D转换 控制温度 声光报警 二进制转BCD 译码显示
【设计要求】
1. 测量温度范围为200C～1650C，精度?0.50C；
2. 被测量温度与控制温度均可数字显示；
3. 控制温度连续可调；
4. 温度超过设定值时，产生声光报警
【正文】
一、系统概述和总体方案论证与选择
方案A.
如图1-1所示，温度传感器部分将温度线性地转变为电压信号，经过滤波放大，一路输入A/D转换电路，经过译码进行数字显示，另一路与滑变分压经过电压比较器进行比较输出高低电平指示信号，温度控制执行模块和声光报警部分。
图1-1 总体设计方案A框图
方案B.
如图1-2所示，温度传感和A/D转换，译码显示，温控执行和报警均与方案A相同，不同处在于控制温度设定方式和温度超限判断方式。方案A的超限判断模块和控制温度设定主要使用模拟信号，该方案易受外界干扰如使用环境温度等因素，另外由滑变设定温度不易调节精确，实际中，若采用电池供电，电源电压的变化会影响其温控范围的准确性。方案B主要采用数字芯片逻辑控制实现，其工作的稳定性准确性和功能扩展性较强。
图1-2 总体设计方案B框图
二、单元电路设计
（一）温度传感模块
如图2-1-1所示，温度传感把模块把温度大小转化为电压信号，传入数字显示与温度范围控制模块。使用时将热电偶的热端（工作端）放入被测量的环境中，注意连接导线选用阻值受温度影响小的材料，且有良好的绝缘材料包裹。长时间使用后可对电路进行校准，在标准温度下，测量输出电压值，并通过调整滑动变阻器进行校准。其输出电压Uo(V)和温度T(℃)的关系式为Uo=0.02384*T。
图2-1-1
温度传感模块电路图
如图1-2所示，温度传感和A/D转换，译码显示，温控执行和报警均与方案A相同，不同处在于控制温度设定方式和温度超限判断方式。方案A的超限判断模块和控制温度设定主要使用模拟信号，该方案易受外界干扰如使用环境温度等因素，另外由滑变设定温度不易调节精确，实际中，若采用电池供电，电源电压的变化会影响其温控范围的准确性。方案B主要采用数字芯片逻辑控制实现，其工作的稳定性准确性和功能扩展性较强。
图1-2 总体设计方案B框图
二、单元电路设计 （一）温度传感模块
如图2-1-1所示，温度传感把模块把温度大小转化为电压信号，传入数字显示与温度范围控制模块。使用时将热电偶的热端（工作端）放入被测量的环境中，注意连接导线选用阻值受温度影响小的材料，且有良好的绝缘材料包裹。长时间使用后可对电路进行校准，在标准温度下，测量输出电压值，并通过调整滑动变阻器进行校准。其输出电压Uo(V)和温度T(℃)的关系式为Uo=0.02384*T。
图2-1-1
温度传感模块电路图
（二）数字显示与温度范围控制模块 1、方案的论证与选择
经分析，数字显示与温度范围控制模块的核心主要有两部分： （1）A/D转换和码制转换部分
（2）温度范围设定与温度超限行为判断部分 每部分分别有两种方案： （1） A/D转换部分 方案A.
首先要把温度传感器的电压信号转换成频率不同的矩形波信号。如图2-2-1所示，电压/频率转换电路由一只运算放大器和一只555以及少量电阻和电容组成，运算放大器部分作成差分积分电路，同相输入端是由555的3脚输出端反馈加来的，由于555的触发电平是1/3VCC，因此当输入电压信号Ui在1/2VCC内变化时，该电路的输入电压Ui和输出的矩形波的频率f0具有良好的线性关系（由于该方案最终未被采纳，只给出V/F对应关系表作为参照，见表1，该电路的具体原理和Ui~f0线性关系的详细计算和在此不再赘述）。
图2-2-1 555和差分积分放大电路构成的V/F转换器
V/F转换关系对应表 表1
V/F转换器输出的频率不同的矩形波信号要转化成可数字显示的BCD码，如图2-2-2所示，频率---8421BCD码的转换由4片同步十进制加法器74LS160实现，第（1）片74LS160的RCO进位输出接第（2）片的CLK时钟信号输入端，当第（1）片74LS160计数器进位时，第（2）片74LS160加1，第（2）片再向第（3）片74LS160进位，以此类推，4组QDQCQBQA分别为百位、十位、个位、小数位，分别经过4片锁存器74LS175，接到4片七段数字显示译码器74LS48，再连接数码管即可实现温度的十进制数显示。
图2-2-2 频率信号转BCD码
把4片锁存器74LS175的CLK时钟端接在一起，引出节点①。4片74LS160的清零端接在一起，引出节点②。V/F转换器的频率信号经过图2-2-4中的与门“U2A”进入③。节点①和②的波形关系需满足如图2-2-3所示关系，即满足“先锁存，后清零”，这样，在“计数开始”（②的上升沿）到“锁存器状态翻转”（①的上升沿）的这段时间t内，通过的波形周期数就等于数码管上显示的数字。时间t的大小可以通过调节图2-2-4中的R、C参数来调整，t =0.7R2C1≈0.49s，使其在这段时间内恰巧通过一定的周期数，就可以使计数器计数到该温度并显示出来。比如，当温度为10.0℃时，V/F转换电路产生一定频率的矩形波，在指定的时间t内，使其恰巧通过100个完整波形，四片计数器的输出状态为0000 0001 0000 0000，即可译码显示为“10.0”代表10.0℃
图2-2-3 方案A中 节点①和②的波形关系
该波形由图2-2-4所示电路产生。电容C3起到消除竞争与冒险的作用，没有C3，可能使锁存器锁入数据0000 0000 0000 0000，数码管上会显示0.0 (℃)。并引起错误报警，和温控执行电路的不合理启动。
图2-2-4 方案A 清零信号，计数信号，锁存信号产生电路
综上所述，该电路工作过程复杂，虽然理论上可行，也通过了在Multisim中的模拟检测，但是在实际中，图2-2-4中的RC参数也都会受到温度影响，造成测量温度不准确，如果电容C3短路，更可能造成误报警和错误加热操作的不良后果。另外，该电路的功耗太大，不利于实际应用。所以，最终放弃了该方案。 方案B
采用集成芯片AD574A 作为模数转换芯片，AD574A 是美国模拟数字公司（Analog ）推出的单片高速12位逐次比较型A/D转换器，内置双极性电路构成的混成转换显片，具有外接元件少，功耗低，精度高等特点，并且具有自动校零和自动极性转换功能，只需外接少量的阻容件即可构成一个完整的A/D 转换器。AD574A可以把电压信号转换成二进制数，但是二进制数并不能直接在数码管上显示，所以AD574A输出的二进制数到8421BCD码的转换成为该方案的核心问题，经过查阅大量资料，最终决定采用281024 CMOS EEPROM实现二进制到8421BCD码的，其电路连接简单，转换效率高，功耗低，出错率低。
