Acces Parcare Prin Apel Telefonic

Diverse

Acces Parcare Prin Apel Telefonic

Byadmin ianuarie 1, 2024

CUPRINS

Capitolul I. Introducere

Capitolul II. Fundamente teoretice

2.1. Stâlpul retractabil

2.2. Senzori

2.2.1. Considerații generale, definiția senzorului

2.2.2. Clasificare senzori

2.2.3. Caracteristici senzori

2.3. Motorul de curent continuu

2.4. Automatul programabil Alpha 2

2.4.1. Utilizarea programului Mitsubishi ALVLS

2.4.2. Fereastra diagramei funcției bloc (FBD)

2.4.3. Ecranul de monitorizare al sistemului

2.4.4. Exemplu de scriere a unui program folosind funcții bloc

2.5. Modem GSM

2.5.1. Alarme și comenzi

2.5.2. Descriere Modem GSM

2.5.3. Secțiune de program cu funcția Call Detect

2.5.4. Setările modemului MAM GM6 din softul VLS ( Visual Logic Software)

Capitolul III. Descriere practică

3.1. Schema bloc

3.2. Principiu de funcționare

3.3. Descriere electrică

3.4. Programul

3.4.1. Descriere funcții bloc

3.5. Pozele implementării practice

Capitolul IV. Concluzii

Capitolul V. Bibliografie

Capitolul I. Introducere

Aflându-ne în secolul XXI, am apreciat că se impune alegerea unei teme care să caracterizeze societatea în care trăim. Se simte tot mai mult prezența dispozitivelor moderne, pe care le accesăm frecvent în viața de zi cu zi.

Astfel se încearcă o transferare a activităților pe care noi trebuie să le efectuăm, în domeniul tehnologic. Obiectivul dorit este să realizăm cât mai multe servicii automatizat, pentru a avea un confort mai mare.

În acest scop am realizat un proiect, în care am să prezint un stâlp retractabil automat, acționat electric, prin intermediul telefonelor mobile, acestea devenind foarte utile prin aplicațiile de care dispun și totodată este obiectul pe care îl avem tot timpul la noi, pe când o telecomandă sau anumite chei se întâmplă foarte ușor să le uităm sau să le pierdem, iar găsirea lor este mult mai dificilă. Telefoanele ne permit în acest context accesul intr.-un anumit spațiu, direct din interiorul mașinii, nemaifiind nevoie să coborâm din mașină, ceea ce nu este tocmai plăcut în condiții meteo nefavorabile.

Am ales această modalitate de acces pentru că este prezentabilă din punct de vedere estetic și poate să aibă un lung termen de funcționare fără multe lucrări de întreținere tehnică și mentenanță.

În capitolul doi am prezentat fundamentele teoretice cu referire la: zonele unde pot fi folosiți stâlpii retractabili, avantajele acestora, considerațiile generale și definiția senzorului împreuna cu clasificarea și caracteristicile senzorilor, motorul de curent continuu, automatul programabil și modemul GSM.

Capitolul trei conține descrierea practică a lucrării, care cuprinde: o schemă bloc, principiul de funcționare, descrierea electrică, programul împreună cu funcțiile bloc folosite, iar în finalul capitolul am adăugat pozele implementării practice.

Concluziile și contribuțiile personale ale acestei lucrări se află în capitolul patru, unde am prezentat avantajele stâlpului retractabil acționat electric, ale automatului programabil și ale modemului GSM.

Capitolul II. Fundamente teoretice

2.1. Stâlpul retractabil

Stâlpii retractabili automați pot fi folosiți cu succes în zone precum:

– zone pietonale, pentru că aceștia permit intervenția mașinilor de urgență sau de aprovizionare, în rest spațiul fiind destinat pietonilor;

– stații de autobuz pentru că stâlpii retractabili automati permit intrarea autobuzelor în stații, în rest ei blocând accesul celorlalte vehicule;

– zone istorice, deoarece stâlpii retractabili automați restricționează traficul rutier, traficul pietonal nefiind afectat;

– magazine și spații comerciale unde accesul este permis doar pentru mașinile destinate aprovizionării, în rest aceste zone fiind pietonale;

– zone rezidențiale unde accesul este permis doar riveranilor, stâlpii retractabili pot înlocui cu succes barierele auto sau alte sisteme de blocaj acces;

– parcuri auto și showroom-uri unde autovehiculele expuse beneficiază de protecție suplimentară, stâlpii retractabili avand rol și de securitate;

– bănci, ambasade, consulate, școli particulare unde stâlpii retractabili permit accesul doar anumitor vehicule destinate instituției respective

– parcări individuale, piețe, agore.

Fig. 2.1 Stâlpi retractabili [11]

2.2. Senzori

2.2.1. Considerații generale, definiția senzorului

Dicționarele din prima parte a anilor '70 nu cuprind cuvântul "senzor". Acesta a apărut odată cu dezvoltarea microelectronicii, împreună cu alte noțiuni de mare impact, cum ar fi cele de „microprocesor”, „microcontroller”, „transputer”, „actuator” etc., adăugând o noțiune nouă unei terminologii tehnice având o anumită redundanță [10]. După opinia specialiștilor, anii '80 vor reprezenta decada activității de software și a senzorilor, pentru a elimina decalajele acestor domenii față de tehnologia componentelor.

Fără un set de programare corespunzător și fară senzori, microcalculatorul este ca un aparat de radio-recepție fără antenă și fără difuzoare.

Performanțele unui sistem de control sunt limitate de capacitatea senzorului de „a culege” informații și abilitatea lui de a le transmite sistemului din care face parte.

Un sistem este o entitate concepual închisă care are trei porți diferite pentru lumea exterioară (vezi fig. 2.2). Aceste porți sunt: senzori, partea de acționare și interfața umană. Omul, ca parte componentă a interfeței umane, posedă la rândul său senzori foarte specializați cât și elemente de acționare.[8]

Fig. 2.2. Sistem de control [8]

Scopul sistemului este să producă un semnal la ieșire, ca răspuns la semnalele de la intrare primite de la senzori sau de la interfața umană. Natura semnalului de la ieșire este condiționată, printre alți factori și de semnalele de la intrare.

Este clară, deci, importanța senzorului pentru sistem.

Denumirea senzorului provine din cuvântul latin „sensus”, care înseamnă simț și înainte de a fi adoptat pentru sisteme tehnice, a fost și este utilizat pentru a desemna capacitățile organelor de simț ale oamenilor și ale organismelor vii, de a culege și prelucra informații din mediul înconjurător și a le transmite creierului. În acest proces mărimile fizice, neelectrice, sunt convertite în semnale electrice, pe care creierul le poate prelua și interpreta.

Senzorul a apărut, așa cum s-a văzut, o dată cu dezvoltarea microelectronicii. La începuturile măsurării electronice a mărimilor neelectrice, convertoarele de energie au fost denumite „traductori”. S-a folosit și noțiunea de „palpatoare” și s-a ajuns apoi la „convertoare de mărimi de măsurare”. Astăzi, pentru aceste elemente, se utilizează noțiunea de senzori. Acesta are un sens destul de imprecis încă pentru multă lume. Unanim acceptat este faptul că senzorul este un element sensibil care se află în contact direct cu fenomenul ce trebuie înregistrat. Se va prezenta în continuare o propunere a lui Jäger care, dată fiind ambiguitatea denumirii de senzor, promite o anumită stabilizare a noțiunilor.

Conform teoriei lui Jäger se deosebesc următoarele categorii de noțiuni:

Senzorul: este elementul de conversie, care transformă o mărime neelectrică într-una care poate fi evaluată electric.

Sistem cu senzori: este o unitate funcțională pentru înregistrarea și reprezentarea mărimilor de măsurare sau pentru recunoașterea formelor obiectelor. Sistemele cu senzori se compun din senzori și din unități microelectronice de prelucrare conectate cu aceștia.

Tehnica senzorilor: înglobează totalitatea operațiilor de hardware și de software pentru reprezentarea unei mărimi de măsurare sau a unor combinații de mărimi de măsurare într-un semnal care poate fi prelucrat automat.[8]

2.2.2. Clasificare senzori

Deși tipurile realizate sunt foarte numeroase totuși se poate schița o clasificare a senzorilor după urmatoarele criterii:

După modul lor de funcționare:

Senzorii activi sunt cei care pentru realizarea conversiei mărimii neelectrice în mărime electrică nu necesită aport de energie auxiliară. Ca exemplu menționăm: senzori termoelectrici, piezoelectrici, electrodinamici, fotovoltaici.

