طراحی آسانسور با رویکرد دیجیتال، قسمت دوم

قسمت اول

در قسمت قبلی این داستان خوندیم که چطوری میشه مدار فرمان یه آسانسور رو برای یه ساختمون دو طبقه (یعنی ساده ترین حالتی که میشه فرض ش کرد) طراحی کرد. حالا در ادامه میریم سراغ یه ساختممون سه طبقه و طراحی مدار فرمان برای آسانسورش.

فرضهای اساسی مسئله مثل مسئله ی قبلی هست. البته یه چیزهایی به داستان اضافه شده که وسط داستان بهشون میرسیم و اونها رو توضیح می دم. منظور اینه که باید فرضهای دیگری رو هم به این مسئله ی جدید اضافه کنیم تا بتونیم یه مدار بی نقص طراحی بکنیم.

خوب همون طور که گفتیم هر طبقه یه سنسور برای تعیین موقعیت اتاقک آسانسور و یه پوش باتون برای فراخواندن اون داره. حالا خیلی ساده فرض می کنیم که اتاقک آسانسور توی طبقه ی اول قرار گرفته. اگر هر کدوم از کلیدهای b2 یا b3 فشار داده بشن اتاقک آسانسور باید بره بالا ولی فشار دادن کلید b1 نباید فرقی در وضعیت ایجاد بکنه. پس تا اینجای کار مدارمون به صورت زیر هستش:

یعنی اگر سوئیچ s1بسته بود چه b2 و چه b3که فشار داده بشن اتاقک آسانسور میره بالا.

همین وضع درباره ی اتاقک آسانسور در طبقه ی سوم هست. یعنی با فشاردادن b2 یا b1 باید بره پایین. پس مدارمون میشه:

حالا اگه اتاقک آسانسور در طبقه ی دوم باشه چه اتفاقی میفته؟ منطقا اگه پوش باتون b3فشار داده بشه آسانسور باید بره بالا و اگه پوش باتون b1فشار داده بشه آسانسور باید بره طبقه ی پایین یعنی مدارمون میشه به شکل زیر:

ظاهرا کار مون تمومه اما اینجا یه مشکل اساسی داریم که توی ساختمون دو طبقه نداشتیم و اون فرضی رو که اول داستان گفتم اینجا باس وارد کنیم. در حالت عادی برای این مدار اتفاقی نمیفته اگر هر کسی در هر طبقه ای یه پوش باتون رو فشار بده، اما اگر پوش باتون b1 و b3 همزمان فشار داده بشوند و اتاقک آسانسور در طبقه ی دوم باشه چه اتفاقی می افته. به محض اینکه این اتفاق بیفته هر دو کنتاکور بالا و پایین وصل می شن و در نتیجه موتور آسانسور دچار اتصال کوتاه بین دو فاز میشه. برای جلوگیری از این مسئله باید چه کار کرد؟

راه حل اساسی اینه که دو تا کنتاکتور به مدار اضافه بکنیم تا وضعیت بالا یا پایین رفتن آسانسور رو مثه دو عنصر حافظه در خودشون حفظ کنند. یعنی وقتی آسانسور به سمت بالا رفت یکی شون فعال بشه و غیر فعال شدن اون وقتی اتفاق بیفته که آسانسور رسیده باشه به طبقه ی سوم. از طرف دیگه وقتی آسانسور از طبقه ی سوم میادش پایین اون یکی کنتاکتور فعال میشه و همچنان فعال می مونه تا آسانسور برسه به طبقه ی اول. با وجود این دو تا کنتاکتور وقتی که اتاقک آسانسور رسیدش به طبقه ی دوم می تونیم تصمیم بگیریم که حالا باید کجا بره. اسم این دو تا کنتاکتور جدید رو میذاریم upp و downn . حالا داریم:

با کمک این دو تا کنتاتکتور می تونیم تصمیم بگیریم وقتی در طبقه ی دوم هر دو پوش باتون b1 و b3 همزمان فشرده شدن چه باید بکنیم. در این صورت راه حل  خیلی ساده س:

