Интеллектуальное реле


В спецтехнике использование подобных устройств (интеллектуальное реле –новая технология, на стыке электроники и электрики, устройство,программируемое человеком) может принести массу полезных и выгодныхсвойств. Прежде всего – это контроль и более тонкое управление всемиэлектрическими узлами машины, сигнализация и охрана спецтехники,оптимизация и экономия ресурса любой машины.


Принцип действия


Пять лет назад на рынке низковольтной аппаратуры появилась новинка, революционное новшество в проектировании и наладке систем малой автоматики. У специалистов она быстро получила название «Интеллектуальное реле». Спустя всего пару месяцев с момента начала официальных продаж это реле совершило переворот в слаботочных устройствах на западе, а через полгода появилось и на Российском рынке.

Принцип действия этого устройства весьма прост: основной его частью является чип-микроконтроллер с устройством долговременной памяти и ряд вводов/выводов, включающих силовые контакты. Программа, находящаяся в чипе, закладывается человеком и контролирует все входы  (на которые могут подаваться сигналы с датчиков, переключателей, кнопок) и выходы (собственно контакты на исполнительные механизмы). Согласно заложенному алгоритму интеллектуальное реле может заменять практически любые по сложности системы автоматики.

Отличие реле от микроконтроллера


Специалисты часто сравнивают это устройство с серией микроконтроллеров AVR, широко применяющихся в бытовой технике. Многие из них до сих пор считают, что новинка ничем не лучше старых добрых чипов AVR. В своей практике мне довелось столкнуться и с теми и с другими устройствами, и, основываясь на собственном опыте и откликах заказчиков, могу с уверенностью сказать, что серия интеллектуальных реле выгодно отличается от AVR в системах, где важна повышенная надежность.

Главное отличие реле от микроконтроллера – это его комплектность и унификация. Во-первых, электронная часть устройства защищена двойным пластиковым корпусом, что дает высокую выносливость и механическую прочность. Во-вторых, исполнительные контакты (или как их часто называют электрики «сухие контакты») расположены в том же корпусе, пронумерованы и обозначены как «дискретные выходы». В-третьих, абсолютная совместимость с персональным компьютером, посредством USB-порта. Из явных преимуществ следует также отметить язык программирования, используемый в интеллектуальных реле. Это не сложный, сухой и капризный Ассемблер, а простая и наглядная блочная система, наподобие конструктора Lego, обладающая простым интерфейсом и не требующая глубоких познаний  в буленовской математике или в принципах компилирования.

Первые опыты


Первые опыты с применением реле оказались очень удачными. Работая в ЭМ-Техно Урал, занимающейся электроавтоматикой, наш коллектив, специалисты отделов электроприводов,  проектирования и отдела РЗиА (релейной защиты и автоматики)
с успехом меняли целые шкафы с контакторно-релейными схемами на маленькие устройства. Они оказывались намного надежнее, в силу малого количества элементов, малых токов и продуманной защите. Но все это касалось лишь технологического цехового оборудования или энергетических систем. Мы же все думали о возможности запихнуть столь удачное устройство в систему управления грузовой машины. Долгое время нас многое останавливало, и, прежде всего, это ограничение эксплуатации реле по температуре (от -10 до 50 град. по Цельсию), в наших зимах такой разброс не дал бы работать. Питание устройства – 24 В постоянного тока, а как известно бортовая сеть любой гражданской спецтехники – 12 В. И, пожалуй, самое главное – виброустойчивость, которая всегда являлась Ахиллесовой пятой электроники.