Senzori pasivi sunt cei care în aceleași condiții, necesită furnizarea unei energii electrice pentru a asigura funcționalitatea lor.[8]

După natura mărimii de ieșire:

Senzori rezistivi

Sunt constituiți dintr-un senzor potențiometric a cărui rezistență se modifică datorită unui cursor ce se deplasează sub acțiunea mărimii de măsurat, deplasarea putând fi liniară sau circulară. Prin deplasarea cursorului are loc o modificare a lungimii l din senzor, care este inclusă în circuitul de măsurare, ceea ce conduce la relația:

unde:

Rt – rezistența totală a senzorului;

R – rezistența între cursor si un capăt;

lt – lungimea totală;

l – lungimea corespunzătoare deplasării cursorului,

a=l/lt – deplasarea relativă. [7,9]

a b c

Fig. 2.3. Senzori potențiometrici [7,9]

a – senzor potențiometric liniar; b – senzor potențiometric circular; c – schemă electrică

Senzori inductivi

Funcționarea senzorului inductiv se bazează pe variația inductanței unei bobine alimentate în curent alternativ. Modificarea inductanței are loc datorită modificării circuitului magnetic prin deplasarea miezului bobinei sau a unei părți din miez.

Senzorii inductivi utilizați pentru realizarea traductoarelor de deplasare pot fi clasificați în:

– senzori inductivi la care este influențată o singură inductivitate;

– senzori inductivi la care sunt influențate două inductivități;

– senzori inductivi la care sunt influențate inductivități mutuale.

b.

Fig. 2.4. Senzor inductiv cu miez mobil [7,9]

a – circuitul magnetic; b – caracteristica de conversie

Dependența inductivității L a bobinei în funcție de deplasarea x a miezului feromagnetic față de poziția de inductivitate maximă se poate exprima prin relația:

Caracteristica de conversie L=f(x), exprimată de ecuația de mai sus este neliniară. Caracteristica de conversie se poate liniariza pe un interval larg, realizându-se o distribuție neuniformă a spirelor pe lungimea bobinei.

Traductorul este robust, simplu și se utilizează la măsurarea deplasărilor medii si mari pentru intervale de la 0 – 100 mm până la 0 – 2000 mm. [7,9]

Senzori capacitivi

Utilizați pentru măsurarea electrică a deplasării liniare sau unghiulare se bazează pe modificarea ariei de suprapunere a electrozilor.

Senzorii capacitivi de deplasare unghiulară sunt construiți din doi senzori capacitivi cu un electrod comun. Cei trei electrozi sunt formați din plăci de formă dreptunghiulară cu laturile de ordinul a 2030 mm și grosime de 12 mm. Electrozii inferiori sunt ficși și sunt separați cu o mică distanță (1 mm).

Fig. 2.5. Senzor capacitiv de deplasare liniară [9]

Electrodul superior este electrodul comun si sub acțiunea mărimii de măsurat se poate deplasa paralel cu electrozii ficși păstrând o distanță constantă. Prin aceasta se modifică aria comună dintre electrozii cu:

A a x

Cei doi electrozi ficși sunt alimentați prin intermediul unui transformator

cu priză mediană. Când electrodul mobil este situat simetric în raport cu cei doi electrozi ficși tensiunea rezultantă U este nulă si capacitățile celor doi senzori sunt egale

C1=C2=C.

Pentru o deplasare x a electrodului superior cele două capacități devin:

C C C × C C C

Traductoarele capacitive se utilizează pentru măsurarea deplasărilor liniare pentru lungimi până la 20mm (egale cu lungimea electrozilor) [9].

Datorită marii diversități a principiilor de conversie a mărimilor fizice în mărimi electrice, precum și a soluțiilor de implementare a acestor principii, există și o multitudine de criterii de clasificare a senzorilor, dintre care vor fi enumerate câteva dintre cele mai importante:ria comună dintre electrozii cu:

A a x

Cei doi electrozi ficși sunt alimentați prin intermediul unui transformator

cu priză mediană. Când electrodul mobil este situat simetric în raport cu cei doi electrozi ficși tensiunea rezultantă U este nulă si capacitățile celor doi senzori sunt egale

C1=C2=C.

Pentru o deplasare x a electrodului superior cele două capacități devin:

C C C × C C C

Traductoarele capacitive se utilizează pentru măsurarea deplasărilor liniare pentru lungimi până la 20mm (egale cu lungimea electrozilor) [9].

Datorită marii diversități a principiilor de conversie a mărimilor fizice în mărimi electrice, precum și a soluțiilor de implementare a acestor principii, există și o multitudine de criterii de clasificare a senzorilor, dintre care vor fi enumerate câteva dintre cele mai importante:

Senzorii pot fi clasificați în funcție de tehnologiile utilizate pentru realizarea lor:

– tehnologii ale materialelor feromagnetice;

– tehnologii ale materialelor piezo-ceramice;

– tehnologii ale microeelectronicii și microsistemelor;

– tehnologii ale staturilor subțiri;

– tehnologii ale staturilor groase;

– tehnologii pentru materiale sinterizate;

– tehnologii ale foliilor etc.

În funcție de tipul mărimii fizice de intrare senzorii pot fi clasificați în:

– absoluți, când semnalul electric de ieșire poate reprezenta toate valorile posibile ale mărimii fizice de intrare, raportate la o origine (referință) aleasă;

– incrementali, când nu poate fi stabilită o origine pentru toate punctele din cadrul domeniului de măsurare, ci fiecare valoare măsurată reprezintă originea pentru cea următoare.

Foarte importantă este clasificarea în funcție de tipul mărimii de ieșire, în:

– senzori analogici, pentru care semnalul de ieșire este în permanență proporțional cu mărimea fizică de intrare;

– senzori numerici (digitali), la care semnalul de ieșire poate lua numai un număr limitat de valori discrete, care permit cuantificarea semnalului fizic de intrare.

Privind problema semnalului de ieșire din punctul de vedere al numărului de valori posibile, pot fi puse în evidență alte două clase distincte:

– senzori binari, care prezintă la ieșire numai două valori distincte;

– senzori cu un număr mare de valori, pentru măsurarea unei mărimi într-o anumită

plajă, pot fi analogici sau numerici. [10]

Un alt criteriu de clasificare ține cont de numărul elementelor traductoare și de numărul de dimensiuni măsurate atribuite valorilor și clasifică senzorii în scalari (un traductor, o dimensiune), vectoriali (măsurări după trei direcții ortogonale) și matriciali (un anumit număr de traductoare dispuse după o matrice mono-, bi- sau tridimensională).

Combinarea ultimelor două criterii de clasificare permit clasificări mai complexe, de tipul celei prezentate în figura 2.6.

Fig. 2.6. Clasificarea senzorilor după două criterii combinate [10]

Senzorii pot fi clasificați și în funcție de domeniul în care sunt utilizați:

În industrie:

– robotică, fabricație flexibilă, controlul calității, activități de birou etc.

În protecția mediului

În transporturi

În automatizarea clădirilor și locuințelor

Dacă analiza se extinde la nivelul diferitelor domenii de utilizare, pot fi utile și pertinente noi criterii de clasificare. De exemplu, în cazul senzorilor utilizați în robotică, una dintre principalele clasificări are la bază sistematizarea proprietăților și parametrilor robotului și mediului din figura 2.7.

Fig. 2.7. Variantă de clasificare a senzorilor din dotarea roboților [10]

Cele două ramificații principale permit gruparea senzorilor în două categorii mari:

Senzorii interni (denumiți de unii autori și intero-receptori), care servesc la obținerea unor informații legate de funcționarea robotului, cum ar fi poziția relativă a elementelor cuplelor cinematice, vitezele și accelerațiile liniare și unghiulare, deformațiile elementelor lanțului cinematic.

Senzori externi (denumiți de unii autori și extero-receptori), utilizați pentru culegerea unor informații asupra mediului înconjurător și asupra interacțiunii robot/mediu, servesc la identificarea prezenței și stabilirea tipului, poziției, orientării, culorii sau a altor proprietăți ale obiectelor din mediu, la identificarea unor obstacole, la determinarea forțelor de interacțiune robot/mediu.

