VJEŽBA V19 · MODUL 4 · ELEKTROPNEUMATIKA
Vježba V19 · 2 sata
Logička funkcija ILI u elektropneumatici
Graničnik na kliznoj stazi za dijelove spušta se kad se pritisne tipkalo S1 na pultu ILI tipkalo S2 na drugom kraju stanice. Logičku funkciju ILI ostvarujete paralelnim spojem kontakata, uspoređujete je s pneumatskim naizmjeničnim ventilom i proširujete je trećim ulazom i isključivanjem s dva mjesta.
- ostvariti logičku funkciju ILI paralelnim spojem kontakata i napisati njezinu tablicu istinitosti
- spojiti elektropneumatski sklop s dva mjesta upravljanja preko releja K1
- usporediti električnu i pneumatsku izvedbu funkcije ILI po kašnjenju signala i broju elemenata
- izračunati kašnjenje pneumatskog signala na dugom vodu i opterećenje napajanja
O vježbi
Prije vježbe proći gradivo: 4.7 Logičke i vremenske funkcije u elektropneumatici.
Pitanja i zadaci na ovoj stranici su bez odgovora. Rješenje s postupkom otvara se gumbom Prikaži rješenje ispod svakog pitanja, a upute za nastavnika nalaze se na dnu stranice.
Zadatak
Kliznom stazom klize odljevci prema stanici za kontrolu. Na kraju staze je graničnik — zatik koji zadržava dijelove. Kad kontrolor želi propustiti sljedeći dio, zatik se spušta: dvoradni cilindar 1A1 (Ø20/8 mm, hod 30 mm) izvlači se i povlači zatik preko poluge. Dok je signal prisutan, graničnik je spušten; kad signal nestane, opruga monostabilnog razvodnika vraća cilindar i zatik se diže.
Stanica je dugačka 12 m. Kontrolor ponekad radi uz pult na početku staze, a ponekad uz mjerni stol na njezinu kraju. Zato graničnik mora moći spustiti tipkalom S1 na pultu ili tipkalom S2 uz mjerni stol. Oba tipkala spojena su paralelno u stazi releja K1, a radni kontakt K1 uključuje svitak Y1 monostabilnog razvodnika 5/2.
Isti zadatak riješen je u vježbi V06 pneumatski, naizmjeničnim ventilom (ventilom ILI) i pneumatskim tipkalima. Ovdje ga rješavate elektropneumatski i uspoređujete oba rješenja. Podaci: mreža 6 bar, svitak Y1 3 W, relej K1 0,5 W, signalna svjetiljka 0,5 W, napajanje 24 V DC nazivne struje 2,5 A.
Oprema i pribor
- ploča za spajanje s pripremnom grupom i razdjelnikom;
- dvoradni cilindar malog promjera i elektromagnetski razvodnik 5/2 monostabilni, 24 V DC;
- električna jedinica: napajanje 24 V DC, tri tipkala (NO), dva tipkala s mirnim kontaktom (NC) za dopunski zadatak, relejni modul, signalna svjetiljka;
- za usporedbu (pokazno): naizmjenični ventil, pneumatsko tipkalo 3/2 i cijev Ø4 mm duljine oko 12 m;
- laboratorijski vodiči, multimetar, štoperica, radni list.
Sigurnost pri radu
Pažnja
Upravljanje s dva mjesta znači da se gibanje može pokrenuti s mjesta s kojeg se ne vidi cilindar. Prije pritiska na bilo koje tipkalo provjerite da nitko nema ruke u zoni graničnika i poluge. Kod ovakvih sklopova u pogonu je obvezna i mogućnost zaustavljanja s oba mjesta (dopunski zadatak). Vodiče spajajte bez napona, cijevi bez tlaka.
Shema
Paralelni spoj crta se kao dvije staze koje se spajaju u točki ispod kontakata; točka označava električni spoj. Svitak K1 dobiva napon ako je zatvoren barem jedan od dvaju kontakata — to je logička funkcija ILI (disjunkcija), zapisana kao K1 = S1 ∨ S2.
Postupak
- Spojite pneumatski dio: 1 na razdjelnik, 4 na stranu klipa, 2 na stranu klipnjače.
- Bez napona spojite staze 1 i 2: od +24 V do S1 i do S2, izlaze obaju tipkala spojite u jednu točku i od nje na svitak K1, drugi kraj svitka na 0 V.
- Spojite stazu 3: +24 V → radni kontakt K1 → Y1 → 0 V.
- Otvorite zrak na 6 bar, uključite napajanje i ispitajte sve četiri kombinacije S1 i S2. Rezultate upišite u tablicu istinitosti.
