Elektromekanisk relælogik

Elektromekanik & Happy Gutenberg - Baby (Inner Rebels remix) (Juni 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Elektromekanisk relælogik

Digitale kredsløb


Spørgsmål 1

I ladderlogisk symbolisme vises en elektromekanisk relæspole som en cirkel, og kontakten (e) aktiveres af spolen som to parallelle linjer, næsten som et kondensatorsymbol. På baggrund af denne viden skal du tolke følgende stige logik diagram:

Hvordan ved vi hvilken relækontakt aktiveres af hvilken relæspole "# 1"> Reveal svar Skjul svar

I ladderlogikdiagrammer er relæspoler forbundet med deres respektive kontakter ved navn i stedet for nærhed. I dette særlige kredsløb er den logiske funktion repræsenteret AND-funktionen.

Bemærkninger:

Mange elever finder det forvirrende, at relækontakter og -spoler ikke skal tegnes ved siden af ​​hinanden i et stigenlogisk diagram, fordi det er så forskelligt fra de skematiske diagrammer, de er vant til. Ikke-nødvendigheden af ​​nærhed i et stigen logisk diagram har dog sine fordele, selvom! Det er simpelthen et spørgsmål om at vænne sig til en ny måde at tegne ting på.

Spørgsmål 2

Der er et problem et sted i dette relæ logik kredsløb. Lampe 2 fungerer præcis som det skal, men lampe 1 tændes aldrig. Identificer alle mulige fejl i kredsløbet, der kan forårsage dette problem, og forklar derefter, hvordan du fejler problemet så effektivt som muligt (ved at tage det mindste antal elektriske målinger for at identificere det specifikke problem).

Reveal svar Skjul svar

Dette er et problem, der er værd for en god diskussion i klassen med jeres jævnaldrende! Selvfølgelig kunne flere ting være forkert i dette kredsløb for at få lampe 1 til aldrig at strømme. Når du forklarer hvilke målinger du ville tage for at isolere problemet, skal du sørge for at beskrive, om du trykker på en af ​​knapperne, når du tager disse målinger.

Bemærkninger:

Sørg for at forlade masser af klasseværelset tid til en diskussion om fejlfinding af dette kredsløb. Elektrisk fejlfinding er en svær at udvikle færdighed, og det tager meget tid for nogle mennesker at erhverve. At være en af ​​de mest værdifulde færdigheder, som en teknisk person kan besidde, er det værd at investere i tiden!

Udfordringsspørgsmålet er meget praktisk. Alt for mange gange har jeg set, at eleverne tager målinger, når deres andre sanser giver tilstrækkelige data til at gøre dette trin unødvendigt. Selvom der ikke er noget galt med at bruge din måler for at bekræfte en mistanke, bruger de bedste fejlfindingsprogrammer alle deres sanser (sikkert selvfølgelig) ved isolering af systemfejl.

Spørgsmål 3

En meget almindelig anvendelse af elektromekanisk relælogik er motorstyringskredsløb. Her er et stigendiagram for en simpel DC-motorstyring, hvor en øjeblikkelig trykknapkontakt starter motoren, og en anden trykknapkontakt stopper motoren:

Oversæt dette ladderdiagram til punkt-til-punkt-forbindelser mellem følgende komponenter (vist i den følgende illustration):

Reveal svar Skjul svar

Ledningssekvensen vist her er ikke den eneste gyldige løsning på dette problem!

Bemærkninger:

Dette kredsløb giver eleverne mulighed for at analysere en enkel lås : et system, der "husker" forudgående omskifteraktioner ved at holde en "tilstand" (enten indstillet eller nulstillet, låses eller låses). Et simpelt motorstart / stop kredsløb som dette er omtrent lige så enkelt som låsekredsløbene får.

Studerende skal kunne forstå fordelene ved at bruge flotte, pæne, strukturerede stige diagrammer, når de ser det sammenbrudte rod af ledninger i et rigtigt motorstyringskredsløb. Og det er ikke engang et komplekst motorstyringskredsløb! Det kræver meget lidt fantasi at tænke på noget endnu grimler end dette, og hvad en opgave det ville være at fejle et sådant kredsløb uden at være til gavn for et stigen diagram til vejledning.

