طراحی آسانسور با رویکرد دیجیتال، قسمت سوم

قسمت اول

قسمت دوم

در قسمت قبلی گفتیم که مدار فرمان نهایی آسانسور برای یه ساختمون سه طبقه می شه به شکل زیر:

به زبون دیجیتال اگه بخواهیم بنویسیم داریم:

up=(s1.(b2+b3))+(s2.upp.(b1+b3))

down=(s3.(b1+b2))+(s2.downn.(b1+b3))

حالا ببینم که اگه همین مدار فرمانو بخواهیم به صورت دیجیتالی و با مدار فرمان طراحی کنیم سر از کجا در میاریم.

تعداد متغیرها رو اول باس بشمریم. سه تا سوئیچ s و سه تا پوش باتون b و دو تا کنتاکتور upp و downn میشه به عبارتی 8 تا متغیر. تعداد حالتهای مختلف 8 متغیر میشه 256 حالت. حتی اگر یه جدول با 256 سطر رو بکشید و تحلیل کنیم ساده کردن اون کار حضرت فیله. برای ساده کردن مسئله میاییم و دو گوله رو به کار می ندازیم. می دونیم که سوئیچهای s همواره و همواره فقط یکی شون وصل هست و دو تای دیگه خاموش هستن. با این شرط منطقی میاییم و تنها وصل بودن یکی رو همراه با اون 5 تا متغیر باقیمونده جدول می کنیم. فقط نکته ای که هست اینه که در طبقات اول و سوم متغیرها از 5 به 3 کاهش داده میشه چون کنتاکتورهای upp یا downn در این طبقات ریست می شن و ارزش اونها صفر هست. اول کار بریم سراغ طبقه ی اول. نمودار متغیرهاش به صورت زیر هستش:

همون طور که دیده میشه ستون down صفر هست و ستون up در مینترمهایی که b2 یا b3( یا هر دو) فشار داده شده باشن برابر با یک هست. خلاصه ی جدول برای خروجی up به صورت زیر در میادش:

که معنی ش میشه:

up=s1.b2+s1.b3=s1.(b2+b3)

حالا فرض کنیم آسانسور در طبقه ی سوم هستش. بازهم تنها متغیرهایی که در نظر می گیریم s3 هست به همراه پوش باتونها. جدول خروجیها به صورت زیر هستش:

ستون خروجی up همه ی مینترماش صفره و ستون downn هر جا که b1 یا b2 (یا هر دو تاش) فشرده شده باشن برابر با یک هستش.جدول خروجی down میشه:

که معنی ش میشه:

down=s3.b1+s3.b2=s3.(b1+b2)

قضیه برای وقتی که آسانسور توی طبقه ی دوم ایستاده پیچیده تره. اگه آسانسور از پایین اومده باشه بالا پس upp فعال هست و باید ارزش منطقی اون رو برابر با 1 بگیریم. از طرف دیگه اگه آسانسور از طبقه ی سوم پایین اومده باشه پس downn فعال هستش و باید ارزش منطقی اون رو برابر با 1 بگیریم. از طرف دیگه می دونیم که upp و downn با همدیگه فعال نمیشن. پس به جای یه جدول بزرگ دو تا جدول کوچیک تشکیل می دیم. یه بار برای وقتی که upp=1 و دفعه ی بعدی برای وقتی که downn=1. بعد نتیجه ی حاصل رو با نتایجی که در بالا به دست آوردیم جمع می کنیم. جدول درستی خروجیها برای وقتی که upp=1 به صورت زیر هستش:

به مینترم های12ام و 14ام توجه کنید. درسته کهb1 فشرده شده اما همون طور که در قسمت دوم گفتیم در این وضعیت اتاقک آسانسور باید به حرکت خودش به سمت بالا ادامه بده و بعد برگرده پایین، پس در نتیجه خروجی upp برابر با 1شده. در نتیجه خروجی up میشه:

up=s2.upp.(b1+b3)

توجه کنید که چون فرض کردیم upp=1 باید upp رو در نتیجه ضرب بکنیم.

حالا میریم سراغ وضعیتی که downn=1 هستش:

بازهم در مینترمهای 9ام و 11ام با اینکه پوش باتون b3 فشرده شده آسانسور میره پایین و علتش رو هم که در قسمت قبلی توضیح دادیم. نتیجه ی خروجی down میشه:

همون طور که می بینید این جدول با جدول خروجی up مو نمیزنه جز اینکه در اون مورد باید upp رو ضرب می کردیم و حالا باید downn رو ضرب کنیم. پس خروجی میشه:

down=s2.downn.(b1+b3)

در نهایت باید خروجی های به دست اومده از این چار تا جدول رو با هم جمع بزنیم. در نتیجه داریم:

up=(s1.(b2+b3))+(s2.upp.(b1+b3))

down=(s3.(b1+b2))+(s2.downn.(b1+b3))

یعنی دقیقا به همون نتیجه ای رسیدیم که از تحلیل مدار به دست آوردیم. اگر هم بخواهیم که این مدار رو به صورت لدر طراحی کنیم حاصل اون همون شکل اول هست. پس نتیجه می گیریم که با استفاده از ساده سازی مدار منطقی میتونیم به همون نتیجه ای برسیم که از طراحی عادی مدار فرمان به دست میادش.

اگه حوصله ای بود این بحث رو با مدار فرمان آسانسور چهار طبقه ادامه میدیم و داستان رو جمع ش می کنیم.

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.