Но не все так плохо, полгода назад появилась целое семейство реле нового поколения, которые лишились прежних недостатков и получили ряд дополнительных возможностей. И если бы я не знал, то был бы уверен, что они были сделаны специально для автотехники.
Одна из самых первых идей, которая витала в головах многих, это – изготовление системы самозапуска двигателя по времени и температуре. Конечно, существуют уже готовые сигнализации с данной функцией, которые просты и обкатаны ни одной сотней машин, но интеллектуальное реле дает новые возможности. Прежде всего, почти вся новая линейка оборудования второго поколения оснащена так называемым GPRS-модулем, то есть приспособлением, которое способно работать в GSM сети, и управляться при помощи сотового телефона. При необходимости запуск двигателя можно осуществлять на любом расстоянии по команде в SMS сообщении. Радиус действия практически не ограничен, обратная связь такой сигнализации найдет владельца везде, где есть телефонная сеть. Учитывая это и правильную установку реле можно добиться почти совершенной антиугонной системы. Ни для кого не секрет, что автоворы во время угона действуют по следующей схеме: открывают капот, снимают аккумулятор (чем останавливают работу сигнализации), устанавливают устройство типа «паук» (провода, шунтирующие блокировку двигателя), а далее вновь устанавливают батарею и спокойно уезжают на угнанной машине. При монтаже интеллектуальных подобные варианты исключаются, путем добавления дополнительных блокировок или использования реле в качестве одного из основных узлов (коммутатор, привод дроссельной заслонки, питание системы зажигания, запуск стартера).

Самодиагностика


Особенно хорошо интеллектуальные реле работают в системах самодиагностики. Используя выход устройства как источник сигнала, а вход как приемник, можно проверять целостность электрических схем, элементов, соединений. Это очень удобно для автомобилей, имеющий значительный пробег и нуждающихся в регулярном профилактическом осмотре. Если использовать все возможности автоматики, то можно запрограммировать периодичность проверки (перед запуском, каждый час, каждый день, каждую неделю), а отчет о состоянии посылать SMS-сообщением на нужный номер, при помощи все того же GPRS-модуля.

Одним из самых главных плюсов реле является одновременное присутствие как дискретных входов (состояние вкл./выкл.), так и аналоговых (измеряет силу тока на входе). Эта особенность расширяет область применения устройства до необъятных размеров. Самый простой и банальный вариант – та же самодиагностика: измерение температуры двигателя, проверка уровня заряда аккумуляторной батареи, контроль уровня масла, бензина, тосола/антифриза. Но это только «верхушка айсберга» возможностей реле, по-настоящему интересные идеи требуют более пристального рассмотрения. В сущности, любая машина – это смесь механики и электрики, и, чем новее модель, тем сильнее перевес в область электричества. Большое количество датчиков, переключателей, конечников часто приходят в рассогласование из-за того, что относятся к разным системам и не имеют единого управления. Но если объединить их воедино, с общим мозгом интеллектуального реле с его способностью к самодиагностике и умению «понимать» любые датчики, то можно добиться больших успехов, увеличив надежность и долговечность любой техники.

Вариант для примера – использовать реле в качестве контроллера двигателя, не важно дизельного или карбюраторного. Подключаем к устройству датчик Холла, измеряющего частоту вращения коленчатого вала и датчики температуры двигателя и охлаждающей жидкости. В качестве исполнительных механизмов применяем привод дроссельной заслонки и инфорсер (вентилятор принудительного охлаждения двигателя). В результате добиваемся эффекта простого круиз-контроля (держать двигатель на определенных оборотах, контролируя температуру и расход топлива).

Кроме того, высокое быстродействие реле позволяет применять его в системе АБС, и в устройствах дифференцированного распределения нагрузки на оси (системы регулирования дорожного просвета и антибуксовочной системы).

Использование реле в спецтехнике


Широкое применение интеллектуальных устройств на производстве и отработанные методики модернизации кранового хозяйства, позволяют использовать этот опыт в кранах на пневмоходу. Несколько лет назад на одном из заводов Магнитогорска, был проведен эксперимент – на большие цеховые мостовые краны установили модули управления на основе реле последнего поколения с блоками радиосвязи. За счет этого удалось управлять краном с земли при помощи пульта радиоуправления. Заводское руководство быстро оценило выгоду от этого новаторства, крановщик теперь выполнял еще задачи и стропальщика, что экономило пресловутые человекочасы и затраты на зарплату работников. Подобную систему можно воплотить и на любом из автокранов. Модуль радиосвязи (радиомодем) отличается помехоустойчивостью и внушительной силой сигнала. При верном проектном решении и выполнении всех мер безопасности, появляется возможность управлять краном вне кабины, что в некоторых случаях дает ряд преимуществ.