- Pokazni pokus: pneumatsko tipkalo spojite na upravljački priključak razvodnika preko cijevi duljine 12 m. Izmjerite (ili procijenite snimkom mobitela) kašnjenje od pritiska do pokreta i usporedite s električnim sklopom.
- Izvedite dopunu s trećim ulazom i isključivanjem s dva mjesta (pitanja 6 i 7).
- Isključite napon i zrak, rastavite sklop.
Pitanja i zadaci
1. Napišite tablicu istinitosti za S1, S2, K1 i Y1 te logičku jednadžbu sklopa.
Prikaži rješenje
| S1 | S2 | K1 | Y1 / graničnik |
|---|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 | 0 / gore |
| 0 | 1 | 1 | 1 / spušten |
| 1 | 0 | 1 | 1 / spušten |
| 1 | 1 | 1 | 1 / spušten |
Y1 = K1 = S1 ∨ S2
Izlaz je 1 ako je barem jedan ulaz 1. Pritisak obaju tipkala ne mijenja ništa — nema ni „dvostrukog“ signala ni kratkog spoja.
2. Zašto se tipkala S1 i S2 spajaju paralelno, a ne u niz? Što bi sklop radio da su spojena u niz?
Prikaži rješenje
U paralelnom spoju struja do svitka ima dva neovisna puta; dovoljno je da je jedan zatvoren. U serijskom spoju struja prolazi kroz oba kontakta redom, pa bi K1 privukao samo kad su pritisnuta oba tipkala — to je funkcija I (vježba V20). Za upravljanje s dva mjesta serijski spoj bio bi neupotrebljiv jer kontrolor ne može istodobno biti na oba kraja staze.
3. U vježbi V06 funkcija ILI izvedena je naizmjeničnim ventilom. Zašto se tamo ne smiju izlazi dvaju pneumatskih tipkala spojiti samo T-spojnicom, a ovdje se kontakti smiju spojiti izravno?
Prikaži rješenje
Nepritisnuto pneumatsko tipkalo 3/2 spaja izlaz s odzračnim priključkom 3. Kad bi se dva izlaza spojila T-spojnicom, zrak iz pritisnutog tipkala izlazio bi kroz odzračni priključak drugoga i signal ne bi dosegao potreban tlak. Naizmjenični ventil kuglicom zatvara stranu bez tlaka. Otvoreni električni kontakt, naprotiv, ne vodi struju ni u jednom smjeru i ne „odvodi“ signal, pa se kontakti smiju izravno spojiti paralelno.
4. Pneumatski signal od tipkala na mjernom stolu do razvodnika putuje cijevi Ø4 mm (unutarnji promjer 2,7 mm) duljine 12 m. Razvodnik prebaci pri 3 bar, a tipkalo propušta oko 1 Nl/s. Procijenite kašnjenje zbog punjenja cijevi i usporedite ga s elektropneumatskim sklopom (relej 10 ms, ventil 20 ms).
Prikaži rješenje
Volumen cijevi: V = π · 2,7² / 4 · 12 000 mm ≈ 68 700 mm³ = 68,7 cm³.
Zrak potreban za porast tlaka na 3 bar: 68,7 · 3 / 1,013 ≈ 203 Ncm³. Pri 1000 Ncm³/s: t ≈ 0,2 s. Uz to tlačni val putuje brzinom zvuka (12 m / 340 m/s ≈ 35 ms).
Elektropneumatski sklop: oko 10 + 20 = 30 ms. Pneumatsko kašnjenje je oko sedam puta veće, i to samo za uključenje — pri otpuštanju cijev se mora i odzračiti. Na velikim udaljenostima električni signal je bitno brži.
5. U stazu 4 dodaje se signalna svjetiljka H1 (0,5 W) na drugom radnom kontaktu K1. Izračunajte struju koju napajanje daje kad je graničnik spušten. Koliko bi takvih stanica moglo raditi istodobno s napajanjem od 2,5 A?
Prikaži rješenje
I = (0,5 + 3 + 0,5) W / 24 V ≈ 0,021 + 0,125 + 0,021 ≈ 0,167 A
Broj stanica: 2,5 / 0,167 ≈ 15. U praksi se ostavlja rezerva od barem 20–30 % i uzima u obzir struja senzora i uključne struje, pa bi se na jedno napajanje od 2,5 A spojilo oko 10–12 takvih stanica.
6. Dopuna sheme: graničnik se mora spustiti i automatski kad senzor B1 javi da su na mjernom stolu kolica spremna za prihvat dijela. Ucrtajte B1 u shemu i napišite novu logičku jednadžbu i broj redaka tablice istinitosti.