综上所述，B方案工作稳定性强，不易出错，所以采用B方案。具体电路和实施方案见后文“2.AD转换与解码”。AD574A的详细资料见“元器件明细”。
（2）控制温度设定与温度超限行为判断部分有两种方案：
A.如图2-2-5所示，通过旋动滑动变阻器获得不同的分压代表相应的的温度值，分压一路通过AD转换显示设定温度，一路经过电压比较器和温度传感模块输出的Ui进行比较，输出高低电平指示信号控制报警和温控执行模块。该方式虽然简便可行，但其受外界环境干扰较大，当实际温度在控制温度附近时，有可能由于其他干扰比如滑动变阻器上的电压若有电池提供，其输出电压会随着使用时间的增加而变化，无人值守时，设定的温度会随着电池电压的减小而变化，达不到理想的温控效果，温度控温精度并不高。
图2-2-5 控制温度设定与温度超限行为判断方案A思路框图
B.采用数字设定方式。如图2-2-6所示：通过计数器精确设定温控范围，以8421BCD码的形式保存到锁存器中，经过级联的数值比较器与EEPROM输出的代表温度的8421BCD码进行比较。来判定温度是否超限，由数值比较器输出高低电平作为指示信号控制报警和温控执行电路。
综上所述，B方案 温度设定简单方便，控制更加精确，工作稳定性更好。所以采用B方案。
图2-2-6 控制温度设定与温度超限行为判断方案B思路框图
B方案的具体实施方案和具体电路图见后文“4、控制温度设定”“5、温度超限判断”部分
最终确定的总体思路框图如图2-2-7：
图2-2-7 最终确定总方案框图
2、AD转换与解码
AD转换：
如图2-2-8所示电路，为提高精度，采用AD574A的12位转换模式，其与温度传感器部分的连接方法是：AGND端接，传感器部分的模拟地端，Ui接传感器的输出电压。REF IN端为参考电压输入（通过调节滑动变阻器0~10V可调，用于校准。）
当输出的二进制码为1111 1111 1111，换算为十进制数是4095，经过码制转换后，在数码显示管上即显示数字409.5。代表409.5℃。
由于传感器部分的输出电压Ui满足，Ui=kT （T代表温度，单位：℃）即满足k V/℃
所以参考电压UREF IN的取值需要满足UREF IN=k*409.5，
UREF IN的可以通过图2-2-8中所示滑动变阻器R1调节。
R/C端由555和少量阻容元件构成的多谐振荡器，R6=140kΩ，R7=3kΩ，C5=10μF
555的3脚为输出端，其高电平持续时间T1=0.7(R6+R7)C5≈1s，低电平持续时间T2=0.7(R7C5)≈21ms。 输出低电平时，AD574A处于转换状态，转换时间需要约25μs，T2>>25μs，所以转换器有充分的时间进行转换，保证了转换数据的准确性，满足要求。输出高电平时，在该电路中AD574A处于12位数据并行读取状态，其转换的二进制数据被传送到EEPROM中。
码制的转换――12位二进制数转8421BCD码：
通过对电可擦写只读存储器（EEPROM）281024进行编码，实现二进制数码到BCD码的变换。即把4096个温度值的二进制数据位当作源码作为存储器EEPROM的地址码，把需要转换的8421BCD码作为 “目的”码写入地址对应的存储器EEPROM内部单元。使用时，当AD转换器采集到不同电压信号时，把转换后的二进制码迭到EEPROM的地址位，那么与此地址相对应的输出数据就是所求的8421BCD码格式，从而完成了4096个二进制码温度值到8421BCD码的转换。该4096个温度值的数字解码器是四位数显示，所以选用有16个位线的281024 EEPROM，实际中，也可根据制造的成本视情况选择两片8个位线的EEPROM（如：27C32）进行位线扩展，扩展成16位。
低12位A0~A11接对应的AD574A的二进制输出端，高4位A12~A15均接地。D0~D3，D4~D7，D8~D11，D12~D15分别输出小数位、个位、十位、百位的8421BCD码。接到译码显示模块74LS48即可把BCD码转换成七段a~g显示驱动信号，在LED数码管上进行十进制显示。
存储器281024地址和数据对应写入单元数据如表2：
表2 存储器281024地址和数据对应写入单元数据
281024的详细工作参数见“元器件明细”。
图2-2-8 AD转换与二进制转8421BCD码电路图
3、译码显示
百位、十位、个位、小数位共4组16位8421BCD码依次输入4片74LS48即可把BCD码转换成七段a~g显示驱动信号，在LED数码管上进行十进制显示。接法如图2-2-9所示，
U4、U5、U7为7段数码管，U6为8段数码管，4个数码管共阴极均接地。U6的h脚通过180Ω电阻接+5V电源，显示小数点。这样，温度值即可在数码管上十进制显示。
图2-2-9译码显示电路图
4、控制温度设定
如图2-2-10所示，温度设置装置由4片十进制加法计数器74LS160构成，且均处于计数状态。4个CLK时钟端均分别接一个按钮式开关，其弹起时接+5V高电平，按下时接地处于低电平，当进行设置时，“启动温度设置”处于高电平（有专门开关控制，图中未画出，见总电路图），通过按动开关即可手动使计数器计数，控制百位、十位、个位、小数位的数字。其数据输出端共有两个去向，
去向1：接译码显示电路即可实时显示设定数值的变化，与门7408的作用是控制计数器的数据输出，“启动温度设置”处于高电平时，计数器数据可以输出到译码器；“启动温度设置”处于低电平时，阻断了计数器数据向译码显示电路输出。
去向2：接锁存器。图中共有8片4位锁存器74LS175，每4片为一组分别储存温度上限和温度下限的8421BCD码。记录上限的4片锁存器的CLK时钟端和记录下限的4片锁存器的CLK时钟端分别接在一起引向两个按钮式开关，一个是“锁定温度上限”按钮，另一个是“锁定温度下限”按钮。开关常态接地，按下时接+5V高电平，锁存器锁入数据。锁存器的输出端接数值比较器，比较实际温度和设定值的`大小关系。
图2-2-10
5、温度超限判断
如图2-2-11所示，共有8片数值比较器74LS85（其功能表见附录），（1）~（4）片级联用于比较监测温度和设定的温度上限的大小，（5）~（8）片用于比较监测温度和设定的温度下限的大小。其级联方式和数据输入方式如图所示：
当测量温度低于设定的温度下限时，（5）片的OALTB（A
当测量温度高于设定的温度上限时，（4）片的OAGTB（A>B）端输出高电平启动报警电路和降温电路，高温报警指示灯发出红光。
两个与门U10A和U17A的作用是控制后续的温控执行和报警电路的开启或关闭。