وقتی که پوش باتونهای b1 و b3 همزمان فشرده شدن باید نگاه کنید به وضعیت کنتاکتورهای upp و downn (توجه کنید که این هر دو میتونند خاموش باشند ولی همزمان نمی تونند باهم روشن باشن). اگه کنتاکتور upp روشن بودیعنی آسانسور از طبقه ی اول حرکت کرده بوده و رسیده به طبقه ی دوم و حالا باس برسه به طبقه ی سوم. اگه کنتاکور downn روشن بود یعنی آسانسور از طبقه ی سوم داشته میاموده پایین و رسیده به طبقه ی دوم و حالا باس بره به طبقه ی اول. پس نقشه مدار فرمان به صورت زیر اصلاح میشه:

یعنی با سری کردن کنتاکت های باز upp و downn با کنتاکت باز s2 شرطی رو به مدار تحمیل می کنیم که در نتیجه ی اون فشار دادن همزمان b1 و b3 بی اثر میشه و تنها یکی از این دو پوش باتون میتونه تعیین کننده ی جهت حرکت آسانسور باشه.حالا اگر مثلا آسانسور از طبقه ی اول بیاد و در طبقه ی دوم توقف کنه و هر دو پوش باتون b1 و b3 همزمان فشار داده بشوند آسانسور به طرف بالا حرکت می کنه تا به طبقه ی سوم برسه. اونجا که رسیدش کنتاکت بسته ی سوئیچ s3 کنتاکتور upp رو خاموش می کنه. از طرف دیگه کنتاکت باز s3 در مسیر کنتاکتور downn وصل میشه و چون b1 از قبل وصل بوده آسانسور برمیگرده پایین و در طبقه ی اول می ایسته.

اگر هم آسانسور از طبقه ی سوم به دوم اومده باشه و هر دو پوش باتون b1 و b3 همزمان فشار داده بشوند آسانسور به طرف پایین حرکت می کنه تا به طبقه ی اول برسه. در اونجا کنتاکت بسته ی سوئیچ s1 کنتاکتور downn رو خاموش می کنه. از طرف دیگه کنتاکت باز s1 در مسیر کنتاکتور up وصل میشه و چون b3 از قبل وصل بوده آسانسور برمیگرده بالا و در طبقه ی سوم می ایسته.

اما با رفع این مشکل یه اشکال دیگه به مدار وارد شده. فرض کنیم که آسانسور از طبقه ی اول اومده در طبقه ی دوم و حالا کلید پوش باتون s1 فشرده بشه. وضعیت مدار به صورت زیر در میادش:

انتظار داریم که آسانسور بره طبقه ی سوم و برگرده طبقه ی اول اما این اتفاق نمی افته. چرا؟ چون در مسیر کنتاکتور up ما فرمانی از b1 رو پیش بینی نکردیم. پس برای اینکه این اتفاق بیفته باید یه کنتاکت باز b1 رو بعد از کنتاکت upp موازی کنیم با b3. همین وضعیت وجود داره اگر آسانسور از طبقه ی سوم بیادش طبقه ش دوم و پوش باتون s3 فشار داده بشه. باید یه کنتاکت b3 رو هم بعد از کنتاکت باز dowwn موازی کنیم با کنتاکت باز b1. در نتیجه مدار کامل شده میشه به صورت زیر:

بقیه ی مطلب رو فردا پس فردا ادامه می دیم.

قسمت سوم

قسمت چهارم

قسمت پنجم

قسمت ششم

قسمت هفتم

قسمت هشتم

قسمت نهم

قسمت دهم

طراحی آسانسور با رویکرد دیجیتال، قسمت اول

عموما کسی که می خواد یه مدار فرمان طراحی کنه اول از پروسه ی مورد نظرش سوال می کنه، بعد که چم و خم کار رو بررسی کردشروع می کنه به طراحی مدار فرمان. بیشتر کار هم به صورت شهودی و بر اساس تجربه صورت می گیره. من در یک سلسله پست (که احتمالا 4 یا 5 قسمت بشه) می خوام طراحی شهودی رو با طراحی دیجیتال مقایسه کنم تا ببینم اگه از اول بر اساس یه مدار منطقی بریم جلو چقدر میتونیم به طراحی یه مدار فرمان خوب نزدیک بشیم.