Un criteriu care poate permite clasificarea senzorilor externi este cel referitor la contactul cu obiectele din mediu (fig.2.8). Un senzor care măsoară pozițiile/deplasările în cuplele cinematice este un senzor intern, un senzor de investigare, care baleiază mediul înconjurător pe principiul radarului, este un senzor extern fără contact, un senzor tactil este un senzor extern cu contact direct, iar un senzor de forță/moment este un senzor extern cu contact indirect, întrucât forțele de interacțiune cu mediul nu sunt exercitate direct asupra senzorului, ci sunt resimțite de acesta prin propagarea lor de-a lungul unor elemente intermediare. [10]

Fig. 2.8. Clasificarea senzorilor externi [10]

Senzorii fără contact pot servi la recunoașterea obiectelor, a poziției și orientării lor și la controlul calității. Senzorii de proximitate sunt senzori de zona foarte apropiată. Ei furnizează informații despre existența obiectelor și sunt montați pe efectorul final sau în apropierea acestuia. Senzorii optici sunt senzori de zonă apropiată, iar cei de investigare de zonă îndepărtată. Montarea acestora se poate face și în afara robotului, în spațiul său de lucru.

Informațiile de la senzorii cu contact sunt generate prin cuplare directă sau indirectă. Cuplarea indirectă permite măsurarea forțelor și momentelor care solicită un întreg sistem mecanic, de exemplu, efectorul final. În cazul cuplării directe, informația este generată de contactul nemijlocit dintre senzor și obiect.

Alegerea și aprecierea unui anumit tip de senzor are la bază o serie întreagă de parametri dintre cei mai diferiți, cum ar fi: dimensiunile, greutatea, costul, gradul de protecție electrică, domeniul de măsurare, consumul de energie, natura semnalelor de ieșire și complexitatea lanțului de prelucrare a acestora, sensibilitatea, rezoluția, precizia, fidelitatea, repetabilitatea. Problema definirii unor caracteristici (sensibilitate, rezoluție, precizie) este mai dificilă decât în cazul traductoarelor, întrucât senzorul reprezintă o categorie mai complexă, ce poate include un număr mare de traductoare, la care se adaugă circuite electronice de achiziție, prelucrare și evaluare a semnalelor.

Există, pe de alta parte, o varietate foarte mare de senzori, funcționând după principii complet diferite și având caracteristici specifice grupei din care fac parte.

Orice senzor poate fi privit însă ca o "cutie neagră", la intrarea căreia se aplică mărimile fizice care urmează a fi măsurate, ieșirea fiind constituită din semnale electrice, adecvate transmiterii către sistemul de comandă (fig.2.9). [10]

Fig. 2.9. Schema bloc a unui senzor cu semnalele de intrare/ieșire [10]

2.2.3. Caracteristici senzori

Caracteristicile principale ale senzorilor pot fi definite prin următorii parametrii:

– domeniul de utilizare,

– rezoluția (sensibilitatea – cel mai mic increment măsurabil al stimulului),

– frecvența maximă a stimulului ce poate fi detectat (selectivitatea),

– acuratețea (eroarea de măsurare raportată, în procente, la întreaga scală),

– dimensiunile și masa senzorului,

– temperatura de operare și condițiile de mediu, durata de viață (în ore sau număr de cicluri de operare),

– stabilitatea pe termen lung,

– costul.

1. Sensibilitatea

Sensibilitatea unui senzor este definită ca panta curbei caracteristicii de ieșire sau intrarea minimă a parametrilor fizici care va crea o variație a ieșirii.

La unii senzori, sensibilitatea este definită ca parametrul de intrare cerut pentru a produce o standardizare a schimbării ieșirii. La altele, ea este definită ca tensiunea de ieșire dată pentru schimbarea parametrului de intrare.

2. Eroarea de sensibilitate

Eroarea de sensibilitate este punctul de plecare pentru panta ideală a caracteristicii curbei.

3. Domeniul de acoperire

Domeniul de acoperire al senzorului este maximul și minimul valorilor aplicate parametrilor care pot fi măsurate.

De exemplu, un senzor de presiune dat poate avea domeniul de variație între –400 și +400 mm Hg. Alternativ, extrema pozitivă și negativă sunt de obicei inegale.

4. Domeniul dinamic

Domeniul dinamic reprezintă domeniul total al variației senzorului de la minim la maxim.

5. Precizia

Termenul de precizie se referă la gradul de reproducere al măsurătorii.

Cu alte cuvinte, dacă exact aceleași valori au fost măsurate de un anumit număr de ori, atunci un senzor ideal va scoate la ieșire aceași valoare de fiecare dată.

Senzorii reali scot însă la ieșire valori apropiate de valoarea reală. Să presupunem că o presiune de 150 mm Hg este aplicată unui senzor. Chiar dacă presiunea aplicată este constantă, valorile de la ieșirea senzorului variază considerabil. Apar astfel câteva probleme din punct de vedere al preciziei când valoarea adevărată și valoarea indicată de senzor nu sunt la o anumită distanță între ele.

6. Rezoluția

Rezoluția reprezintă detecția celui mai mic parametru de intrare care poate fi detectat din semnalul de ieșire. Rezoluția poate fi exprimată proporțional cu semnalul citit, fie in valori absolute.

7. Acuratețea

Acuratețea este dată de diferența dintre valoarea actuală și valoarea indicată la ieșirea senzorului. Din nou, acuratețea poate fi exprimată ca un procent sau în valori absolute.

8. Offset-ul

Eroarea de offset al unui senzor este definită ca valoarea ieșirii care există atunci când ar trebui să fie zero, sau diferența dintre valoarea reală de la ieșirea traductorului și valoarea de la ieșire specificată de o serie de condiții particulare.

9. Liniaritatea

Liniaritatea este expresia cu care curba măsurată se diferențiază de curba ideală.

Neliniaritatea statică este uneori subiectul unor factori de mediu, inclusiv temperatura, vibrațiile, nivelul acustic de zgomot și umiditatea. Este important de știut în ce condiții această caracteristică este validă și se îndepărtează de acele condiții care nu furnizează modificări ale liniarității.

10. Liniaritate dinamică

Liniaritatea dinamică a unui senzor este o măsură a abilității sale de a urmării schimbăriile rapide ale parametrilor de intrare. Caracteristicile distorsiunii amplitudinii, caracteristicile distorsiunii fazei, și timpul de răspuns sunt importante pentru a determina liniaritatea dinamică.

11. Histerezis-ul

Un senzor trebuie să fie capabil să urmărească schimbările parametrilor de intrare indiferent din ce direcție este facută schimbarea, histerezis-ul fiind măsura a acestei proprietăți. Corespunde diferenței maxime pentru marimea de ieșire obținută pentru o măsurare crescătoare urmată de o măsurare descrescătoare.

12. Timpul de răspuns

Senzorii nu-și schimbă starea de ieșire imediat când apare o schimbare a parametrului de intrare, de obicei, va trece în starea nouă abia după o anumită perioadă de timp.

Timpul de răspuns poate fi definit ca fiind timpul necesar ieșirii valorilor unui senzor de a trece din starea precedentă spre o valoare stabilită în limitele unui domeniu de toleranță a noii valori corecte. Acest concept este într-un fel diferit de termenul de timp constant (T) a sistemului. Acest termen poate fi definit într-o manieră similară cu cea a unui condesator care se încarcă printr-un rezistor și este de obicei mai mic decât timpul de răspuns.

13. Decalajul față de 0

Este valoarea mărimii de ieșire petru o valoare nulă a mărimii de intrare.

14. Sensibilitatea la mărimile perturbatorii

E definită ca derivata parțială a ieșirii captorului în raport cu mărimile care îl afectează în mod parazit. Temperatura este o mărime perturbatorie care afectează adesea funcționarea senzorilor destinați să măsoare o altă mărime fizică.

15. Coeficientul de temperatură de decalaj față de 0

Indică cum decalajul față de zero (anterior definit) evoluează în funcție de temperatură. În același timp, temperatura poate influența sensibilitatea în timpul măsurătorilor printr-un coeficient de sensibilitate la temperatură [9,12].