或门U9A的作用是将高温超限报警信号和低温超限报警信号进行或运算。当有其一超限时，就会启
控制温度设定装置电路图
动报警电路。
图2-2-11
6、多路温度循环检测功能
如图2-2-12所示：由555和阻容元件构成的多谐振荡器，其产生的矩形波周期可可通过改变滑动变阻器A调节（5s~10s），其输出接74LS160的CLK时钟端，图中74LS160处于计数状态，其低三位QCQBQA依次产生000,001,010,011,100,101,110,111八个状态，一路输入模拟开关ADG508F的地址端A2A1A0，这样，模拟开关将会依次导通S1~S8，从D端输出到模数转换器。其通道切换频率由时钟信号频率决定。实现了8路温度的循环监测。另一路输入译码显示电路，显示当前所监视的线路。 温度超限判断电路图
图2-2-12
7、方案的优点与缺点以及改进
（1） 图2-2-10中的各与门都是起控制信号通断的作用，不如将其替换为模拟开关（如图22-2-13）实现信号的切断和导通，并且省去了与译码显示部分连接的或门（单元图中未画出，详见总电路图），使电路结构进一步简化，变得更可靠，使性能更加稳定，功耗更低。
（2） 由555和阻容元件组成的多谐振荡器可以采用集成芯片实现，由于555的功耗相对较大，采用集成芯片更有利于节省电能，延长使用时间。 多路温度检测功能电路图
图2-2-13
该模块的最终整合电路图见附录1
（三）声光报警
如图2-3-1所示，当输入信号为低电平时，报警电路不工作。当有高电平信号输入时，模拟开关闭合，多谐震荡电路开始工作。发光二级管闪烁，并发出蜂鸣报警。报警时蜂鸣的频率和发光二极管闪烁的频率均为2Hz,作用的占空比为58.3%。
模拟开关电路
图2-3-1
（四）温度控制执行
如图2-4-1所示，温控执行电路由当输入信号为低电平时，加热或降温电路不工作。当有高电平信号输入时，加热电路进入暂稳态，3脚输出高电平，继电器吸合，启动加热降温设备进行加热和降温操作。1~10分钟后（可根据实际情况通过滑动变阻器R3，R4调整），若温度仍低于或高于设定温度，电路不能复位，3脚仍输出高电平，加热或降温操作继续进行。若温度回到设定范围内，电路即复位回到稳定态，3脚输出低电平，继电器断开，加热或降温操作停止。 声光报警电路图
图2-4-1
三、总体电路图
限于篇幅和纸张大小，见附录2
四、结束语
本次温度测量与控制电路的设计主要内容如上所述，在此次设计中运用到的知识大多数为课本所学。设计中难免有缺点和漏洞，真诚希望老师指导，以求改进。
本次设计中有如下几个难点：
一是12位的A/D转换电路，在这一部分的设计中我们查阅了大量资料，最后决定用AD574A模数转换器，这样以来不仅实现对于模拟信号的数字转换，同时也提高了精度的要求。
二是如何将12位二进制数转换成8421BCD码的问题，经过查阅大量资料并研究决定用EEPROM电可擦写存储器来完成这个功能，具体电路图和转换关系如上所述。
三是温度的设定和朝鲜判断，技术要求中提到输入温度连续可调，我们开始拟采用滑动变阻器控制，使滑动变阻器的分压参与电路中的信号处理，由于其种种缺点，最终放弃了该方案。使用计数器、寄存器、数值比较器、译码显示装置、实现了将控制温度直接以直观的数字量直接输入，并以8421BCD码的形式输入数值比较器进行温度判定，也实现了输入温度的连续可调，而且极大地提高了准确度、直观性
加热降温执行电路图
和易用性。
以上即是对本次设计中的主要问题的讨论与解决方案，敬请老师给予指正，以求得更好的解决方法。 五、参考文献
1.《传感器原理与应用》 程德福 王君 凌振宝 王言章 编著
机械工业出版社 1月第一版
2.《数字电路设计手册》 荀殿栋 徐志军 编著
电子工业出版社 7月第一版
3.《Multisim8仿真与应用实例开发》 从宏寿 程卫群 李绍D 编著
清华大学出版社 7月第一版
4.《电子线路 设计与实践》 姚福安 主编
华中电子科技大学出版社 第一版
5.《基础电子电路设计与实践》 戴伏生 主编
国防工业出版社 4月第一版
6.《模拟电子技术基础》 陈大钦 主编
机械工业出版社 4月第一版
7.《数字电子技术》 James Bignell Robert Donovan 编著
科学出版社 2月第一版
8.《新编电子控制电路300例》 刘修文 等编
机械工业出版社
9.《数字单元电路 转换电路 分册》 梁廷贵
主编
科学技术文献出版社
六、元器件明细
1.AD574A
AD574A 是美国模拟数字公司（Analog ）推出的单片高速12 位逐次比较型A/D 转换器，内置双极性电路构成的混合集成转换显片，具有外接元件少，功耗低，精度高等特点，并且具有自动校零和自动极性转换功能，只需外接少量的阻容件即可构成一个完整的A/D 转换器，其主要功能特性如下：
分辨率：12 位
非线性误差：小于±1/2LBS 或±1LBS 转换速率：25us
模拟电压输入范围：0―10V 和0―20V，0―±5V 和0―±10V 两档四种
电源电压：±15V 和 5V 数据输出格式：12 位/8 位
芯片工作模式：全速工作模式和单一工作模式
图6-1
AD574A引脚图
AD574A 的引脚说明：
[1]. Pin1(V Logic)――逻辑电源+5V电源输入端。
[2]. Pin2(12／8 )――数据模式选择端，通过此引脚可选择数据纵线是12位或8位输出。 [3]. Pin3(CS )――片选端，低有效。
[4]. Pin4(A0)――字节地址短周期控制端。与12/8端用来控制启动转换的方式和
数据输出格式。
[5]. Pin5( R/C)――读转换数据控制端。 [6]. Pin6(CE)――使能端，高有效。
[7]. Pin7(V+)――正电源输入端，输入+15V电源。 [8]. Pin8(REF OUT)――10V 基准电源电压输出端。 [9]. Pin9(AGND)――模拟地端。
[10]. Pin10(REF IN)――基准电源电压输入端。 [11]. Pin11(V-)――负电源输入端，输入-15V 电源。
[12]. Pin12(BIP OFF)――单极性输入时BIP OFF接模拟公共地，双极性时BIP OFF接对应[13]. Pin13(10V IN)――单极性0～10 V模拟量输入；双极性0～ ±5 V模拟量输入。 [14]. Pin14(20V IN)――单极性0～20 V模拟量输入；双极性0～ ±10 V模拟量输入. 。
-5V、-10V 的
[15]. Pin15(DGND)――数字地端。