Spørgsmål 4

Identificer hver af disse relælogiske funktioner ved navn (OG, ELLER, NOR osv.) Og udfyld deres respektive sandhedstabeller:

Reveal svar Skjul svar

Bemærkninger:

For at gøre eleverne bekendte med standardkontaktkonfigurationer, vil jeg gerne give dem praksis med identifikation og sandhedstabeller hver dag. Eleverne skal kunne genkende disse stige logiske underkredsløb ved et overblik, ellers har de svært ved at analysere mere komplekse relæ kredsløb, der bruger dem.

Spørgsmål 5

Forudsig, hvordan driften af ​​dette relælogikkredsløb påvirkes som følge af følgende fejl. Overvej hver fejl uafhængigt (dvs. en ad gangen, ingen flere fejl):

Trykknap A svigter åben:
Relæspole CR2 fejler åbent:
Relækontakt CR1-1 fejler åbent:
Relækontakt CR2-1 mangler kortsluttet:
Relækontakt CR2-2 mangler kortsluttet:

For hver af disse betingelser, forklar hvorfor de resulterende virkninger vil forekomme.

Reveal svar Skjul svar

Trykknap A svigter åben: Lampe 1 er altid tilsluttet, lampe 2 bliver simpelthen omvendt ved tryk på knap B
Relæspole CR2 fejler åbent: Både lampe 1 og lampe 2 bliver simpelthen omvendt ved trykknappens omskifter A.
Relækontakt CR1-1 fejler åbent: Lampe 1 bliver simpelthen samme status som trykknappen switch B.
Relækontakt CR2-1 mangler kortslutning: Lampe 1 er altid tilsluttet .
Relækontakt CR2-2 mangler kortslutning: Lampe 2 bliver simpelthen omvendt ved tryk på knap A.

Bemærkninger:

Formålet med dette spørgsmål er at nærme sig domænet for kredsløbsfejlfinding ud fra et perspektiv om at vide, hvad fejlen er, snarere end kun at vide, hvad symptomerne er. Selvom dette ikke nødvendigvis er et realistisk perspektiv, hjælper det eleverne med at opbygge den grundlæggende viden, der er nødvendig for at diagnosticere et fejlet kredsløb fra empiriske data. Spørgsmål som dette skal følges (til sidst) af andre spørgsmål, der beder eleverne om at identificere sandsynlige fejl baseret på målinger.

Spørgsmål 6

Selvom mange elektronikstuderende og fagfolk både forbinder halvlederkomponenter med ordet "digitale", er elektromekaniske relæer også digitale logiske (on eller off) enheder. Faktisk blev nogle af de første digitale computere bygget med elektromekaniske relæer som deres aktive elementer.

På hvilke måder er elektromekaniske relæer ligner halvlederlogiske porte "# 6"> Reveal svar Skjul svar

Ligesom halvlederporte har elektromekaniske relæer kun to tilstande: energized og de-energized (1 og 0). Ligesom porte kan relæernes kontakter være sammenkoblet til at udføre standardlogiske funktioner som AND, OR, NAND, NOR og NOT.

Bemærkninger:

Dette spørgsmål giver en god mulighed for at gennemgå elektromekaniske relæer: hvordan de virker, hvad de bruges til osv.

Spørgsmål 7

Følgende skematiske er et relæ kredsløb, der emulerer en standard digital logic gate funktion:

Skriv en sandhedstabel for dette kredsløbs funktion, og bestem det navn, der bedst repræsenterer det (OG, ELLER, NAND, NOR eller IKKE).

Reveal svar Skjul svar

Dette er en AND-funktion.

Bemærkninger:

Bed dine elever om at identificere, hvilken ordning relækontakterne er tilsluttet det: serie eller parallelt "panelpanel-panelets standardpanel" defaultcope>

Spørgsmål 8

Følgende skematiske er et relæ kredsløb, der emulerer en standard digital logic gate funktion:

Skriv en sandhedstabel for dette kredsløbs funktion, og bestem det navn, der bedst repræsenterer det (OG, ELLER, NAND, NOR eller IKKE).