Fig. 2.10. Clasificarea caracteristicilor senzorilor [10]

2.3. Motorul de curent continuu

În construcția actuală, motorul de curent continuu este un dispozitiv ce transformă energia electrică în energie mecanică, acesta se compune în principal dintr-un inductor heteropolar, care formează statorul mașinii și un indus care constituie rotorul. În figura 2.11. s-au reprezentat secțiunile principale printr-o mașină de curent continuu [5].

Fig. 2.11. Secțiunea longitudinală printr-un motor de curent continuu [6]

1 – carcasă; 2 – scut suport; 3 – scut tracțiune; 4 – polul principal; 5 – polul de comutație; 6 – pachetul de tole rotoric; 7 – bandaj rotor; 8 – înfașurarea rotorului; 9 – ax (arbore); 10 – suport portperii; 11 – portperie; 12 – colector; 13 – căpăcel exterior; 14 – rulment cu bile; 15 – rulment cu role; 16 – cutie de borbe; 17 – bulonul de fixarea scutului; 21 – ventilator; 22 – perie; 23 – colier port-perie.

Fig. 2.12. Secțiunea transversală printr-un motor de curent continuu [6]

18 – bobină de comutație; 19 – bobină de excitație; 20 – inel de ridicare.

Statorul este echipat cu 2p poli inductori denumiți polii principali. În construcția uzuală, miezul feromagnetic al polilor inductori este realizat din oțel masiv, sau din tole de tablă feromagnetică cu grosimea de 0,5 … 2 mm asamblate împreună prin buloane de strângere nituite. Miezul feromagnetic al polilor inductori realizat din tole se execută mai ușor și prezintă avantaje în funcționare prin faptul că pierderile suplimentare de suprafață datorită pulsațiilor câmpului magnetic sunt mai reduse decât în cazul folosirii pieselor polare masive.

Pe miezul polilor inductori sunt așezate bobinele de excitație realizate cu conductor de cupru izolat cu email, bumbac, fibre de sticlă etc.

Bobinele sunt conectate în serie astfel, încât polii de un nume să alterneze la periferia armăturii cu polii de nume contrar, pentru a se obține un inductor heteropolar.

La mașinile de puteri mijlocii și mari între polii inductori se așează polii de comutație denumiți și poli auxiliari. Grosimea miezului polilor auxiliari este mai mică decât la polii principali. Polii auxiliari se realizează, de asemenea, din oțel masiv sau din tole. Pe miez sunt așezate bobine realizate cu conductor de cupru izolat, bobinele polare sunt conectate în serie astfel, încât polii de comutație să formeze de asemenea un sistem heteropolar.

Mașinile de puteri mari și foarte mari, precum și mașinile destinate acționărilor electrice rapide, se mai echipează cu o înfășurare de compensație, așezată în crestăturile prevăzute în acest scop în piesele polare ale polilor principali. Axa magnetică a acestei înfășurări coincide cu axa periilor. Înfășurarea de compensație se conectează în serie cu indusul și are rolul de a compensa reacțiunea indusului.

Jugul inductorului se execută din oțel turnat sau din produse laminate din oțel (tablă sau țeavă). Lungimea axială a jugului inductor este mai mare decât lungimea polului inductor. În acest fel, jugul îndeplinește și rolul de carcasă, protejând mecanic părțile frontale ale înfășurărilor statorului.

La mașinile de construcție specială, jugul este executat din tole de tablă silicioasă, izolate între ele, fiind stanțate odată cu polii inductori. La aceste mașini, protecția mecanică a bobinelor statorului este asigurată de scuturile frontale.

Pe carcasă sunt prevăzute elementele constructive comune tuturor mașinilor electrice: cutia de borne, plăcuța indicatoare, borna de legătură la masă, dispozitivele de ridicare, tălpile de fixare etc.

În părțile frontale, statorul este echipat cu două scuturi port-lagăre pentru susținerea și centrarea rotorului.

Sistemul de perii colectoare este așezat într-unul din scuturile frontale și se compune din colierul periilor de care se fixează tijele portperiilor, portperiile și periile.

La mașinile mici, mijlocii și mari portperiile se realizează din tablă de alamă sau sunt turnate din aliaje neferomagnetice (bronz, aliaj de aluminiu etc.) pentru a nu fi supuse proceselor de coroziune. Suportul periei trebuie să permită o mobilitate ușoară a acesteia și să contribuie la transmisia căldurii dezvoltate în zona de contact dintre perie și colector.

La micromotoare, portperiile se execută din materiale izolante prin presare la cald sau prin turnare.

Periile se realizează din electrografit, la mașinile cu tensiunea nominală la bornele indusului până la 24 V, periile se execută din cupru grafitat.

Sistemul de perii se poate decala din exterior în raport cu scutul în care este așezat, pentru a permite reglarea poziției periilor pe colector în raport cu polii inductori.

Rotorul constituie indusul mașinii, miezul feromagnetic al acestuia este realizat din tole ștanțate din tablă silicioasă normal aliată, de 0,5 mm grosime, izolate între ele. La periferia tolelor sunt ștanțate crestături repartizate uniform, tolele sunt împachetate fie direct pe axul mașinii, fie pe butucul rotorului. Pentru a asigura o bună răcire a rotorului, miezul feromagnetic este prevăzut cu canale axiale de partea interioară între jug și ax.

Înfășurarea indusului este o înfășurare repartizată, închisă, construită în două straturi. Înfășurarea se execută din conductor de cupru izolat cu bumbac și se împregnează. Conductorul se poate izola și cu fibră de sticlă, folii sau benzi pe bază de mică, în funcție de clasa de izolație a mașinii.

Înfășurarea este așezată în crestăturile prevăzute la periferia indusului și este racordată la lamelele colectorului [5].

La o lungime a miezului feromagnetic mai mare de 15-20 cm, miezul se execută sub formă de pachete de 4-6 cm lungime, între care se prevăd canale radiale de răcire având lărgimea de 1-1,2 cm, pentru a mări suprafața de transmisie a căldurii.

Tolele sunt presate între ele cu o presiune de 50-100 N/cm2.

În tole sunt ștanțate crestăturile (fig. 2.13) în care se așează înfășurarea indusului. Crestăturile se construiesc de obicei deschise, pentru a rezulta o inductivitate de scăpări a bobinei mai mică. La mașinile cu canale radiale de răcire se prevăd și canale axiale prin care mediul de răcire poate avea acces spre canalele radiale [6].

Fig. 2.13. Tolă pentru indus [6]

Colectorul este format din lamele conductoare ștanțate din bandă de cupru de profil trapezoidal și izolate între ele cu lamele izolante din micanită. Lamelele sunt asamblate împreună pe un butuc și sunt izolate față de acesta cu ajutorul unor conuri de micanită, fixarea lamelelor de butuc se face prin sistemul numit coadă de rândunică. La mașinile de puteri foarte mici lamelele au forma literei H. Strângerea colectorului se realizează cu inele metalice, izolate față de lamelele conductoare printr-o masă turnată din rășini sintetice.

În partea exterioară, lamela de cupru prezintă un steguleț la care se conectează capătul de sfârșit al unei secții și capătul de început al secției succesive în circuitul electric al înfășurării, sau o priză a înfășurării indusului [5].

Polii inductori. Miezul feromagnetic al polilor inductori denumiți și poli principali este construit la mașina de curent continuu din tablă de oțel, de grosime 0,5—1,5 mm. Tolele (fig. 2.14) nu se izolează și sunt asamblate împreună prin buloane nituite. Secțiunea miezului polului inductor executat din tole este de formă dreptunghiulară sau pătrată. La mașinile de puteri mici, polii inductori se execută de obicei din oțel masiv. Secțiunea polului poate fi în acest caz și de formă circulară. Avantajele polilor inductori construiți din tole sunt următoarele: se asigură o omogenitate a polului, se reduc simțitor pierderile de suprafață în piesa polară, iar procesul tehnologic este mai ușor (se evită prelucrări mecanice după profile speciale).

Înfășurarea de excitație se execută sub forma unor bobine concentrate așezate pe polii inductori.

Polii de comutație. Miezul feromagnetic al polilor do comutație este executat din oțel masiv. În mașinile de curent continuu cu variații bruște ale sarcinii, polii de comutație se excută lamelați.