[16]. Pin16―Pin27(DB0―DB11)――12 条数据总线。通过这 12 条数据总线向外输出A/D 转换数据。 [17]. Pin28(STS)――工作状态指示信号端，当 STS=1 时，表示转换器正处于转换状态，当
STS=0
时，声明A/D 转换结束，通过此信号可以判别A/D转换器的工作状态，作为 单片机的中断或查询信号之用。
AD574真值表
2.281024 1M COMS EEPROM（65536X16） A0~A15：地址输入端 D0~D15：数据输出端
图6-2
281024真值表
281024管脚图
3.74LS160D
图6-3
74LS160D真值表
4.ADG508F
74LS160D管脚图
图6-4
ADFG508F真值表
ADG508F管脚图
5.74LS48
图6-5
74LS48真值表
74LS48管脚图
6.74LS175D
图6-6
74LS175D功能表
74LS175D管脚图
7.74LS85N
图6-7
74LS85N管脚图
74LS85
真值表
8．K型热电偶
K型热点偶的电压与温度关系为：U=0.226T-0.707 K型热电偶所需的温度补偿电压为：41.269μV/K
图6-8 热电偶的特性曲线 9.LT1025
图6-9 LT1025参数图
图6-9 LT 1025 管脚图
10.ADG202
图6-10 ADG202的管脚图和真值表
七、收获体会
这次课程设计是我第一次接触到的将理论知识运用于实际的实践活动。通过对模拟电子技术、数字电子技术等课程的学习，对自己亲自设计一个综合性的系统充满了期待与渴望。我在这次课设中选择了温度测量与控制这一题目，感到这个题目综合性强，应用广，对设计者的要求也较高，因此，碰到的难度也较大，但本着求知与实践应用的精神，我最终将这个题目的大概框架整理出来，其中有许多不尽人意之处及不理想的地方还很多，这也是我今后学习的方向和动力。本次设计中，我主要负责温度设定和超限比较环节，显示电路是这次设计中花力气最大的环节，它首先需要将模拟量转化为数字量，再将其变为8421BCD码，这一过程实现有很多方法，如利用单片机等，然后就可以用数码管显示了。控制电路是这次设计的核心环节，它的实现方法也有很多种，设计中也拟定了两种方法，他们之间的优劣也有表述，关键是我从中了解了相关控制的多种方法，为今后设计控制电路做足准备。超限比较电路和循环检测功能是我这次设计中的一个亮点，利用数值比较器和锁存器来判定温度超限，由于要求中是在温度在20~165摄氏度之间，因此比20小或大于165的都将引发报警，这是需要注意的。最后，通过这次课程设计让我获益良多。另外，本次设计中，很多环节都可以用单片机实现，这更激起了我学习单片机的强烈愿望。从中我认识到了各课程学习的重要与应用之处，为今后学习指明方向，也大大的提高的系统学习电子技术的兴趣。同时，在设计中我尝试使用了Multisim 11.0软件，发现了这个软件的强大，做了很多测试，强化了对已学知识的理解，较为熟练的学会了该软件的应用，为我今后设计及学习和电路设计提供了有效的工具。
八、鸣谢
感谢学院为我们安排这一次课程设计，使我们得到一个学习和锻炼的机会。
感谢老师的辛勤指导，使我们抓住解决问题的关键，从而顺利完成课程设计。
感谢同组同学的团结合作，以及其他同学给与的帮助，使我们的课程设计得以圆满完成。
【附录】
附录1 温度显示与温度范围控制模块电路图
附录2 总体电路图
【教师评语】
【附件】
附件一：图2-2-1数字显示与温度范围控制模块，（可右键另存为，然后放大观看）
安全控制电路 篇3
矿用道岔控制器主要用于矿山铁轨运输上,以取代“人工扳道器”。该通常由控制按钮、执行器、显示器三部分组成,控制器接收到控制按钮信号后,控制执行器动作,推动道岔连杆到达目标位置,位置传感器将信号反馈给控制器,再由道岔指示器显示道岔当前位置,处于单机工作状态[1],而关于道岔在按钮控制状态下的安全性研究很少,本文针对于此,结合道岔按钮控制的应用现状,并进行安全性分析,阐述其存在的安全隐患,提出改进对策。
1 按钮回路安全性分析
控制器按钮为二线制隔爆兼本安型自复式按钮,外壳为金属材料。在工作时,由于控制器的控制指令触发源为控制按钮信号,该信号的安全性对保障装置的工作可靠极为重要。
不管道岔控制器是隔爆型还是隔爆兼本安型,按钮信号回路一般设计为此两种信号类型选其一:本安型信号或非本安型信号。众所周知,本安信号回路与非本安供电侧通常有AC(2U+1000)V的隔离耐压设计要求(不小于AC1500V,U指本安电路与非本安电路的电压有效值之和[2,3]),而非本安信号则无此设计限制,基于此,首先对控制按钮回路的安全状况进行分析,分如下两种情况。
1.1 按钮本安信号
由于矿井轨道运输环境恶劣,经常有潮湿浸泡、线路破损等因素,影响按钮线路的绝缘性能,进而会使线路绝缘防护性能下降,又由于与主供电路有较高的隔离耐压,当发生按钮回路线路因绝缘下降导致的较大漏电流时,为控制器供电的上一级供电设备即使有漏电保护功能也不会被检测到,从而使设备处于带病工作状态,存在安全隐患。
图1按钮回路等效示意图 (参见下页)
如图1所示,不管此按钮回路信号的性质是电压型、电流型还是频率型,当遇到接线质量不良、绝缘电阻下降或强磁干扰时,都会不同程度的使之突破逻辑门限,使等效电阻R0、Rx或Ry的阻值大幅度降低,进入非设计意图工作区间,严重者导致按钮回路误导通,进而产生非人为控制触发源,当此时有车辆通过时,会造成机车车辆掉道事故,存在严重安全隐患,不符合故障安全导向设计原则[4]。
1.2 按钮非本安信号
针对于采用非本安信号设计的按钮控制回路,由于非本安信号的电路特性,通常非本安信号与供电系统不受电气隔离的设计限制;当采用隔离设计时,分析如1.1不再赘述。下面主要分析按钮信号与供电系统处于非隔离状态下安全应用状况。
由于控制器工作电源的是矿用隔爆型供电综合保护装置,该保护装置具有漏电保护功能,当供电输出线路发生漏电流时,可以切断供电输出,实现自动保护。即使此时控制器发出了驱动信号,因供电电源被瞬间切断,执行机构不会发生动作。
由此可以看出,当按钮回路采取非本安信号设计时,其存在的安全隐患并没有本质上的改变,只是将本装置的安全性寄托于供电保护装置,当远端的供电保护装置发生保护不良时,仍然会存在引发道岔误动作控制驱动的可能。
2 按钮电路改进设计
为了彻底解决这一安全隐患,需要对道岔控制器的控制按钮信号检测电路进行改进设计,根据如上分析,按钮信号检测电路应采用本安化设计,将信号回路设计为电流型,同时要遵循故障安全导向原则,在本安侧增设漏电检测电路。对于电缆线路的绝缘状况监督电路实现方式一般都采用直流支路检测法[5],本文设计一种简单的漏电监督电路,如图2所示。