Reveal svar Skjul svar

Dette er en OR-funktion.

Bemærkninger:

Bed dine elever om at identificere, hvilken ordning relækontakterne er tilsluttet det: serie eller parallelt "panelpanel-panelets standardpanel" defaultcope>

Spørgsmål 9

En type elektriske diagramkonvention, der er optimal til at repræsentere elektromekaniske relækretser, er ladderlogikdiagrammet . Et eksempel på et "stige logik" diagram er vist her:

Hver parallel kredsløbsbranche er repræsenteret som sin egen vandrette "rung" mellem de to lodrette "skinner" af stigen. Som du måske har bemærket, ligner nogle af symbolerne standard elektriske / elektroniske skematiske symboler (f.eks. Omskiftere), mens andre er unikke for logistikdiagrammer (varmeelementer, magnetventiler, lamper).

Hvor viser kredsløbene deres strøm? "# 9"> Reveal svar Skjul svar

Dette er blot et eksempel på, hvordan stigen logik diagrammet kunne udvides:

"L1" og "L2" repræsenterer henholdsvis de "varme" og "neutrale" linjer i et 120 volt vekselstrømssystem. Ofte opnås styrekredsløbsstyrken fra en trin-down transformer, som igen tilføres af en højere spændingskilde (normalt en fase i et 480 volt AC trefasesystem i amerikanske industrielle applikationer).

Bemærkninger:

Hvis eleverne ikke løfter dette punkt alene, skal de rette opmærksomheden mod relæspolen og kontaktsymbolerne. Hvad ser mærkeligt ud her "panelpanelets panelpanel-standard" itemscope>

Spørgsmål 10

Udfyld det følgende ladderlogikdiagram, så der dannes en OR-gatefunktion: indikatorlampen aktiveres, hvis enten switch A eller switch B aktiveres.

Reveal svar Skjul svar

Bemærkninger:

Diskuter med eleverne, at relæspoler og kontakter ikke behøver at være placeret i nærheden af ​​hinanden i stige diagrammer. Selv om dette kan være forvirrende til tider, er det en meget fleksibel funktion af stigenlogisk notation, fordi den giver forfatteren friheden til at lokalisere relækontakter, hvor det giver den mest visuelle sans i "output" rung af diagrammet uden at skulle koordinere placeringer af spole og kontakt, som det generelt er nødvendigt i traditionelle skematiske diagrammer. I stedet forbindes relækontakter med deres respektive spoler ved mærkning, ikke nærhed på diagrammet.

Spørgsmål 11

I ladderlogikdiagrammer tegnes en normalt åben relækontakt som et sæt parallelle linjer, næsten som en ikke-polariseret kondensator i et elektronisk skematisk diagram. Normalt lukkede relækontakter adskiller sig i symbolikken ved at have en diagonal linje trukket gennem dem.

Analyser følgende relælogikkredsløb og udfyld sandtabellen i overensstemmelse hermed:

Reveal svar Skjul svar

Bemærkninger:

Mange elever finder "line-through-the-contact" en meget intuitiv måde at repræsentere normalt lukkede relækontakter. Vær sikker på at understrege, at diagonallinjen, såvel som navnet normalt lukket, henviser ikke til en given kontaktstatus, men snarere til kontaktens hviletilstand, når relæspolen er slukket. Jeg har set lærere sat en diagonal linje gennem et relækontakt symbol på et stigen logisk diagram for at indikere tilstanden af ​​kontakten, der lukkes ved at aktivere spolen under processen for at forklare, hvordan et kredsløb fungerede. Dette er forkert, da det forvirrer konceptet med kontakter, der normalt lukkes med begrebet kontakter, der blot er (energisk) lukket.

Spørgsmål 12

Følgende ladder logik diagram (til en dampvarmer kontrol) indeholder en alvorlig fejl:

Dette er en fejl, jeg har set mange elever gør. Forklar, hvad fejlen er, og tegn en korrigeret version af dette relæ kredsløb.

Reveal svar Skjul svar

Forbind aldrig lastenheder i serie i et styrekredsløb som dette!