Prikaži rješenje
Radni kontakt senzora B1 ucrtava se kao nova staza uz S1 i S2 (paralelno njima), spojena u istu točku iznad svitka K1; staze se zatim ponovno numeriraju slijeva, a kontaktna tablica K1 ispravi. Jednadžba: K1 = S1 ∨ S2 ∨ B1. Tablica istinitosti za tri ulaza ima 2³ = 8 redaka; izlaz je 0 samo u jednom retku (svi ulazi 0), a 1 u ostalih sedam. Kod trožilnog senzora izlaz senzora (crni vodič) spaja se u točku ILI, a napajanje senzora na +24 V i 0 V.
7. Dopuna sheme: dodajte isključivanje s dva mjesta — tipkala s mirnim kontaktom S3 (pult) i S4 (mjerni stol) moraju blokirati spuštanje graničnika, kojim god ulazom da je zadano. Kako se spajaju S3 i S4 i zašto?
Prikaži rješenje
S3 i S4 (mirni kontakti) spajaju se u niz, između zajedničke točke paralelnih ulaza i svitka K1 (ili između +24 V i svih ulaza). Svitak dobiva napon samo ako su oba mirna kontakta zatvorena, tj. ako nijedno tipkalo za zaustavljanje nije pritisnuto: K1 = (S1 ∨ S2 ∨ B1) · ¬S3 · ¬S4. Pravilo: uključivanje s više mjesta — radni kontakti paralelno; isključivanje s više mjesta — mirni kontakti u niz. Mirni kontakt za zaustavljanje ima i sigurnosnu prednost: prekid vodiča djeluje kao pritisak na zaustavljanje.
8. Funkcija ILI mogla bi se izvesti i bez releja, izravnim spajanjem S1 ∥ S2 na svitak Y1. Navedite jednu prednost i dva nedostatka takvog rješenja za ovu stanicu.
Prikaži rješenje
Prednost: manje elemenata i spojeva, nema kašnjenja releja. Nedostaci: oba tipkala i dug kabel do mjernog stola nose punu struju svitka (125 mA) i prenapon pri isključenju; nema slobodnih kontakata za signalizaciju ili dodatne uvjete (npr. brojač propuštenih dijelova); svaka izmjena logike zahtijeva preinaku kabliranja do tipkala.
Za nastavnika
Otvori upute za nastavnika
Priprema
Vježba je kratka u spajanju, pa je naglasak na logici i usporedbi s pneumatikom. Pripremite kolut cijevi od oko 12 m za pokazni pokus kašnjenja; mobitel sa snimanjem usporenim zapisom omogućuje procjenu kašnjenja na oko 10 ms. Ako polaznici nisu radili V06, ukratko pokažite naizmjenični ventil.
Tijek sata
- 0–10 min: logičke funkcije u kontaktnoj tehnici, paralelni spoj, tablica istinitosti.
- 10–30 min: spajanje staza 1–3, ispitivanje četiriju kombinacija.
- 30–45 min: pokazni pokus s dugim pneumatskim vodom, pitanja 3 i 4.
- 45–70 min: dopuna s B1 i isključivanjem s dva mjesta (pitanja 6 i 7), izvedba na ploči.
- 70–85 min: računski zadatak 5, pitanja 2 i 8.
- 85–90 min: rastavljanje, osvrt.
Očekivani rezultati
Tablica istinitosti ispravna za sve kombinacije; nakon dopune sklop reagira na tri ulaza i blokira se s oba mjesta. Polaznik formulira pravilo „uključivanje paralelno, isključivanje u niz“. Računski: kašnjenje punjenja oko 0,2 s prema oko 30 ms, struja oko 0,17 A, oko 15 stanica teorijski.
Česte pogreške
- paralelni spoj izveden tako da je jedno tipkalo spojeno na 0 V, pa pritisak na njega izaziva kratki spoj;
- mirni kontakti za zaustavljanje spojeni paralelno, pa zaustavljanje radi tek kad su pritisnuta oba;
- tablica istinitosti za tri ulaza s manje od 8 redaka;
- u računu kašnjenja zanemareno odzračivanje voda pri otpuštanju.
Vrednovanje
| Kriterij | Bodovi |
|---|---|
| Ispravno spojen sklop ILI, tablica istinitosti i jednadžba | 6 |
| Usporedba s pneumatskom izvedbom (pitanja 3 i 4) | 4 |
| Dopuna trećim ulazom i isključivanjem s dva mjesta | 5 |
| Računski zadatak 5 i pitanje 8 | 4 |
| Sigurnost i urednost | 1 |
| Ukupno | 20 |