图2按钮信号检测电路 (参见右栏)
图2电路所示,对前述所分析的异常工况,能避免错误输出,电路原理介绍如下:
AN-A、AN-B为外接控制按钮的线路引出端口,SH为外壳接地引入端口。电路中,通过电阻R1、R2,可以将回路电流设计在一定的范围内,使按钮信号回路电流有一定的健壮性;再通过电阻R13和光耦U2构成的二次防护电路设计,可以有效实现对按钮端子间等效电阻R0(图1所示)的有效检测,只有当R0小于某个设计的电阻阈值时,才致光耦U1、U2同时导通,使AN-1、AN-2端口同时输出逻辑“1”电平。
图2电路中,电路设计为对按钮本安回路的电压型信号正极、负极同时进行漏地检测。常态时AN-3端口输出为逻辑“1”电平,当因绝缘性能下降,绝缘电阻降低到设计阈值之下时,漏电检测电路致U3光耦导通,漏地防护电路的AN-3端口输出为逻辑“0”电平。
为了判定按钮是否一次有效闭合,控制器CPU在对按钮信号进行采集处理时,同时采集电路中端口AN-1、AN-2、AN-3输出信号的逻辑状态,进行逻辑“与”处理,并结合以时间为基准的软硬件过滤处理算法,只有采集到一定脉宽的信号才判定为有效控制信号,从而能从根本上解决按钮信号回路的驱动安全隐患。
3 结束语
本文通过对矿用道岔控制器现有按钮控制方式的隐患分析与电路改进设计,阐述了其存在隐患的设计对策。通过对按钮线路绝缘阻抗特性分析,结合线路绝缘检测技术,设计实现了具有绝缘检测功能的按钮线路漏电监督电路,解决了因按钮线路漏电、触点绝缘性能下降引起的误动作驱动,从而实现了道岔控制器的安全可靠工作。
安全控制电路 篇4
关键词：AA2000,天线,马达,告警电路
1、AA2000机柜基本作用
天线控制机柜 (AA2000) 主要负责对天线驱动单元进行供电、控制和监视。在AA2000机柜中可以实现天线的开启或者关闭、可以选择操作方式为本地模式或者遥控模式。为了保证天线正常安全的运行, 一些告警功能也显示在AA2000机柜中。例如:喇叭故障告警、油位告警、过载告警和过热告警等。天线的这些状态信息都是由AA2000通过WAGO传送到RCMS进行显示。
2、马达星形-三角形启动
THALES雷达有两个马达, 天线转动时两个马达同时工作。在马达启动时采用星形连接方式启动, 运行后转换成三角形连接的方式正常运行。这样连接的好处主要是星形连接在启动时, 启动电流较小, 启动比较平稳, 起到保护电机的作用。转换为三角形连接时, 马达电流增加, 达到正常转速后稳定运行。马达启动过程中的电路控制, 均由继电器实现。
马达启动必须满足下列条件: (1) 转台区域喇叭提示音正常。 (2) 天线紧急制动装置处于关闭状态。 (3) 大盘制动装置处于关闭状态。 (4) 安全装置、转盘和减速箱油位正常。 (5) 风速条件正常 (无天线罩条件下) 。 (6) 两部马达温度正常。
见下图, 以马达1为例, 当继电器K1 (低电压) 闭合时, K31工作, 延迟2S后K42工作、K33工作。且K33闭合, 马达处在星形连接状态中。延迟4S (K41为延时继电器) 后, K71工作, 且处于闭合状态。马达开始由星形转变成三角形连接。K33断开, K32闭合。
3、告警电路进行分析
3.1 油位告警
出于安全考虑, 控制和安全电路均由24V低电压供电。天线控制均由继电器控制。大盘和变速箱油位检测器用于监视油位情况。当油位过低时, 油位检测器会触发告警电路工作。油位检测器的供电同样由AA2000提供。
当其中大盘油位过低时, 断开继电器K27两端+24V电压。继电器K27将停止工作并且断开。K27断开后促使K55延迟30分钟后断开。K55继电器设置时间为30分钟, 也就是说在K55开合状态的30分钟内进行加油后告警会自动消除, 雷达能继续正常工作。如果超过30分钟还未进行加油工作, K55将断开, 并且促使K9继电器停止工作。K9进行安全保护使天线停止工作, 同时K27促使DS5指示灯亮起。 (图详见THALES雷达技术维护手册)
当油位检测器检测到变速箱1 (或者2) 油位过低时, 断开K58 (或者K59) +24V供电, 触发延时继电器K58 (或者K59) 。K58 (或者K59) 延迟2分钟后断开, K13 (或者K14) 停止工作。开关K13 (或者K14) 断开并且会产生告警信号, 通过WAGO发送报告给RCMS。同时对应的DS6 (或者DS7) 灯亮起。当K13 (或者K14) 断开时, 触发继电器K63。继电器K63延为24小时。如果在24小时内仍然为对减速箱进行加油工作, 继电器K63就会停止工作, 开关K63断开触使天线停机。
3.2 马达温度告警
当马达1 (或者2) 温度过高时, TB2的17、18 (或者TB2的19、20) 断开。继电器K11 (或者K15) 将失去+24V供电, 停止工作。K11 (或者K15) 闭合, 加电+24V, K56 (或者K57) 延迟1s后吸合工作, 产生告警。同时继电器K12 (或者K16工作) , K12 (或者) K16断开, 使马达1 (或者2) 停止工作。
通过以上对油位告警电路的分析, 当遇到油位告警信息时 (这里以马达1减速箱为例) , 首先通过油位检测窗口检查油位情况。如果是正确告警, 则通过对减速箱加油, 使天线恢复正常工作。当遇到误告警时, 首先要查看油位检测器两端电压是否满足要求 (正常值为24V) 。如果电压偏差较大, 要对24V低压供电进行检查。如果油位检测器电压正常, 要检查图中TB2 (11, 16) 和TB2 (16, 35) 两者电压是否正常, 如果两者其中有一个电压为0V时, 判断为油位检测器故障, 则需要更换油位检测器。如果电压正常, 则判断继电器K58或者K13故障, 对继电器进行更换。同样道理, 大盘和马达2油位出现虚假告警时也可以通过以上方法进行排查。
在以上的文章中我们对AA2000机柜进行了系统的介绍并对THALES雷达马达启动方式和告警信息进行了分析。在以后的工作中, 如果遇到电机不能正常启动, 要根据电路图进行逐一排查, 分析各种启动条件例如油位、紧急制动、过载过热等启动条件是否满足。如果遇到不是因为油位低而产生油位告警, 要逐一排查继电器, 看继电器是否工作正常。其它一些继电器控制电路也是依此类推, 出现故障只要认真检查、方法得当就会很快发现问题。总之在工作中我们一定要掌握牢固的系统的知识, 对设备要有深入的了解。同时, 在遇到问题时认真仔细的分析, 这样才能在段时间内高效率的排除故障, 保证空管设备的安全稳定运行。
参考文献
顺序控制电路的设计 篇5
我们如何设计线路才能做到顺序控制呢?