برای مثال از طراحی آسانسور شروع می کنیم. مدار فرمان آسانسور مدار فرمان نسبتا پیچیده ای هست و به همین دلیل یه قسمتهایی از مدارات رو حذف می کنم تا از هدف اصلی این بحث خیلی دور نیفتم. پس:

1. آسانسور ما در هر طبقه دارای یه سنسور هست که نشون دهنده ی وارد شدن آسانسور به طبقاته. از وقتی که آسانسور وارد یه طبقه بشه تا زمانی که به صورت کامل درون اون طبقه قرار بگیره (یعنی در اتاقک آسانسور روبروی در هر طبقه قرار بگیره) اتفاقی نمیافته. وقتی که اتاقک آسانسور کاملا روبروی در خروجی قرار گرفت اون وقته که سنسور اون طبقه فعال می شه. منظورم اینه که ما حالتی نداریم که هیچ یکی از سنسورهای طبقات فعال نباشند و مثلا اتاقک آسانسور بین طبقات باشه. پس یا آسانسور در طبقه اول هست یا دوم یا سوم و ...... اسم این سنسورهای رو میذارم کلید s. فرض می کنیم که این کلیدها همه شون نورمالی اوپن هستند. یعنی وقتی اتاقک آسانسور به یه طبقه برسه سنسورش بسته میشه و وقتی از اون طبقه خارج بشه سنسورش باز میشه.
2. برای هر طبقه یه پوش باتون در بیرون اتاقک آسانسور و روی دیوار قرار داره که با فشار دادن اون پوش باتون، اتاقک آسانسور باید در اون طبق توقف بکنه. چون وقتی که پوش باتون ول بشه اطلاعات از بین میره ، پوش باتون رو به یه کنتاکتور وصل می کنیم و از کنتاکتهای اون کنتاکتور استفاده می کنیم به جای خود اون پوش باتون.هر کنتاکتوری برای وصل ماندن از کنتاکت نگه دارنده ی خودش استفاده می کنه. اسم پوش باتونها و کنتاکتورها رو  گذاشتمb.  به ازای هر پوش باتون در بیرون آسانسور یکی هم داخل خود اتاقک آسانسور هست که موازی با پوش باتون بیرون اتاقک هست ولی من برای ساده تر شدن نقشه اون رو حذفش کردم.
3. مدار فرمان آسانسور سه تا فرمان کلی داره: بالا، پایین و توقف. این فرمانها اعمال میشن به یه مدار قدرت چپگرد-راستگرد معمولی که نقشه ش رو میتونید از هر جایی بردارید. یه نمونه ش اینجاست. وقتی که پوش باتون یه طبقه زده بشه اتاقک آسانسور حرکت می کنه تا برسه به اون طبقه. در اونجا سنسور طبقه فعال میشه و فرمان قطع حرکت رو صادر می کنه که در نتیجه باید کنتاکتورهای چپگرد-راستگرد هر دو غیر فعال بشن و از کار بیفتن.

حالا بریم سراغ طراحی یه مدار فرمان در ساده ترین وضعیت یعنی آسانسور برای دو طبقه.

به صورت شهودی میدونیم که اگه اتاقک آسانسور در طبقه ی اول باشه و پوش باتون طبقه ی دوم (b2) فشار داده بشه آسانسور باید بره بالا. از طرفی هم وقتی که اتاقک آسانسور در طبقه ی دوم باشه و پوش باتون طبقه ی اول (b1) فشار داده بشه آسانسور باید بره پایین. پس داریم:

حالا بریم سراغ تحلیل مدار فرمان به روش مدار منطقی (دیجیتال):

ما 4 تا متغیر داریم که در مجموع 16 حالت رو بوجود میارن. این 16 حالت باید برای ما وضعیت دو تا خروجی رو مشخص بکنن. جدول صحت  متغیرها و خروجی ها به صورت زیر هستش:

 حالا ستونهای up و down رو چه جوری پر بکنیم؟ اول بریم سراغ 4 مینترم آخر. همه رو برای هر دو ستون صفر می کنیم چون اصولا وقتی دکمه های b1 و b2 فشار داده نشده اند نیازی نداره تا آسانسور از جاش تکون بخوره. از طرف دیگه مینترمهایی که s1 و s2 با هم صفر هستند هم توضیح دادیم که غیر ممکن هستند. یعنی ممکن نیست که اتاقک آسانسور توی هیچ کدوم از دو طبقه نباشه. پس اونها رو هم صفر می کنیم. در مینترمهای 7ام ، 11ام و 15ام هم هر دو کلید 1 هستند که غیر ممکنه اتاقک آسانسور همزمان در هر دو طبقه باشه. پس داریم:

حالا بریم سراغ پر کردن ستون بالا یا up. برای پر کردن این ستون هر جا که کلید s2 وصل هست رو صفر می کنیم. چرا؟ چون وقتی که کلید s2 وصل هست یعنی اتاقک آسانسور در طبقه ی دوم هست و چون ساختمون دو طبقه بیشتر نداره پس در این صورت دیگه حرکت آسانسور به سمت بالا بی معنی می شه. یعنی جدول به صورت زیر در میادش:

در ادامه هر جا که b2 برابر با 1 شده باشه رو در ستون up برابر با 1 قرار می دیم. یعنی پوش باتون b2 فشار داده شده و اتاقک آسانسور در طبقه ی اول هست ودر نتیجه اتاقک آسانسور باید بره بالا. پس داریم:

با همین روش ستون پایین  یا down رو پر می کنیم با این تفاوت که هر جا s1 فعال بود رو باید صفر کنیم چون یعنی آسانسور در طبقه ی اول هست و پایین رفتنش معنی نداره. بعد هر جا که پوش باتون b1 برابر با 1 بود رو برابر با 1 قرار می دیم. یعنی:

حالا باید جدول زیر رو یه بار با مینترمهای نتیجه شده در دو ستون آخر یه بار برای ستون up و یه بارم برای ستون down پر بکنیم:

برای ستون up خواهیم داشت:

ساده شده ی جدول بالا می شه:

up=s1.s2'.b2

 این دقیقا یعنی همون مدار طراحی شده در شکل اول.

جدول ستون down به صورت زیر هستش:

ساده شده ی جدول بالا می شه:

down=s1'.s2.b1

حالا مدار این دو تا خروجی رو که رسم کنیم میشه شکل زیر:

این مدار فرمان در ظاهر با مداری که در ابتدای بحث طراحی کردیم فرق داره. کنتاکت بسته ی کلید s2 به مسیر کنتاکتور up اضافه شده و کنتاکت بسته ی کلید s1 به مسیر کنتاکتور down اضافه شده. ولی اگه دقت کنیم این دو کنتاکت بسته رو میشه حذف کرد و به مدار فرمان اول رسید به این علت که وقتی اتاقک آسانسور توی طبقه ی اول باشه کنتاکت بسته ی s2 همچنان بسته می مونه و بود و نبودش در مدار تفاوتی ایجاد نمیکنه. همین مسئله د رباره ی کنتاکت بسته ی s1 هم صادق هست. یعنی وقتی که اتاقک آسانسور توی طبقه ی دوم باشه این کنتاکت بسته می مونه و بود و نبودش فرقی ایجاد نمیکنه. پس در عمل هر دو مدار هم ارز همدیگه هستند و با طراحی دیجیتال می تونیم به همون مداری برسیم که از روشهای معمولی طراحی مدار فرمان به دست میاد.

بحث رو در قسمت بعدی با طراحی مدار فرمان  آسانسور براییه  ساختمون سه طبقه ادامه می دیم.

پی نوشت: اگه ساده کردن مدارات منطقی از طریق جدول رو بلد نیستید باید به جلد اول کتاب مدار منطقی موریس مانو مراجعه کنید و به دقت چند فصل اول رو مطالعه کنید.