Особо стоит остановиться на системах гидравлического привода ковшей, подъемников и других устройств спецтехники. Основная проблема, возникающая при эксплуатации данной техники – это контроль давления масла в шлангах системы. Решить ее поможет интеллектуальное реле. Установив датчики давления и расхода масла в узловых точках гидравлики, можно не только точно отслеживать давление и количество жидкости, но и регулировать усилие на исполнительный поршень, путем ограничения работы нагнетательного насоса. Это гарантирует снижение гидравлических ударов на соединительные узлы (а значит и утечек масла будет меньше – пожалуй, проклятие всей гидравлики) и уменьшит расход горючего, т.к. упадет нагрузка на генератор-двигатель. Не всегда нужно создавать избыточное давление, чтобы произвести ту или иную операцию. Контроль на отсутствие утечек, позволит более экономично использовать масло, а при возникновении аварийных ситуаций можно предусмотреть резервные исполнительные контуры гидравлики.

В больших машинах, например кранах с грузоподъемностью больше 15 тонн, часто возникают проблемы с электрооборудованием главного генератора. В сущности, вся система управления подъемным механизмом представляет собой электрическую схему, которая питается от генератора, связанного с двигателем внутреннего сгорания. Генератор вырабатывает электроэнергию, использую горючее из бака машины. Для стабилизации выходного напряжения используются сложные схемы, контролирующие обороты двигателя и выход генератора. В случае недостаточной загруженности и без того малый КПД системы (около 50-55%) падает до смехотворных значений в 30-35%. Фактически генератор и двигатель производят тепло, которое уходит в атмосферу. При установке реле появляется возможность управлять нагрузкой генератора и сами процессом генерации. Можно не только снизить потребление электроэнергии, но и скорректировать возбуждение генератора, то есть ослабить основное магнитное поле ротора этого узла. При уменьшении тока возбуждения – падает нагрузка на двигатель, а стало быть, заметно уменьшается расход топлива. При правильном выборе режимов, расчете нагрузок на подъемный механизм и частичной модернизации системы возбуждения генератора вполне реально добиться снижения расхода топлива на 15-20%, и увеличения срока «жизни» генераторного узла почти вдвое.

Помимо исполнительных механизмов проблемы есть и в сетях освещения и световой сигнализации. При установке копеечного датчика освещения в комплекте с реле, получится неплохой вариант системы интеллектуального контроля фар и габаритов. А если задействовать еще и систему самодиагностики, то проблема перегоревших лампочек исчезнет раз и навсегда.

Таким образом, область применения интеллектуальных реле огромна, и единственное что останавливает проектировщиков – это их собственная косность и нежелание использовать новые разработки. Остается добавить лишь, что в комплекте почти всех производителей идет сменная карта памяти и шнур-обменник с PC. Это дает возможность оперативно менять программу (или вносить необходимые изменения) в любой момент, даже в дороге. Гибкость и устойчивость программного кода позволяет не задумываться о проблемах статических ошибок и неправильного выбора основных констант. А средняя цена любого из линейки интеллектуальных контролеров колеблется в районе 200-300 $, что не намного дороже стандартного ремонта электрооборудования машины.



Шипицын Антон Борисович, ведущий инженер, компания ООО «ЭМ-Техно Урал»

Журнал "Строительные машины" тел. редакции (343) 371-88-57
07 апр 2008 00:00 | автор: webmaster | просмотров: 4327 |



комментариев нет


добавить комментарий:

текст изображение видео








- Буквы вводятся без учета регистра





На правах рекламы:
ЯМЗ

Прямой эфир:


RBK Money СтройТех