顺序控制的方式:由于电路由主电路和控制电路组成, 为了达到顺序控制, 我们可以在主电路中想办法, 也可以在控制电路中想办法;如果顺序控制的先后有一定的时间要求, 我们还可以用时间继电器来完成设计。这样顺序控制可以采用1、主电路联锁;2、控制电路联锁;3.、用时间继电器完成先后控制三种方式。
一、主电路联锁的顺序控制电路:
在主电路中将先运行电机的电源开关接在后运行电机的电源开关之前, 也就是说将后运行电机的开关进线接在先运行电机开关的出线端, 如图T—1或T—2所示。
在T—1线路中, 合上QS
启动:按下启动按钮SB1、KM通电动作并自锁, 电机M1先启动运行, 电机M2的开关X才有电源, 插入X, 电机M2才能启动运行。M7120型平面磨床的砂轮电机和冷却泵电机就采用这种顺序控制线路。
停止:按下SB2、.大家同时停止
在T—2线路中:合上QS
启动:按下SB1、KM1通电并自锁、M1启动运行;再按下SB2、KM2通电并自锁、M2后启动运行。
停止:按下SB3.、大家同时停止
若先按下启动SB2、KM2通电并自锁, 但主电路电源 (KM1主触头) 不通, M1、M2都不能运行;再按下SB1、KM1通电并自锁, M1、.M2同时启动运行。也就是说即使操作有误, 也不会使M2先运行M1后运行。
从T—1、T—2线路可以看出:主电路联锁时, M1的电源是上级, M2的电源是下级, 上级制约下级, 而控制电路是同级 (互相不制约) 。
二、控制电路联锁的顺序控制:
我们可以把电机M1、M2的主电路设计为同一电源下的两个主电路并联 (无制约关系) , (注明;以后的主电路图不变, 只改变控制电路图。) 将控制电路设计成有一定层次, 如图T—3所示。
方法是:将后运行电机M2 (也是接触器KM2) 的启动按钮S B 2的进线接在先运行电机M 1 (也是接触器K M 1) 的启动按钮SB1的出线端 (5号) , 这样从结构上有一定的层次关系, 从作用上看:合上QS, 只有按下SB1 (KM1先通电, M1先运行) 、SB2才有电源, 再按下SB2、KM2通电、M2才运行, 也就做到了M1先启动、M2后启动。若操作有误, 先按下SB2、KM2不能通电 (4、5断开) 、M2也就不能先启动运行, 从而保证了M1先于M2启动运行。
从T—3线路可以得出结论:主电路设计成同级, 控制电路可以设计成有明显的上下级关系就能完成顺序控制。图中SB3是总停按钮。
除次之外, 我们还有什么办法也能完成顺序控制呢?大家知道, 当KM1通电后动作, 它的两个辅助常开触头也闭合, 那么用一对辅助常开触头再来控制KM2线圈电路, 如图T—4所示。
在该图中, 接触器KM1、KM2控制电路粗看是同一级的, 但细看时, KM2支路串入KM1的一对辅助常开触头, 所以只有KM1通电后, 该触头才能闭合, KM2支路才可能通电, M2才可能启动运行 (运行时要按下SB3) 。我们把这种控制电路看起来是同级, 实际还是有上下级的关系叫控制电路隐形上下级。
从T—4线路可以得出控制电路联锁的第二方法是:将先启动接触器 (如KM1) 的一对辅助常开触头串入在后启动接触器 (如KM2) 线圈电路中, 从而KM1、KM2是隐形上下级关系。 (图中SB2是总停按钮, SB4是电机M2的单停按钮。) X62W万能铣床的主轴电机和进给电机就是采用这种顺序控制线路。
其实在实际应用中, 不但对多台电机的启动顺序有要求, 而且对电机的停止顺序也是有一定的要求, 我们从最简单要求分析起:
(一) 顺序启动、同时停止:
在T—1、T—2、T—3控制电路中, 干线串入的停止按钮就是同停按钮。在T—4控制电路中, 去掉SB4后, SB2就是总停止按钮。
(二) 顺序启动、单停 (停止时互不影响) :
在T—1、T—2中无法做到互不影响。在T—3中KM1的停止必然影响KM2的运行, 我们可以这样想:KM2启动时必须受KM1的制约, 但启动后自锁运行能否甩掉KM1的影响, KM2线圈自己给自己供电, 不再依靠KM1, 也就是说KM2自锁触头不要接在5、6端子上, 而是接在3、6之间, 也可以按如图T—5所示接线。
我们给KM1线圈支路串入停止按钮SB2、给KM2线圈支路串入停止按钮SB4, SB2只能停止KM1、SB4只能停止KM2, 互不影响。
在T—4中, 同理将KM2的自锁范围扩大, 接在6、8之间, 如图T—6所示。
SB2、SB4各负责自己的接触器KM1、KM2断电, 互不干扰。
(三) 顺序启动、顺序停止: (即先启动的先停止, 后启动的后停止)
在T—5基础上, KM1先停止、KM2后停止, 也就是说KM1不停止按下SB4, KM2就不能断电, 那么我们给SB4并联KM1的一对常开触头, 使得KM2线圈电路通过两路触头供电, KM1不断电、KM1常开触头闭合, 即使先按下SB4也不会使KM2断电、M2不会先停止, 只有当KM1先断电 (M1先停止) , KM1常开触头断开, 再按下SB4, KM2才能失电, M2才能停止 (M2后停止) , 如图T—7所示。
通过以上分析我们总结出顺序停止的方法是:将先停止的接触器 (如KM1) 常开触头并在后停止接触器 (如KM2) 的停止按钮 (如SB4) 上, 只有先按下SB2让KM1失电, 再按下SB4、KM2才能失电。否则操作失误, 先按下SB4、KM2不会断电, M2不会先停止, 从而保证了只能是M1先停M2后停。
在T—6中也可以采用相同做法得到顺启顺停, 但由于KM1的辅助常开触头只有两对, 一对做自锁、一对做顺序启动了, 没有触头能做顺序停止了, 所以在T—6中顺启顺停是无法完成的。
(四) 顺序启动、逆序停止: (先启动的后停止, 后启动的先停止)
做法与3相同:将先停止的接触器的常开触头并在后停止接触器的停止按钮上就可以了。在T—3的基础上绘制顺启逆停控制电路如图T—8
在T—4的基础上绘制顺启逆停控制电路如图T—9
三、用时间继电器来完成顺序控制:
当M1启动运行一段时间后, M2才能启动运行, 这时我们考虑用时间继电器来完成顺序控制。 (这种方法更为简单, 在次不再详讲)
只要我们掌握了三种顺序启动方法、四种停止方法, 以后在工作和学习中碰到这一类问题, 都会轻松地解决。
参考文献:全国中等职业技术学校电工类专业通用教材:<<电力拖动控制线路>>顺序控制线路, (第一二三四版) , 中国劳动社会保障出版社, 劳动和社会保障部教材办公室组织编写, 责任编辑, 张秉淑, 李敬梅
