Демонстрация телеуправления механизмами с помощью шагового реле

Демонстрация телеуправления механизмами с помощью описанного выше шагового реле проводится в такой последовательности:

1. К клеммам Кл₅ шагового реле подключается аккумулятор или выпрямитель на 10—12 в. К входному реле Р₇ через клеммы Кл₆ на длинном (8—10 м) двойном изолированном проводе присоединяется ключ К. Цепь ключа содержит второй аккумулятор на б—8 в (рис. 55, а).

В качестве нагрузок для контактных пластин 1—4 в нашем реле использованы лампочки на 12 е. Они питаются током от того же источника, что и остальные механизмы реле. Клеммы реле Кл₁ подключались параллельно кнопке «пуск» демонстрационного магнитного пускателя, включавшего двигатель, предназначенный для опускания и поднятия штор затемнения физкабинета.

Фазы трехфазного двигателя были подключены так, что двигатель работал на «опускание». Клеммы Кл₂ включались параллельно кнопке «пуск» второго демонстрационного магнитного пускателя, подключенного к тому же двигателю, но при срабатывании пускателя двигатель работал на «поднятие». Самоблокировка магнитных пускателей оставалась выключенной, и таким образом опускание или поднятие штор длилось только до тех пор, пока щетка реле оставалась на контактной пластине 6 или 7 (на окнах, кроме того, есть концевые выключатели, не допускающие перехода штор через определенные границы).

Через клеммы Кл₃ был подключен вентилятор, получавший питание от сети, а через Кл₄ подключалось освещение класса, которое, как описывалось выше, включалось при остановке щетки шагового реле на контакте 9 и оставалось включенным до тех пор, пока щетка не останавливалась на 11 контакте.

2. Нажимая на ключ К (рис. 55, а), демонстрируем работу шагового реле при замкнутом и разомкнутом выключателе Вык. Обращаем внимание учащихся на то обстоятельство, что реле P₁ — Р₅ срабатывают не мгновенно, а если бы щетка шагового реле успевала переходить с контакта на контакт за время, меньшее времени срабатывания этих реле, необходимости в реле задержки не было бы.

Передаем ключ (он на длинном проводе) в руки учащихся, предлагая им самим произвести необходимые включения: включить лампу Л₁, Л₃, закрыть шторы, включить свет в классе и т. д. Так как положение щетки шагового реле хорошо видно с любого ученического места, подобные включения не затрудняют учащихся. Для облегчения этих операций на классной доске можно в виде таблицы написать номера контактных пластин реле, а против них — наименование связанных с ними механизмов.

3. Закрываем от учащихся шаговое реле каким-либо непрозрачным экраном и вновь предлагаем кому-либо из учащихся произвести те или иные включения. Это, конечно, вполне возможно, но всякий раз надо держать в памяти, каким было последнее включение. Напрашивается вывод, что следует установить какое-то «запоминающее» устройство, которое позволяло бы, не видя положения щетки шагового искателя (что на практике в большинстве случаев и имеет место), знать это положение.

Заменяем в предыдущем опыте ключ К специальным командоаппаратом К. А. (рис. 55, б). Устройство командоаппарата понятно из рисунка: двенадцатизубный храповик, проворачиваемый рукояткой, расположенной на обратной стороне пластины, замыкает контакты К, нажимая на них своими зубьями. Согласовав положение щетки шагового искателя с положением стрелки командоаппарата, предлагаем учащимся вновь включить заданный механизм.

До тех пор пока положение щетки реле и стрелки командоаппарата остаются согласованными, управление механизмами будет намного проще, чем в предыдущем случае. А если записать команды прямо на пластине командоаппарата (вместо цифр 0—11), управление упростится еще больше. Случается, правда, что резкие или очень нерешительные включения иногда приводят к рассогласованию системы, но с этим можно мириться, тем более что из этого можно извлечь некоторую методическую пользу: возникает повод указать на роль надежности в работе телемеханических систем, а также на необходимость иметь, кроме канала управления, канал обратной связи. Не лишне обратить внимание учащихся на то, что командоаппарат и шаговый искатель образуют в данном случае следящую систему.