قسمت دوم

قسمت سوم

قسمت چهارم

قسمت پنجم

قسمت ششم

قسمت هفتم

قسمت هشتم

قسمت نهم

قسمت دهم

برق اضطراری با اولویت برق شهر؛ قسمت اول

 گاهی وقتها مصرف کننده ی حساسی ندارید و قصد  دارید تا از یک دیزل ژنراتور به عنوان برق اضطراری استفاده کنید. مدار ساده ی بالا می تواند نیازهای شما را برآورده کند. کنتاکت بسته ی کنتاکتور NSدر مسیر کنتاکتور EMG قرار می گیرد. با قطع برق NS قطع شده و کنتاکت بسته ی آن سبب روشن شدن بوبین EMG و بسته شدن کنتاکتهای قدرت آن میشود. مصرف کننده (که در اینجا یک موتور سه فاز معمولی است) با یک فاصله ی زمانی خیلی کوتاه دوباره برقدار می شود.

توجه به چند نکته درباره ی این مدار ضروری است:

1. برای مصرف کننده هایی مثل کامپیوتر(که حافظه ی آنها در صورت قطع لحظه ای برق پاک می شود) باید از UPS استفاده کنید.
2. اگر برای موتورهای سه فاز از چنین مداری استفاده می کنید باید جهت چرخش صحیح موتور را پس از وصل شدن برق دیزل ژنراتور حتما چک کنید.
3.  تیغه های کنتاکتور EMG باید توان تحمل جریان مصرفی را داشته باشند.
4. این مدار تنها به قطع شدن یک فاز حساس است و فرضا اگر فازهای 2 یا 3 قطع شوند عکس العملی نشان نمیدهد. برای قطع یک فاز باید از محافظهای دوفاز شدن استفاده کنید.
5. هم در مسیر برق شهر و هم برق دیزل ژنراتور باید بسته به توان مصرف کننده از فیوزهای مناسب استفاده شود.
6. اولویت در این مدار با برق شهر است. یعنی با وصل مجدد برق شهر مجددا بوبین کنتاکتور NS برقدار شده و دیزل ژنراتور را از مدار خارج می کند.
7. برای استفاده از این مدار باید دیزل ژنراتور همیشه روشن باشد. برای اینکه با قطع برق دیزل ژنراتور خودش به صورت خودکار استارت بشود و بعد به مصرف کننده وصل شود باید مدار پیچیده تری طراحی شود.
8. این مدار را می توان برای مواردی استفاده کرد که از دو کنتور مجزا بخواهیم برای تأمین برق یک مصرف کننده استفاده کنیم. یعنی به جای دیزل ژنراتور می توانیم یک کنتور دیگر یا اصولا یک تولید کننده ی دیگر داشته باشیم.
9. بعضی از مصرف کننده ها هستند که اگر برقشان قطع شد نباید بلافاصله دوباره برقدار بشوند (مثلا لازم است تا ابتدا روغنشان خنک شود یا ....) این مدار برای این مصرف کننده ها مناسب نیستند و باید با اضافه کردن چند مدار ایمنی از برق دار نشدن چنین مصرف کننده هایی مطمئن شویم.

طراحی کلید ریموت/لوکال

از مسائلی که در طراحی بعضی از دستگاه های صنعتی مطرح می شوند کنترل دستگاه از دو نقطه ی جداگانه است. بسیاری از دستگاه های صنعتی (مثلا کلیدهای قدرت) هم باید به صورت دستی از محل خود دستگاه و هم به صورت از راه دور از اتاق کنترل قطع و وصل بشوند. در این گونه موارد از کلیدهای سلکتور ریموت لوکال مانند تصویر زیر استفاده می شود.

کلید ریموت/ لوکال از نظر عملکرد شباهت زیادی با کلید تبدیل دارد. یک کنتاکت مشترک به ورودی و دو کنتاکت (که همیشه یکی وصل و دیگری قطع است) به خروجی ها وصل می شوند. مدار ساده ای از یک مدار فرمان کنتاکتوری که توسط کلید ریموت/لوکال کنترل می شود در بالا آورده ایم. کلید ریموت/لوکال کلید قرمز رنگ بالای مدار است. دو سیم خروجی آن هر یک به یک جفت کلید استارت/ استپ وصل شده است و در نهایت خروجی آنها به کنتاکتور وصل شده است. زمانی که کلید ریموت/لوکال  برق را به شاخه ی سمت راست می دهد شاخه ی سمت چپ کاملا از مدار خارج می شود و برعکس.