Fig. 2.14. Tolă pentru polul inductor [6]

Scuturile. Pentru centrarea și susținerea rotorului față de stator, mașina de curent continuu este prevăzută cu scuturi frontale executate fie din oțel sau fontă turnată, fie din tablă de oțel sudată. În scuturi sunt prevăzute lagărele în care se învârtește axul mașinii. Pe scutul situat de partea colectorului este montat colierul cu tijele portperiilor, portperiile și periile.

Lagărele mașinii de curent continuu sunt de alunecare (la generatoare și la mașini de puteri mari), sau de rulare (la mașini de puteri mici și mijlocii – îndeosebi la motoare) [6].

Fig. 2.15. Elemente constructive ale mașinii de curent continuu [4]

În figura 2.16 sunt reprezentate secțiuni parțiale ale colectorului.

După modul de alimentare a înfășurării de excitație, mașinile de curent continuu se clasifică astfel:

Mașini cu excitație separată sau independentă, la acestea înfășurarea de excitație este alimentată de la o sursă separată.

Mașini cu autoexcitație, la care înfășurarea de excitație este alimentată de la bornele indusului. Din această categorie fac parte următoarele: mașina, de curent continuu derivație, care are înfășurarea de excitație conectată în paralel cu înfășurarea indusului, mașina de curent continuu serie, care are înfășurarea de excitație conectată în serie cu înfășurarea indusului și mașina de curent continuu compund care prezintă două înfășurări de excitație, una conectată în serie cu indusul, iar cea de-a doua în paralel.

Mașini cu excitație mixtă, care prezintă două sau mai multe înfășurări de excitație, dintre care cel puțin una este alimentată de la o sursă separată, iar alta este alimentată în serie sau în paralel cu indusul [5].

Fig. 2.16. Secțiuni parțiale prin colector [5]

1 – lamela ; 2 – conul izolat din micanită ; 3 – bandajul ; 4 – butucul colectorului ; 5 – inelul

de strângere ; 6 – bulonul de strângere ; 7 – lamela izolantă.

În schemele electrice, mașina de curent continuu se reprezintă prin semne convenționale conform CU STAS 1590/5-71 ca în figura 2.17. Marcarea extremităților libere ale înfășurărilor, respectiv a bornelor, este standardizată (STAS 3 539-71), după cum urmează:

– pentru înfășurarea din indus — litera A ;

– pentru înfășurarea polilor auxiliari — litera B;

– pentru înfășurarea de compensare— litera C;

– pentru înfășurarea de excitație serie — litera D;

– pentru înfășurarea de excitație derivație — litera E;

– pentru înfășurarea de excitație separată — litera F [5].

Fig. 2.17. Semne convenționale pentru mașina de curent continuu [5]

a – mașina cu excitație independentă; b – mașina derivație; c – mașina serie; d – mașina compund; e – mașina cu excitație mixtă, cu poli de comutație și înfășurare de compensare.

2.4. Automatul programabil Alpha 2

Capacitatea de program de 200 de funcții bloc ce includ operații matematice, controlul modulației PWM, un contor rapid de 1 KHz și mesaje SMS text, precum și posibilitatea de funcționare în gamă extinsă de temperatură (-25 la 55°C), toate aceste deschid noi posibilități în automatizările industriale și de construcții. Cu ajutorul unităților de extensie, se poate mări numărul de intrări și ieșiri, cu patru intrări/ieșiri digitale.

O caracteristică importantă a microcontrolerului este reprezentată de posibilitățile multiple de comunicare. Alpha 2 poate fi integrat în rețelele ASI. Gama largă de module de extensie pentru intrări și ieșiri digitale, pentru ieșiri analogice și comunicație, ca și modulele adaptoare de semnal pentru termoelemente oferă posibilitatea să adaptăm microautomatul la cerințele specifice multor aplicații. Alpha 2 integrează o funcție avansată clock-calendar cu până la 1200 de comenzi ON/OFF ce pot fi programate cu zile, luni și chiar ani în avans. În aplicațiile de supraveghere și alarmare, această facilitate permite de exemplu adaptarea la programul de vacanțe școlare, la programul de lucru al fabricilor sau al celorlalte locații unde se execută controlul [15].

Fig. 2.18. Microautomatul programabil Mitsubishi Alpha XL (AL2-14MR-A) [15]

2.4.1. Utilizarea programului Mitsubishi ALVLS

Programul Mitsubishi ALVLS este destinat scrierii programelor de aplicații pentru automatele Mitsubishi Alpha [2]. Acest program utilizează limbajul orientat pe blocuri funcționale (FBD – functional block diagram). Acest limbaj face parte din categoria limbajelor grafice și sunt normalizate prin standardul IEC 1131-3.

În figura 2.19 se observă mediul de programare grafic conține două ferestre[2] :

Fereastra diagramei funcției bloc (FBD)

Ecranul de monitorizare al sistemului

Fig. 2.19. Mediul de programare AL-PCS/WIN-E [2,15]

Aceste limbaje specifică în mod grafic comportamentul unui program prin intermediul unor funcții, acestea fiind reprezentate sub forma unor blocuri grafice (numite blocuri funcționale -BF) interconectate și care comunică între ele prin intermediul unor semnale. În limbajele evaluate mai multe blocuri funcționale interconectate pot fi reprezentate printr-un alt bloc ceea ce permite o descriere ierarhizată pe mai multe niveluri. Pentru a realiza comportamentul general, toate blocurile sunt conectate între ele.

Circulația semnalelor în cadrul unei scheme cu FB este unidirecțională și se face conform următoarelor reguli:

– semnalele circulă de la intrările schemei către intrările BF sau ieșirile schemei;

– semnalele circulă de la ieșirile BF către intrările celorlalte BF sau către ieșiri [2].

2.4.2. Fereastra diagramei funcției bloc (FBD)

Fereastra diagramei funcției bloc (FBD) este folosită pentru a programa controlerele seriei ALPHA. Fereastra FBD constă într-o zona mare de conexiuni (verde, în mod implicit), o casetă cu titlu și intrări și ieșiri verticale de-a lungul dreptunghiului pe partea stângă, respectiv pe partea dreaptă. Componentele de programare sunt plasate pe zona de conexiuni și legate prin fire separate pentru a construi programul seriei ALPHA. Fereastra FBD este, de asemenea, cunoscută ca fiind zona de conexiuni a FBD.

Fig. 2.20. Fereastra FBD de programare al automatului programabil [15]

Dimensiunea de editare a zonei programului de funcționare poate fi schimbată cu ajutorul mouse-ului.

Utilizatorul poate efectua următoarele operațiuni folosind fereastra FBD:

1. poziționarea intrărilor/ieșirilor semnalelor și funcțiilor folosind bara de unelte pentru accesorii;

2. atribuirea parametrilor la funcții;

3. legarea diferitelor componente de program ;

4. scrierea logică a programului și a intrărilor/ieșirilor;

5. invocarea expertului automat a FBD pentru a începe rularea programului pentru îndrumare;

6. testarea logică a programului;

7. simularea și verificarea logică a programului fără a conecta automatul programabil. Utilizatorul poate să:

– forțeze semnale de intrare ON/OFF;

– modifice parametrii funcției (cronometre, contoare, date analogice, etc.);

– afișeze comentarii sau valorile funcției pe ecran;

– monitorizeze componenta de stare prin vizualizarea culorii la conexiuni (fir roșu = ON, fir albastru = OFF).

8. înscrierea programului în automatul programabil;

9. citirea informației de la automatul programabil și recrearea programului în fereastra FBD. [15]

Tipurile de blocuri

Într-un program ce utilizează blocuri funcționale se pot utiliza 5 seturi de elemente:

– intrări: în funcție de tipul AP, acesta poate avea 4, 6, 8 sau 12 intrări. Acestea pot fi atât intrări digitale cât si analogice. Intrările sunt notate cu I01-I08.

– taste ale panoului frontal: acestea sunt notate cu K01-K08 și permit introducerea datelor în zona de date a programului, deplasarea prin meniuri și program, selectarea opțiunilor de programare sau pot fi folosite ca intrări suplimentare în timpul funcționării AP.