Bemærkninger:

Diskuter med dine elever, hvorfor lad udstyr aldrig skal forbindes i serie. Hvad ville det være med at gøre så "panelpanelpanelets standardpanel" defaultcope>

Spørgsmål 13

Udfyld sandtabellen for følgende relælogikkredsløb, og udfør derefter et andet sandtabell til det samme kredsløb med relæspole CR2 mislykkedes åbent:

Forklar hvorfor sandtabellen vil blive ændret som følge af fejlen.

Reveal svar Skjul svar

Hvis du troede, at den "fejede" sandhedstabel ville være alle 0'er, troede du nok, at jeg sagde, at relækontakt CR2 ikke var åbent. Fejlen, jeg foreslog, var relæ CR2- spole fejlet åben.

Bemærkninger:

Formålet med dette spørgsmål er at nærme sig domænet for kredsløbsfejlfinding ud fra et perspektiv om at vide, hvad fejlen er, snarere end kun at vide, hvad symptomerne er. Selvom dette ikke nødvendigvis er et realistisk perspektiv, hjælper det eleverne med at opbygge den grundlæggende viden, der er nødvendig for at diagnosticere et fejlet kredsløb fra empiriske data. Spørgsmål som dette skal følges (til sidst) af andre spørgsmål, der beder eleverne om at identificere sandsynlige fejl baseret på målinger.

Spørgsmål 14

Forudsig, hvordan driften af ​​dette motorstyringskredsløb vil blive påvirket som følge af følgende fejl. Overvej hver fejl uafhængigt (dvs. en ad gangen, ingen flere fejl):

"Stop" -knappen skifter ikke:
Relækontakt CR1-1 fejler åbent:
Relækontakt CR1-2 fejler åbent:
Relæspole CR1 fejler åbent:

For hver af disse betingelser, forklar hvorfor de resulterende virkninger vil forekomme.

Reveal svar Skjul svar

"Stop" -knappen skifter ikke: Motoren kan ikke starte, lampen kører aldrig.
Relækontakt CR1-1 fejler åbent: Motorstart og lampe aktiveres, når "Start" -knappen trykkes, men begge deaktiveres øjeblikkeligt, når den slippes.
Relækontakt CR1-2 undlader at åbne: "Motorløb" -lampen tændes og slukkes som forventet, men motoren selv kører aldrig.
Relæspole CR1 fejler åben: Motoren kan ikke starte, lampen tændes aldrig.

Bemærkninger:

Formålet med dette spørgsmål er at nærme sig domænet for kredsløbsfejlfinding ud fra et perspektiv om at vide, hvad fejlen er, snarere end kun at vide, hvad symptomerne er. Selvom dette ikke nødvendigvis er et realistisk perspektiv, hjælper det eleverne med at opbygge den grundlæggende viden, der er nødvendig for at diagnosticere et fejlet kredsløb fra empiriske data. Spørgsmål som dette skal følges (til sidst) af andre spørgsmål, der beder eleverne om at identificere sandsynlige fejl baseret på målinger.

Spørgsmål 15

Antag at du kommer over et relæ, der siges at have "Form C" -kontakter. Hvad betyder denne sætning "# 15"> Reveal svar Skjul svar

"Form C" er bare en anden måde at sige "SPDT" med hensyn til kontakter eller relækontakter.

Bemærkninger:

Da jeg først hørte om en switch, der havde "Form C" -kontakter, havde jeg absolut ingen idé om, hvad det betød. Jeg var ganske bekendt med "single-pull, double-throw", men ikke dette nye udtryk. Forskellige brancher bruger ofte forskellige udtryk for at beskrive de samme ting. Dine elever skal gøres opmærksom på, at der er en tendens til, at folk bliver "isolerede" inden for deres respektive brancher eller fagområder, til det punkt, hvor de måske ikke er opmærksomme på alternative udtryk for de samme ting (Form-C versus SPST er en godt eksempel på dette). Dine elever kan endda finde sig selv misjudiceret af andre for ikke at kende de særlige og specialiserede udtryk, der anvendes inden for bestemte brancher, når de først opnår beskæftigelse. På mange måder er det beslægtet med de misforståelser, der opstår, når forskellige kulturer mødes: Folk har den generelle tendens til at tænke deres måde at gøre ting på, er den eneste vej. Bridging sådanne kulturelle opdelinger kræver tålmodighed, ydmyghed og takt.