参考文献
传真机电源控制电路 篇6
(1) 待机状态时，传真机电源关断;
(2) 有电话振铃或传真信号时，传真机电源自动接通工作，直到接收结束，延时一定的时间后自动切断传真机电源;
(3) 若要发传真或打电话时，只要轻触按钮传真机就会接通电源，进入工作状态。
一、电路组成和工作原理
该控制电路如图1所示，信号接收电路由R1, C1, D1和光耦G组成。在待机守候状态时，光耦G截止，集成电路N1的 (2) 、 (6) 脚为低电平， (3) 、 (7) 脚为高电平，继电器J不吸合，传真机电源关断。
当有振铃信号时，光耦G导通，信号经VT1, VT2放大，VT2集电极输出为高电平，使D2导通，集成电路N1的 (2) 、 (6) 脚被钳位在高电平， (3) 、 (7) 脚转换为低电平，继电器J吸合，传真机电源接通，发出振铃响声。摘机后，光耦继续导通，开始接听电话或接收图文，直到结束。挂机后，光耦截止，这时，电容器C2通过R6缓慢充电，N1的 (2) 、 (6) 脚电位逐渐降低，延迟50s左右，当降到电源电压的1/3时，N1的输出端 (3) 、 (7) 脚转为高电平，继电器J释放，传真机断电进入待机守候状态。
当需要发传真时，只要轻触开关SW, N1的 (2) 、 (6) 进入高电平复位状态，电容器C2迅速放电，N1的 (3) 、 (7) 脚跳变为低电平，继电器J吸合，传真机电源接通，传真机需经3～5s的时间才能进入正常工作状态，然后摘机，此时，电话线路中的“嘟”声使光耦导通，经VT1, VT2信号放大，发光二级管DL1亮，集成电路N1的 (2) 、 (6) 脚被钳位于高电平，在通话或发图文传真期间，确保集成电路N1的 (3) 、 (7) 脚为低电平，继电器J继续维持吸合状态，直到发送结束挂机，光耦截止，此时C2通过R6充电，延迟50s左右时间后，继电器才释放，传真机断开电源。
电源变压器T次级为12V，经桥式整流，C4、C5滤波及三端稳压集成电路N2稳压，输出+12V稳定的电压。C3是高频滤波电容，DL2和R7起电源指示的作用。K2是直通开关。
二、制作与使用
本控制电路比较简单，元器件少，用万能电路板安装也很方便。只要元器件选择正确，线路连接无误，经简单的调试即可使用。加电试验时，先断开二极管D2，左边电路是接收电路，右边电路是控制电路，分别加电，两部分都能正常工作后，再连接D2调试。
接收电路的试验应连接好传真机和电话线，传真机接上电源，在待机状态时，发光二极管DL1(红色)不亮。电话振铃信号到来时，发光二极管DL1(红色)随着振铃声闪烁，摘机后，DL1发出红光，不再闪烁。打电话时，只要摘机，DL1就会亮，能正常通话。说明接收电路正常。否则，应仔细检查电路的连接，元器件的参数，质量的好坏。
控制电路需要调整的是延时电路，延时时间的长短，可根据传真机的使用情况设置。调整C2和R6可改变延迟时间。只要按一下轻触开关SW，继电器J吸合，电源接通，延迟一段时间后，继电器J自动释放，电源切断。说明控制电路工作正常。这时，可连接二极管D2，当有振铃信号时，继电器吸合，电源接通。无信号时，经过一段延迟时间后关断电源。
摘机时，发光二极管DL1一直发光。只要DL1亮，传真机就应一直保持在通电状态。DL1不亮，控制电路延迟几十秒后，自动切断传真机电源。此时整个电路工作正常。
在使用中，有一部分激光传真机在接收图文时，先把接收的图文信息存储起来，等信号接收完后才启动打印。如果采取自动接收，当信号接收完，还未等到全部打印出来，就切断传真机电源，影响正常接收。延迟时间应根据所使用的传真机和经常接收的图文页数来确定的。我们使用的是松下传真机，经常接收的图文都在5页以内，所以设定延迟时间为50s左右，超过5页的，可设定较长的延迟时间。若采取人工接收，可采取不挂机，等接收完后再挂机，或人为闭合面板上的直通开关来完成多页图文的接收。若是同步接收的，即接收和打印同时进行，延迟时间可以短一些。只要传真信号存在，该控制电路就会一直保持传真机在通电接收状态。总之，延迟时间可根据实际需要来设置。
声光控制路灯电路的设计 篇7
在声光控制路灯电路中, 主要是使用驻体话筒和光敏电阻来控制IC的输入信号, 在有光照的情况下, 锁定集成电路的输入端, 使是否有声音都不能使路灯亮, 达到节能的目的, 在夜晚需要灯光时, 解锁集成电路输入端。 (图2)
图为基于集成电路CD4011的声光控制节能灯电路, 常用于小区楼道路灯, 其中CD4011为四2输入与非门电路, 其功能为输入端为低压时, 输出端为低电平, 输入端有一个为低电平时, 输出端为高电平。
在本设计电路中, 为了调试安全, 我们使用24V交流电源经桥式整流为电路供给电。在实际电路中, 我们可以使用220V市交流供电。
在白天时, 光敏电阻RG阻值较小, 与非门G1的1输入为低电平0态, G1门被封, 即不管U2为任何状态, G1总是输出1, G2出0, G3出1, G4出0, 单向晶闸管T1控制端G电流为0, 晶闸管T1处于关闭状态。在桥式整流电路中, 无电流流过, 灯L不发光。
在晚上天暗时, RG阻值增大, U1为高电平1态, G1门打开, U2信号可传递。若无脚步声或掌声, 驻体话筒BM无动态信号, 偏执电阻 (RP2+R3) 使T2的NPN三极管导通, U2为低电平0态, 则G1出1, 其余状态上述相同, 晶闸管T1控制级g无触发信号, 故不导通, 灯不亮。
晚上有声音时, 驻体话筒BM有动态波动信号输入到放大电路T2的基极, 由于电容C2的存在使直流电流不能通过, 只能是波动的电信号通过。加在基极信号相对零电平有正、负波动信号, 使集电极U2输出有高电平动态信号为1态, 因此使G1全1出0为负脉冲, G2出1为正脉冲, 二极管D5导通对C3进行充电达5V, UC也为1, G3出0, G4出1为高电平, 经过R7限流在单向晶闸管T1控制级g有触发信号时T1导通, 电路中有电流流过, 与桥式整流电路中串联的灯泡L经晶闸管T1导通, L被点亮。
由于晶闸管导通后的Uak正向压降会降到约1.8V, 由此D6用来防止UZ电压下降, 避免影响控制电路电源。在声音消失后, 由于电容电压Uc经R6放电过程仍为1态, 故灯L仍亮, 直到Uc小于与非门阀值电压Uth=1/2Vcc时刻, G3出1, G4出0, 当Uak过零电压时, 晶闸管T1截止时间约为30秒后, 灯L关闭。
功能模块调试:
1. 测量4011与非门的阀位电压UTH。