– biții de memorie a sistemului: aceștia pot furniza valori predefinite ale semnalelor și informații despre erorile din sistem. Biții de memorie sunt notați cu M01-M05.

– ieșiri: acestea sunt digitale și permit comanda elementelor de comutare de tip releu sau tranzistor ce pot fi introduse în schemele electrice de comandă. Acestea sunt notate cu O01-O04.

– blocurile funcționale: acestea sunt elementele de bază ale programului. Cu ajutorul lor informațiile primite de la intrări, taste ale panoului frontal și biții de memorie sunt prelucrate fiind elaborate comenzile transmise la ieșirile AP.

Fig. 2.21. Tipuri de blocuri [15]

Bara de conexiuni conține doar butonul pentru selectarea uneltei de conexiune a BF.

Bara funcții utilizator conține butoanele pentru crearea funcțiilor utilizator: “User Func” și “User Func Registration”.

Bara de stare – indică setul de BF utilizate curent și procentul de BF utilizate etc. [15]

2.4.3. Ecranul de monitorizare al sistemului

Ecranul de monitorizare al sistemului de scheme este fereastra de personalizare a monitorizării. Pictogramele pentru intrare/ieșire, funcția de blocuri, imaginile, precum și starea de LCD, etc. pot fi afișate în această fereastră.

Fig. 2.22. Ecranul de monitorizare al sistemului [15]

Dimensiunea de editare a zonei de program de funcționare poate fi schimbată cu ajutorul mouse-ului.

În fereastra sistemului de scheme pot fi efectuate următoarele operațiuni.

1. trasarea unei diagrame folosind bara de instrumente pentru desenare;

2. poziționarea intrărilor/ieșirilor dispozitivelor

3. poziționarea componentelor OLE în fereastra sistemului de scheme;

4. monitorizarea/testarea unui automat programabil;

5. simularea și verificarea logicii programului, fără o conectare reală a automatului programabil;

6. imprimarea și monitorizarea ferestrei sistemului de scheme și a componentei de informații cuprinsă în fereastră;

7. importarea de imagini de tip bitmap. [15]

2.4.4. Exemplu de scriere a unui program folosind funcții bloc

1. Se pornește programul Alpha Programming

2. Se dă comanda File-New

Fig. 2.23. Comanda File New

3. În fereastra de dialog se aleg parametrii AP: AL2 Series, 8 Input și 6 Output. Se validează parametrii selectați apăsând OK.

Fig. 2.24. Select Controller Type

4. Se face clic dreapta și se introduce funcția logica SI

Fig. 2.25. Introducerea funcției logice SI

5. Se efectuează conexiunile, de la Io1, Io2 la intrarea porții logice și de la ieșirea porții logice la ieșirea O01.

Fig. 2.26. Conexiunile la intrarea și ieșirea porții logice

6. Se transfera programul în automatul programabil sau se simulează rularea

Fig. 2.27. Simularea rulării

7. Se poate observa rularea prin acționarea intrărilor I1 și I2

Fig. 2.28. Acționarea intrărilor I1 și I2

Exemplul 2 – Pornirea unui motor

Se repetă pașii 1-3

3. La intrările I1 și I2 se atribuie cate un buton “Push Switch”, se dă dublu clic și scriem Pornire și Oprire

Fig. 2.29. Atribuirea butonului “Push Switch”

4. Se inserează funcția bloc SET/RESET și se efectuează conexiunile

Fig. 2.30. Inserarea funcției bloc SET/RESET

5. Se transfera programul în automatul programabil sau se simulează rularea

2.5. Modem GSM

2.5.1. Alarme și comenzi

Echipamente necesare: – Microautomat programabil Mitsubishi Alpha XL (AL2-14MR-A); – Modul de interfață RS232, conectare modem GSM (AL2-GSM-CAB); – Cablu pentru programarea Alpha XL (AL2-232CAB); – Modem GSM MAM GM6 – Cartelă SIM; Gama de modemuri industriale de alarmă are protocoale pre-instalate pentru controlerele Mitsubishi Alpha 2, FX și System Q. Astfel, funcțiile de control și telemetrie pot fi integrate împreună fără probleme și cu efort minim. Toate variabilele controlerului pot fi apoi monitorizate, fără a fi necesară scrierea de programe speciale în controler. Modemurile Mitsubishi sunt complet automate și pot realiza următoarele:

• Trimitere alarmă și mesaje prin SMS

• Primire comenzi prin SMS și transmiterea mai departe a acestora la PLC

• Transfer de date între PLC- uri sau sisteme [13]

Domeniile de aplicații pot fi urmărite în urmatoarea figura:

Fig 2.31. Aplicații ale modemului MAM GM6 [13]

2.5.2. Descriere Modem GSM

Fig 2.32. Leduri de pe modem [13]

Tab 2.1. Semnificațiile ledurilor [13]

Fig 2.33. Conectori [13]

Tab 2.2. Descrierile conectorilor [13]

2.5.3. Secțiune de program cu funcția Call Detect

Fig 2.34. Programul FBD [1,16]

Această schemă face ca printr-un apel la numărul cartelei sim din modem, acesta să activeze ieșirea O01, iar prin al doilea apel către același numar, programul o să activeze ieșirea O03 si prima o să se dezactiveze. Blocuri importante in aceasta secvență:

Fig. 2.35. Funcțiile block Call Detect și Alternate [16]

Setările blocului Call Detect :

Fig 2.36. Setări funcție Call Detect [1,16]

A – Display Comment – bifând această căsuță putem să îi dăm un nume / titlu blocului respective;

B – Display Signal Number – dacă aceasta nu este bifată, atunci ieșirea din acel bloc, (B01 în cazul nostru), nu o să fie numerotată;

C – Display Monitor Information – dacă aceasta este bifată putem vedea informații despre blocul respective în timpul rulării programului;

D – Phone Number – reprezintă căsuța în care se introduce numărul de telefon de pe care vrem să efectuăm apelul către modem;

E – Maintenance – primim informații legate de mentenanța sistemului;

F – Retentive – este indicat ca această căsuță să fie bifată, deoarece prin aceasta se memorează ultimile valori / date, primite, în cazul unei intreruperi a curentului electric;

F – se setează de câte ori să sune telefonul înainte ca programul sa pornească, putând fi setat de la 1 la 20. [1,16]

2.5.4. Setările modemului MAM GM6 din softul VLS ( Visual Logic Software)

Pentru a accesa setările GSM și ale serialului se accesează GSM & Serial Communication

Fig 2.37. Setările modemului [13]

A – Această setare se folosește dacă se dorește conectarea modemului în mod GSM ;

B – Din această căsuță se selectează modemul care va fi folosit

– în acest exemplu nu se va folosi nici unul dintre aceste modemuri deoarece acestea nu corespund cerințelor aplicației;

C – Inițializarea modemului

– Aici se va folosi seria de comenzi de inițializare a modemului, AT;

D – Setările portului și a COM –ului (Component Object Model) [13].

Setările de inițializare a modemului:

Fig 2.38. Inițializare modem [13]

Șirul de comenzi AT(Attention) pentru inițializare este:

AT+CICB=0;+CMEE=1;+CBST=7,0,0;+CNMI=2,2,2;E0S0=0;+CLIP=1;&W

Șirul de inițializare este o succesiune de comenzi AT trimise de aplicațiile care gestionează comunicația prin modemuri, pentru configurarea acestuia. Acest șir de inițializare se transmite spre modem înaintea altor comenzi de control, de exemplu ATD sau ATA. Setul de comenzi AT este una din principalele interfețe a modemului de a comunica cu o aplicație externă.

Semnificația șirului de inițializare este următoarea: AT

+CICB=0 (AT+CICB=<mod>)

Descriere: – această comandă specifică este utilizată pentru a stabili tipul de apeluri sosite când nu avem niciun solicitant.

Valori: <mod> 0: Data

1: Fax

2: Voce

+CMEE=1 (AT+CMEE=<X>)

Descriere: -activează raportarea de erori a ehipamentelor de telefonie mobilă.

Valori: <X> 0: dezactivează raportarea erorilor

1: activează raportarea erorilor

+CBST=7,0,0 (AT+CBST=<viteză>, <nume>, <ce>)

Descriere: – selectează tipu purtătorului de servicii.