Spørgsmål 16

Sikkerhed er en afgørende bekymring i elektriske systemer. Generelt forsøger vi at designe elektriske kredsløb, så hvis og når de fejler, vil de gøre det på den måde, der er sikreste for dem, der arbejder omkring dem, og til udstyr og processer, der styres af kredsløbet.

En af de mere almindelige fejltilstande for kredsløb, der har ledninger spændt gennem metalrør, er den uheldige jord eller jordfejl, hvor den elektriske isolering omkring en ledning fejler, hvilket resulterer i kontakt mellem denne ledning og en jordet metaloverflade.

Antag at der skulle forekomme et uheldsmæssigt sted på det punkt, der er vist i dette stigendiagram:

Hvad ville være resultatet af denne fejl "# 16"> Reveal svar Skjul svar

I et korrekt designet system med L2 jordet ved strømkilden vil denne fejl resultere i en blæst sikring, når trykafbryderen lukker. I et kredsløb med L1 og L2 omvendt ville denne samme jordfejl aktivere lyddæmpningsventilen, med eller uden trykafbryderens "tilladelse".

Bemærkninger:

Det ultimative formål med dette spørgsmål er ikke at fastslå virkningerne af en bestemt fejl, så meget som det er at udlede en generel regel om konstruktion af industrielle styrekredsløb. Studerende skal kunne se fordelene ved at have L2 (den jordede kraftskinne) på højre side af kredsløbet, men kan de indføre det generelle sikkerhedsprincip, der skal anvendes i alle styringskredsløb? Hvad er "specielt" om at have L2 på højre side af stigen diagrammet?

Spørgsmål 17

Færdiggør følgende ladderlogikdiagram, således at der dannes en AND-portfunktion: indikatorlampen aktiverer hvis og kun hvis både omskifter A og kontakt B samtidig aktiveres.

Reveal svar Skjul svar

Bemærkninger:

Diskuter med eleverne, at relæspoler og kontakter ikke behøver at være placeret i nærheden af ​​hinanden i stige diagrammer. Selv om dette kan være forvirrende til tider, er det en meget fleksibel funktion af stigenlogisk notation, fordi den giver forfatteren friheden til at lokalisere relækontakter, hvor det giver den mest visuelle sans i "output" rung af diagrammet uden at skulle koordinere placeringer af spole og kontakt, som det generelt er nødvendigt i traditionelle skematiske diagrammer. I stedet forbindes relækontakter med deres respektive spoler ved mærkning, ikke nærhed på diagrammet.

Spørgsmål 18

Skriv et sandtabell for hver af indikatorlamperne i det følgende stigendiagram, og bestemm hvilken logisk funktion (OG, ELLER, NAND, NOR eller IKKE) bedst beskriver hver lampes adfærd med hensyn til indgangsvælgerens status.

Reveal svar Skjul svar

Hver af lamperne udviser opførelsen af ​​en "NOR" gate.

Bemærkninger:

Dette spørgsmål giver en god mulighed for, at eleverne praktiserer analyse af relælogikkredsløb, og det foreskygger også DeMorgans sætning i sin dobbelte implementering af NOR-funktionen. Bemærk til dine elever, hvordan mere end en kontakt bliver brugt på kontrolrelæer CR1 og CR2!

Spørgsmål 19

Lad ikke bare sidde der! Byg noget !!

At lære at analysere relæ kredsløb kræver meget undersøgelse og praksis. Normalt praktiserer eleverne ved at arbejde igennem masser af prøveproblemer og kontrollere deres svar mod dem fra lærebogen eller instruktøren. Mens dette er godt, er der en meget bedre måde.