先将直流稳压调整到+6V, 将4011在IC插座上连接电源, 用AX26 LED状态显示灯接与非门输出端, 输入按图2所示连线, 调节RP, 观察AX26 LED由亮到暗的时刻, 用万用表直流电压档测得电压为阀值电压UTH (约为2.5v) , 再调节RP使LED由暗到亮时刻, 再次用万用表则UTH应与刚才测量结果一致。 (图3)
2. 光控电路电阻的设定 (图4)
按照图示组装电路, 测试光敏电阻在有光、无光时压降。光敏电阻在白天自然光照射下RG阻值减小, 调节RP1, 使电压小于CD4011与非门的阀值电压UTH, 约为2.5V左右。然后用黑胶带布封住光敏电阻RG, 这时RG阻值增大, 再次测量RG的电压, 此时应该大于4.5V。若达不到要求, 可能 (RP1+R2) 阻值太大或太小, 可更换电阻。调试要求:有光时URG小于URG, 无光时URG大于URG。
3.驻体话筒及放大电路 (图5)
调节RP2, 用万用表直流档测量T2集电极的电压U2电压近似小于CD4011阀值电压UTH约为2V左右。如果调节 (RP2+R4) 达不到要求, 更换R4。声电转换电路调试, (1) 接上电源保持环境静音, 调节RP3使BM上的电压约为0.7V, 若调不到, 可改变变RP3和R5电阻值。 (2) 发出声音, 用示波器直流电压档观察驻极体话筒BM端的电压有否动态波形输出。再观察电容C2输出端隔直后有否针对零线上下正负波动信号输出若无输出可调节RP3或调换增大RP3再试之。 (3) 再与放大电路T2管的基极相连, 再用示波器观察T2集电极C的U2电压是否有大于UTH值脉冲输出, 如果能达到要求, 关掉电源。
整机电路调试
1、测试稳压管DZ输出端约为6.2V左右。
2、将光每电阻在自然光照下, 用万用表电表直流电压档测定U1、U2电压与非门G1~G2输出端电压uo1~uo4。
3、将光敏电阻用黑胶带布遮光, 并拍手掌过程中用示波器观察U1、U2、uo1~uo4和uc电压波形状态, 并估算白灼灯发光持续时间。若uo4为高电平, 而灯L仍不亮, 可适当减小R7阻值;若未拍手灯就亮, 可适当增加R7阻值, 使拍手时灯才亮。R7调换范围约± (10~20) %, 可在同一电模块更换电阻 (R11电阻模块) 大小。
参考文献
[1]周南生主编《晶体管电路设计与制作》北京:科学出版社2006
[2]方维, 高荔主编《电路与电子学基础》北京:科学出版社2004
[3]徐国华主编《模拟及数字电子技术实验教程》北京:北京航空航天大学出版社2004
离心机控制电路改进 篇8
安钢焦化厂回收车间一系统鼓冷工序负责对焦炉煤气进行回收冷却,同时对从煤气中分离出来的煤焦油进行脱水、脱渣后送往焦油加工车间。其中焦油脱渣、脱水采用2台三相离心机,主离心机采用高速三相卧螺型,设备正常或故障停机后可控制三通调节阀自动切换到旁路管道,能实现煤焦油的不间断输送。而备用离心机采用KCWL系列,不能控制三通调节阀,设备故障时不能自动切换到旁路管道,需要操作人员发现后去现场对手动阀门进行切换,如果操作人员疏忽或处理不及时,会造成煤焦油冒槽(焦油储槽不大)。为实现离心机正常或故障停机时自动控制三通调节阀切换到旁路的功能,需要对KCWL系列离心机增加控制电路,对三通调节阀进行自动控制。
1 KCWL系列离心机工作原理
1.1 离心机工作原理
该设备为三相(固-液-液)分离离心机,需要分离的煤焦油通过中心供料管进入离心机内,在离心力的作用下,密度大的固体(渣)沉降到转鼓壁上,沉积在转筒壁上的固体由螺旋输送器传送到转筒体的锥体端,从排料口排入固体积料箱。两相密度不同的清液形成同心圆柱,水处于最内层,顺着排液管排往机械化澄清槽。煤焦油处于外层,被送往焦油缓冲槽或直接送往焦油加工工序。不同液体环的厚度可通过调节溢流堰和可变叶轮来改变。
1.2 离心机控制及联锁
控制电路如图1所示。操作时,将电控柜内的S1、S2、Q1断路器合上,按电控柜面板上的启动按钮S3,继电器K6吸合并自保,控制变频器G1启动,卧螺机主机启动运行,变频器G1的Y1端变为低电平,使继电器K1吸合控制主机运行指示灯H2亮,主机运行到24Hz(0～24Hz可调)时,变频器G1的Y2端变为低电平,使继电器K2吸合,控制变频器G2启动,即卧螺机副机启动运行,变频器G2的Y1端变为低电平,使继电器K3吸合,控制副机运行指示灯H3亮。需要停止电机时,按S4,K6失电释放接点,则主、副电机逐个减速停止,运行指示灯灭。控制系统设置了电流过载保护,过载故障发生时,变频器G2的Y2变为低电平,使继电器K4吸合,发出声光报警,若故障持续时间超过1min,时间继电器K5的闭合触点断开,使K6失电释放其接点,则离心机自动关机。按消音按钮S5,声警消除。若变频器发生故障,也会使K6失电,使离心机自动关机。
2 控制电路的改进
在离心机控制电路中增加了三通调节阀和电磁阀的控制电路,具体控制电路如图2所示。控制原理:当离心机的副机运行并达到设定频率后,手动按S冲按钮(只有三通调节阀在旁通位置时此操作才有效),控制电磁阀打开,用热氨水进行冲洗离心机内部,并将热氨水排到机械化澄清槽,冲洗15min后,按‘S停’关闭电磁阀,然后手动操作‘S进’按钮(只有三通调节阀在旁通位置,且副机运行时此操作才有效),使三通调节阀转动到进料位置,物料经过离心机脱渣、脱水送往焦油加工工序进行加工。当电流过载或其它原因使主、副变频器任意一台停运时,K1或K3会控制三通调节阀转动到旁通位置,使物料通过旁通管路送往焦油加工工序,有其他紧急或生产需求时,可对‘S旁’进行手动操作。K9、K10继电器由三通调节阀自带的到位断开开关进行控制。
G1、G2变频器Q1、S1、S2断路器U1开关电源S3-S5按钮K1-K4中间继电器K6、K7中间断电器K5、K8时间断电器1min,5s H1-H4指示灯H5蜂鸣器M3风扇V1-V4二极管X1接线端子S11机械过载端子Q2交流接触器
3 控制电路改进后的效果
经过一段时间的使用,控制效果不错,没有出现离心机停机或故障影响焦油加工生产的情况,达到了控制电路改进的预期目的。主离心机修复后,恢复三通阀和电磁阀的接线即可实现主离心机的原有控制。待再次维修主离心机时,只要把三通调节阀和电磁阀的线按图接到相应的端子上即可实现备用离心机对三通阀自动切换的控制。
摘要：对KCWL系列离心机控制电路进行改进,增加了对三通调节阀的控制电路,实现了离心机正常停机或故障停机时控制三通调节阀自动切换到旁通管路的功能。
关键词：离心机,控制电路,三通调节阀,电磁阀,自动切换
参考文献