Valori: <viteză> , (viteza de date) 7: 9600 bps

<nume> , 0: circuit asincron de date

<ce>, (element de conexiune) 0: transparent

+CNMI=2,2,2 (AT+CNMI= <mod>,<mt>,<bm>)

Descriere: – selectează procedura prin care se recepționează mesajele de la rețea

Valori: <mod> 2: controlează procesarea codurilor nesolicitate

<mt> 2: setează indicația codului indicator rutând sms-urile

<bm> 2: setează indicația codului indicator rutând pentru mesajele primite din rețea

E0S0=2

Descriere: E0= inhibă funcția ecou

S0= instruiește modemul să răspundă la un eventual apel primit dinspre centrala telefonică după ce sună de 2 ori, în acest caz;

+CLIP=1

Descriere: – indică faptul că informațiile de identificare a apelantului sunt disponibile pentru apelul curent.

Valori: 0: dezactivare

1: activare

&W

Descriere: &W = această comandă scrie configurația curentă în memoria non-volatilă(hard).

Alte exemple: AT +CPIN=<CODUL PIN>,<CODUL PIN NOU>

AT +CBC <CR> Starea Bateriei

AT +CSQ<CR> Calitatea Semnalului

Trimitere SMS: AT +CMGS=Numar De Telefon Destinație<CR>

> „Mesaj Text” Ctrl+Z [13].

Capitolul III. Descriere practică

3.1. Schema bloc

Fig. 3.1. Schema bloc

3.2. Principiu de funcționare

Se utilizează un Automat Programabil Alpha 2 [2] la care are conectat un modem GSM [3], și acționează un motor de curent continuu, de 8.5 V. La apelarea modemului GSM motorul este acționat de către automatul programabil, permițând stâlpului retractabil să coboare până la limitata de jos dată de senzorul magnetic.

Motorul este din nou acționat de catre Automatul Programabil pentru ca stâlpul să se ridice. Senzorul IR, sesizează plecarea mașinii din zona stâlpului, cu o intarziere de 10 secunde și permite ridicarea stâlpului retractabil. Acesta este format dintr-o diodă luminiscentă în infraroșu care este alimentată la o tensiune de 24 V prin intermediul unui rezistor de 1 kΩ.

Receptorul infraroșu este un fototranzistor ce are ca sarcină o rezistență de 20 kΩ, tensiunea pe această rezisteță depinde de curentul care trece prin tranzistor, care la rândul lui depinde de gradul de iluminare a senzorului IR respectiv de prezența unui corp în zona senzorului.

Tensiunea pe rezistorul de sarcină al tranzistorului este comparată cu o tensiune de referință egalată din potențiometrul de 10 kΩ de către comparatorul LM358M.

Senzorul magnetic montat în zona de sus va opri mișcarea stâlpului. Dacă apar situații neprevăzute la urcare sau la coborâre, care ar bloca mișcarea stâlpului retractabil, există un circuit de măsurare a curentului, care oprește motorul și trimite un mesaj de eroare.

Sistemul poate fi acționat și manual cu ajutorul a două butoane, unul care acționează motorul pentru urcarea stâlpului retractabil, iar celalalt acționează motorul pentru coborârea acestuia. Butoanele sunt conectate la relee, care schimbă sensul de rotație al motorului.

3.3. Descriere electrică

Schema electrică poate fi urmărită în figura 3.2.

Motorul stâlpului retractabil este acționat în două sensuri prin intermediul releelor rel. 1 și rel. 2.

Comanda releelor se face de la ieșirea Automatului Programabil Out 3 și Out 4. Comanda pentru ridicare sau coborâre a stâlpului se preia de la Modemul GSM prin apel de la mai multe telefoane, numerele vor fi introdu-se în program. În cazul blocării stâlpului există un circuit de măsurare a curentului, realizat cu rezistenta RS=1Ω, tensiunea fiind preluată de intrarea analogică, Analog Imput 7. La intrările logice I1 și I2 sunt conectați senzorii magnetici cu contact read jos și sus. La intrarea I3 este conectată bariera optică cu un senzor IR, care sesizează eliberarea zonei din jurul stâlpului.

Fig. 3.2. Schema electrică pentru stâlpul retractabil

I1, I2, I3, – reprezintă intrările automatului programabil;

O3, O4 – ieșiri ale automatului cu nulul comun;

Mcc – motorul de curent continuu;

IN4007 – diode;

RS 232 – modul de interfața;

LM358M – amplificator operațional;

Sursă de 9-12V curent continuu.

3.4. Programul

Fig. 3.3. Programul de acționare al stâlpului retractabil

Programul este realizat în mediul de programare grafic numit Mitsubishi ALVLS [4]. În figura 3.3. poate fi urmarit programul.

Pentru comanda stâlpului s-au utilizat funcțiile bloc CALL DETECT.

Pentru a da acces la mai mulți utilizatori, pentru fiecare utilizator se introduc mai multe funcții CALL DETECT intr-o poarta logica SAU (funcția B13).

In continuare această funcție B13 da comandă pentru coborârea stâlpului retractabil prin funcția bloc SET, RESET B01. În momentul în care stâlpul a ajuns la limita de jos, senzorul magnetic de la intrarea I1 da comandă RESET, pentru funcția B01 și se oprește motorul. După ce mașina părăsește perimetrul stâlpului retractabil senzorul IR conectat la intrarea I3 activează funcția SET, RESET B02 pentru ca stâlpul să urce.

Când stâlpul ajunge la limita de sus, senzorul magnetic conectat la intrarea I02 activează funcția de reset B02 și oprește motorul în urcare.

În cazul în care stâlpul se blochează din diverse motive în timpul mișcării, circuitul de măsurare a curentului conectat la intrarea I07 va trimite o valoare numerică către comparatorul B14, acesta va opri mișcarea motorului și va trimite un mesaj de eroare la un număr de telefon pentru service.

3.4.1. Descriere funcții bloc

Fiecare funcție bloc are un simbol cum va apărea pe ecran, o descriere a intrărilor, ieșiriilor și opțiuni disponibile.

În tabelul următor sunt prezentate abrevierile folosite [16]:

Tab. 3.1 Descriere abrevieri folosite [16]

1. Set / Reset Block

Funcția bloc va activa sau dezactiva o ieșire în funcție de condiția de intrare. Când SET este activat, ieșirea este ON. Când intrarea RESET este activă, ieșirea este OFF.

Atunci când ambele intrări sunt active simultan, ieșirea va fi stabilită conform priorităților:

Set Priority – respectiv ReSet Priority [16].

Fig. 3.4. Funcția Set/Reset Block [16]

ReSet Priority [1]

Set Priority [1]

Fig. 3.5. Funcțiile Set/ReSet Priority [1]

Observație: Această funcție, are suplimentar, posibilitatea de memorare a stării în cazul în care se întrerupe alimentarea AP. Pentru setare, se pune bifă pe “Remember Output Signal after Power Cut”, dând dublu click pe funcția Set-Reset.

Fig. 3.6. Setările funcției Set/Reset [16]

2. Delay Block

Funcția bloc întârzie semnalul la o ieșire pentru o lungime de timp stabilită. Întârzierile on sau off pot fi setate individual sau în combinație. Intrarea de Clear, anulează temporizarea sau forțează ieșirea în OFF.

Fig. 3.7. Funcția Delay Block [16]

Exemplu: Timpul de întârziere este setat la 5 secunde pentru a trece ieșirea în ON și 3 secunde pentru a trece ieșirea în OFF [1, 16].

Fig. 3.8. Funcția ON/OF Delay Timer și Delayed Operation[1]

3. Compare Block

Funcția Bloc compară valoarea 1 (V1) cu valoarea 2 (V2), folosind următoarele condiții: =,>,> =, <, <= sau <>. Dacă valoarea actuală satisface expresia operațională, atunci starea de ieșire este ON.

Observație: se poate conecta și a doua intrare a comparatorului, se vor compara două valori, de exemplu de pe intrările analogice I01 și I02 [16].

Fig. 3.9. Funcția Compare Block [16]

4. Display Block

Funcția Display afișează informația specificată de funcția bloc conectată, permite afișarea de mesaje tip String, Data, Oră și Bargraph. Ecranul LCD dispune de 12 coloane și 4 rânduri care pot fi gestionate prin utlizarea simultană a mai multor funcții Display [15].