4. Чтобы эта телемеханическая система управления стала радиотелемеханической, достаточно в предыдущей схеме вместо проволочного канала связи между командоаппаратом и шаговым реле установить радиоканал. Радиоканал создается с помощью приборов из демонстрационного набора к теме «Электромагнитные колебания и волны». Командоаппарат К. А. включается в цепь сетки или анода генератора УВЧ (рис. 56), в последнем случае контакты командоаппарата следует зашунтировать сопротивлением R на 3—5 ком (5 вт) во избежание пробоя конденсаторов выпрямителя.

На генераторе устанавливается передающая антенна. Поляризованное реле (из того же набора) с приемной антенной и детектором своими исполнительными контактами включается через источник тока к клеммам Кл₆ шагового реле Ш. Р. Длинный провод, позволяющий передать командоаппарат в руки учащихся, ставится между генератором УВЧ и командоаппаратом. Весь процесс управления исполнительными механизмами остается таким же, как и в опытах 2 и 3. Понятно, что перед этой демонстрацией к генератору УВЧ нужно подключить соответствующее питание и отрегулировать его.

5. Для демонстрации программного управления механизмами с помощью команд, нанесенных на перфоленту, надо собрать несложный механизм для протягивания ленты. В качестве ленты лучше всего использовать бумажную подложку от широкой ролевой фотопленки (к фотоаппарату «Москва»).

Три катушки, на которых наматывается эта пленка, устанавливаются с помощью небольших кронштейнов на вертикальной стойке так, как показано на левой части рисунка 57. Катушка 0₂ через редуктор приводится во вращение электродвигателем, в крайнем случае ее можно вращать и вручную, приделав к ней рукоятку. Средняя катушка служит контактным барабаном 1. Вначале на эту катушку для утолщения плотно наматывается полная полоска подложки, поверх нее наматывается один-два слоя медной или латунной фольги, конец которой припаивается к слою, лежащему под ним. Боковые кромки фольги припаиваются к бортикам катушки. Контактный барабан можно заменить полусогнутым куском белой жести, только в этом случае придется посильнее прижать щетки.

Принцип действия установки понятен из рисунка 57. Через нанесенные в ленте отверстия щетка замыкает управляющую цепь шагового реле Ш. Р. через контактный барабан 1 и скользящую щетку 2, заставляя шаговое реле срабатывать и перемещать щетку шагового искателя. Скорость протягивания ленты – 1 – 2 см/сек.

Важным достоинством данной демонстрации является возможность наносить программу работы реле на ленту на глазах учащихся. В качестве пробойника можно использовать канцелярский дырокол. Если щетку сделать перемещающейся в направлении, перпендикулярном рисунку то на одну бумажную полоску можно будет наносить не одну программу, а четыре-пять (имеется в виду подложка от 60-миллиметровой фотопленки).

6. Очень интересна демонстрация управления механизмами с помощью магнитной ленты. Схема этой демонстрации показана на рисунке 58. У магнитофона бывает выход для дополнительного громкоговорителя или для контроля записи и воспроизведения. К этому выходу, а при его отсутствии к концам вторичной обмотки выходного трансформатора подключается поляризованное реле Р. П. от радионабора.

Исполнительные клеммы реле через источник тока подключаются к входу шагового реле. Если к магнитофону подключить микрофон, то при полностью включенной громкости даже не очень сильный звук перед микрофоном приводит к срабатыванию шагового реле. Лучше, однако, подавать командные сигналы свистком. Эти сигналы можно записать на магнитную ленту, перемотав которую, можно продемонстрировать «запоминание» их: при новом прокручивании ленты сигналы, записанные на ней, заставляют срабатывать шаговое реле.

Демонстрация удается довольно легко, следует только учитывать, что шум и стук работающих механизмов, голоса учащихся могут также оказаться «сигналами», которые будут заставлять срабатывать реле. Поэтому при записи команд на ленту ручку «громкость» надо вводить только на время подачи команды, после чего немедленно выводить ее до нуля. В наших опытах использовался магнитофон «Днепр-9». Детектором в поляризованном реле служил диод Д7Б.