Du vil lære meget mere ved faktisk at opbygge og analysere rigtige kredsløb, så din testudstyr giver svarene "i stedet for en bog eller en anden person. Følg disse trin for succesfulde øvelser i kredsløbsopbygning:

  1. Tegn skematisk diagram for relækretsen, der skal analyseres.
  2. Opbyg forsigtigt dette kredsløb på et brødbræt eller andet passende medium.
  3. Kontroller nøjagtigheden af ​​kredsløbets konstruktion, efter hver ledning til hvert forbindelsessted, og kontroller disse elementer en for en på diagrammet.
  4. Analyser kredsløbet, bestemmer alle logiske tilstande for givne indgangsforhold.
  5. Mål forsigtigt de logiske tilstande for at kontrollere nøjagtigheden af ​​din analyse.
  6. Hvis der er fejl, skal du omhyggeligt kontrollere dit kredsløbs konstruktion mod diagrammet, og analyser derefter kredsløbet omhyggeligt igen og mål igen.

Sørg altid for, at strømforsyningsspændingsniveauerne er inden for specifikationen for de relæspoler, du planlægger at bruge. Jeg anbefaler at bruge pc-kort relæer med spole spændinger egnet til enkeltbatteri strøm (6 volt er god). Relæspoler tegner en smule mere strøm end f.eks. Halvlederlogiske porte, så brug et 6-volts batteri med lantern for tilstrækkelig levetid.

En måde du kan spare tid på og reducere muligheden for fejl er til at begynde med et meget simpelt kredsløb og trinvis tilføje komponenter for at øge dens kompleksitet efter hver analyse, i stedet for at opbygge et helt nyt kredsløb for hvert øvelsesproblem. En anden tidsbesparende teknik er at genbruge de samme komponenter i en række forskellige kredsløbskonfigurationer. På den måde må du ikke måle en komponents værdi mere end én gang.

Reveal svar Skjul svar

Lad elektronerne selv give dig svarene på dine egne "praksisproblemer"!

Bemærkninger:

Det har været min erfaring, at eleverne kræver meget praksis med kredsløbsanalyse at blive dygtige. Til dette formål giver instruktører normalt deres elever mange øvelsesproblemer til at arbejde igennem og giver svar til, at eleverne tjekker deres arbejde imod. Mens denne tilgang gør eleverne dygtige i kredsløbsteori, undlader det at uddanne dem fuldt ud.

Studerende behøver ikke bare matematisk praksis. De har også brug for rigtige, praktisk praktiske bygningskredsløb og brug af testudstyr. Så jeg foreslår følgende alternative tilgang: eleverne skal bygge deres egne "praksisproblemer" med virkelige komponenter og forsøge at forudsige de forskellige logiske tilstande. På denne måde kommer relæteori "levende", og de studerende får praktisk færdighed, de ikke ville vinde ved blot at løse boolske ligninger eller forenkle Karnaugh-kort.

En anden grund til at følge denne metode er at lære studerende videnskabelig metode : processen med at teste en hypotese (i dette tilfælde logiske tilstand forudsigelser) ved at udføre et rigtigt eksperiment. Studerende vil også udvikle rigtige fejlfindingskompetencer, da de lejlighedsvis laver kredsløbsbyggeri fejl.

Tilbring et par øjeblikke med din klasse for at gennemgå nogle af de "regler" for bygningskredsløb, før de begynder. Diskuter disse spørgsmål med dine elever på samme socratiske måde, som du normalt vil diskutere arbejdsarkets spørgsmål, snarere end blot at fortælle dem, hvad de burde og ikke burde gøre. Jeg ophører aldrig med at blive overrasket over, hvor dårlige eleverne får fat i instruktioner, når de præsenteres i et typisk foredrag (instruktørmonolog) format!

En note til de instruktører, der kan klage over den "spildte" tid, der kræves for at få eleverne til at opbygge virkelige kredsløb i stedet for bare at matematisk analysere teoretiske kredsløb:

Hvad er formålet med de studerende at tage dit kursus "meta-tags hidden-print">

Relaterede værktøjer:

Edge Coupled Microstrip Impedance Calculator Indbygget Microstrip Impedance Calculator Konverter MCD til Lumens

  • ← Forrige regneark

  • Regneark Indeks

  • Næste regneark →