În exemplul următor sau utilizat trei funcții Display, B10 pentru mesaj text, B11 pentru afișarea numerică a temperaturii și B12 pentru afișarea grafică a temperaturii [16].

Fig. 3.10. Funcția Display Block [16]

Fig. 3.11. Setările funcției Display [16]

5. Call Detect Block

Cu această funcție se poate da o comandă către automatul programabil, prin efectuarea unui apel telefonic la numărul de telefon, la care răspunde modemul [1,16].

Pentru a utiliza această funcție, este necesar ca la automatul programabil ALPHA2, să fie conectat, prin interfața RS-232, un modem GSM sau analog care suportă Identificarea Liniei Apelantului Prezentare (CLIP).

Automatul identifică numărul de cifre al apelantului și dacă este același cu cel setat în funcția CD, aceasta va trece în stare ON după numărul de notificări RING.

Detectarea numărul de telefon este inactiv timp de 15 secunde după ultimul apel (RING).

O nouă intrare de apel în acest interval de timp nu are nici un efect [1,16].

E – Enable, intrare de validare pentru funcția CD, dacă este lăsată neconectată este validă

R – Reset

Fig. 3.12. Funcția Call Detect Block [16]

6. GSM/SMS Block

Pentru a putea să transmitem mesaje de la automatul programabil, folosim funcția bloc GSM- SMS împreună cu funcția Display. Această funcție declanșează trimiterea mesajelor de pe afișajul AP, prin modem, la numărul de telefon unde dorim să ajungă mesajul.

Mesajul transmis poate fi o valoare măsurată, de la o funcție bloc și/sau text [1, 16].

Funcția GSM-SMS, dispune de:

– o intrare, pentru I=ON se trimite mesajul

– o ieșire logică, ON mesajul s-a transmis cu succes

– o ieșire tip WORD pentru mesaje de stare

Fig. 3.13. Funcția GSM/SMS Block [16]

Fig. 3.14. Funcția de transmitere GSM/SMS [1]

Nerespectarea de comunicare va spune funcția GSM / SMS pentru a încerca din nou de trei ori în două minute [1,16].

7. Valoare Output Word

Tab. 3.2. Valori Output [1,16]

Cele mai frecvente condiții așteptare sunt atunci când :

1) un altă funcție GSM transmite un mesaj,

2) modemul GSM nu a fost inițializat, sau

3) acces de la distanță de către programul VLS.

După ce de ieșire este oprită, starea de ieșire Word va fi resetată la 0.

Accesând funcția Setting a acestei diagrame intrăm în meniul de activare a SMS-ului.

Fig. 3.15. Setările funcției SMS [16]

Centrul de mesaje SMS – scriem numărul centrului de mesaje al cartelei care este în modem.

Perioada de validitate – de aici putem seta cât timp să rămână mesajul pe serverul providerului de telefonie mobilă.

Destinația mesajului – în acest loc completăm cu numărul de telefon unde dorim să recepționăm mesajul.

Opțiunea Gateway se utilizează în scopul de a trimite un e-mail. Introduceți codul de acces la e-mail de la furnizorul de servicii. [1,16]

3.5. Pozele implementării practice

Fig. 3.16. Imagine din față – stâlp ridicat

Fig. 3.17. Imagine din față – stâlp coborât

Fig. 3.18. Imagine din lateral

Fig. 3.19. Imagine din spate

Capitolul IV. Concluzii

Stâlpul retractabil automat face parte din fațada zonelor publice și private, prin modul în care acesta arată și este acționat, reprezintă cu siguranță o zonă modernă, frumoasă din punct de vedere estetic și nu în ultimul rând o zonă sigură.

Utilizarea telefonului nu doar pentru a vorbi, sau doar pentru a trimite mesaje, ci și în alte domenii și aplicații menite să ne facă viața mai ușoară este tot mai des întâlnită.

Prin utilizarea modemului GSM împreună cu automatul programabil ALPHA 2, automatizarea zonelor publice și private este foarte ușoară și reușim de asemenea să mărim confortul împreună cu economisirea timpului pierdut cu activități pe care tehnologia din ziua de azi le poate înlocui.

Folosirea modemului GSM MAM GM6 și a automatului programabil ALPHA 2 permite comanda de la distanța (de exemplu de pe telefonul mobil sau de pe calculator) a unor aparate cu comandă electrică (centrală termică, lumini de veghe, armare/dezarmare sistem de alarmă, acționarea unor motoare și multe alte dispozitive) prin apel telefonic, trimiterea de SMS-uri sau date, comanda se face prin intermediul ieșirilor programabile, la care pot fi conectate dispozitivele enumerate anterior.

Sunt ușor de programat, utilizat și au avantajul de a putea fi controlate de la distanță ceea ce ne permite un mod de viață mai confortabil alăturat de economisirea timpului și a banilor.

Contribuții personale

În continuare se prezintă principalele contribuții ale prezentei lucrări pentru o cunoaștere mai bună a problemelor întâlnite la acest sistem de acționare al stâlpului retractabil:

Implementarea unui senzor IR pentru sesizarea obstacolelor din zona stâlpului retractabil, la acțiunea de ridicare a acestuia.

Introducerea unui circuit de măsurare a curentului, în cazul blocării stâlpului care va opri mișcarea motorului și va trimite un mesaj de eroare la un număr de telefon pentru service.

Acționarea electrică de la distanță a stâlpului retractabil cu ajutorul automatului programabil și modemului GSM.

Capitolul V. Bibliografie

1. ALPHA2 Simple Application Controller. Programming Manual. Manual number:JY992D97101. Manual revision: C, Mitsubishi Electric. Industrial Automation.. 08.2005.

2. AL-PCS-WIN-E – Software Manual. Manual number: JY992D7400. Manual revision:L Mitsubishi Electric. Industrial Automation. 03.2008.

3. ALPHA2. Progrramable Logic Controller. Beginner’ s manual. Versiunea B. Mitsubishi Electric. Industrial Automation. 12.2009.

4. AUREL, CÂMPEAN. VASILE, IANCU. MIRCEA, N. RĂDULESCU. Mașini Electrice în Acționări. Craiova. Editura Scrisul Românesc. 1996.

5. CONSTANTIN, V. BĂLĂ. Mașini Electrice: Teorie și încercări. Ediția a doua, București. Editura Didactică și Pedagogică. 1982.

6. CONSTANTIN, V. BĂLĂ. Proiectarea Mașinilor Electrice. București. Editura Didactică și Pedagogică. 1967.

7. CONSTANTIN, ILIESCU. CARMEN, IONESCU-GOLOVANOV. WILIBALD, SZABO. IULIU, SZÉKELY. DUMITRU, BARBULESC. Măsurări electrice și electronice. București. Editura Didactică și Pedagogică. 1983.

8. DUMITRU, STANCIU. Senzori. Prezent și perspectivă. București. Editura Tehnică. 1987.

9. ***http://biblioteca.regielive.ro/cursuri/electrotehnica/senzori-111313.html. Preluat de pe: http://biblioteca.regielive.ro/. 19.06.2014

10. ***http://webbut.unitbv.ro/Carti%20on-line/BSM/BSM/capitol4.pdf. Preluat de pe: http://webbut.unitbv.ro/. 19.06.2014.

11. ***http://stalpi-retractabili.ro/. 19.06.2014

12. MIRCEA, DOBRICEANU. DANIEL, PÎRJAV. Senzori și Instrumentație. Craiova. Editura Sitech. 2001.

13. Mitsubishi Alarm Modem GSM. Installation Manual. MAM-GM6. Mitsubishi Electric. Industrial Automation. f.l., f.a.

14. Programming Manual. QCPU(Q Mode)/QnACPU. (PID Control Instructions). Mitsubishi Programmable Logic Controller. Q Series. SH (NA) 080040-E. 03.2003.

15. ROMUL, COPÎNDEAN. RODICA, HOLONEC. FLORIN, DRAGAN. Automate programabile. Modalități de programare și aplicații. Cluj-Napoca. Editura U.T. PRESS. 2010.

16. SW0D5-ALVLS-EUL. V02.60. ALPHA Programming Software. Mitsubishi Electric. Industrial Automation. Distribuitor: Sirius Trading & Services SRL. 03.2008.

Bibliografie