炼胶机刹车半导体控制器

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炼胶机是橡胶工业的主要生产设备之一。它是用电动机通过减速装置驱动两只很大的铁滚筒,作相向转动。两滚筒之间的空隙很小,只有几个毫米。操作人员需不断地从滚筒上面放入橡胶,并由下面翻到上面来,连续轧炼或加料。这样,操作时,万一疏忽,就有把手扎入滚筒的危险。为了确保生产安全,需装设一套炼胶机的紧急刹车装置。

一种最简单的办法是用绳子和电源开关连接起来,操作人员只要拉动绳子,就能切断电动机的电源,靠着工作物——橡胶的摩擦使炼胶机停下来。当然这种装置是有缺点的,尤其是在空载时,切断电源后,炼胶机的滚筒还要转上几转才能停下来,这时事故早就发生了。虽然加装电磁式抱箍刹车装置,能够在切断电源后,叫炼胶机立即停下来,但由于绳拉开关装在炼胶机上方横梁上,用四根绳子系在炼胶机的四角上(以便操作人员在任何一方都能拉住绳子,切断电源),因而,操作人员必须拉住其中一根绳子才能刹车。但在紧张情况下,往往不容易一下就拉到绳子,所以这种方法也不够安全。

根据这种情况,我们装置了一个半导体控制器,其感受元件是一个与炼胶机绝缘的方框形金属管架子,接触面积很大,操作人是在炼胶机旁的任何部位都能很容易用手按到这个感受元件,从而使控制器动作,切断电动机电源。此外,我们在每部炼胶机上都装配了电磁式抱箍刹车装置。这样就保证了在切断电动机电源后,炼胶机滚筒在轧有橡胶的情况下(即有负载的情况下)能立即停车,空载时也只转几分之一转即停车。

半导体控制器是利用人体感应作用而动作的。因为任何两个互不接触的导电体都能形成一个电容器,而当导电体的面积或它们之间的距离改变时,其电容量就要相应地改变。人的身体为导电体,当人的手靠近或接触感应器时,就会改变原来感应器与地之间的电容,因而使控制器动作,切断电源。由于橡胶为良绝缘体,即使它碰到感应器上,影响也很小,因而控制器不动作。

图1
图1 🔍原图 (1341×849)

整个控制部分的电路和结构,如图所示。控制器用一只高频三极管3AG12作振荡器,一只低频管3AX3作开关线路。振荡器为并联供电的共发射极科尔毕兹电路,利用C\(_{2}\)与感应器对地间的电容组成谐振电路的电容臂,并利用C1辅助调节振荡强弱。炼胶机工作时,振荡器处于振荡状态,这时3AG12的集电极电流较大,因而在发射极回路电阻R\(_{3}\)上产生电压降,并通过单向导电控制的二极管D1在分压器R\(_{5}\),R6上产生电压降,供作开关管3AX3的基极偏压,使3AX3的集电极有一较大的电流通过,并使回路中的继电器J将衔铁吸下,以接通电动机的控制电路电源。当人的手靠近或接触感应器时,振荡器停振,这时3AX3处于“断开”状态,即集电极电流骤然下降,使继电器J释放衔铁,从而切断电动机电源,并接通电磁式抱箍刹车的电磁铁电源,使电磁铁的街铁向上吸动,这时连杆A亦向上运动。因连杆A上有固定支柱B,所以连杆A的另一端a点向下压,使连杆C的C\(_{1}\)点向下移动,又由于连杆C有固定支柱D,其另一端C2点向箭头方向移动。C\(_{2}\)点的几何形状为浅月牙形,托着重锤连杆的一根横销子。由于C2向箭头方向移动,使上面的横销滑出C\(_{2}\)点,于是重锤落下。同时通过重锤连杆上固定支柱E的作用,使刹车鼓刹住电动机与减速器间的制动盘,而刹住炼胶机滚筒。重锤上端的一只限位开关是串接在电动机起动开关控制电路里的,这样当重锤落下,炼胶机处于刹停状态时,电动机不能再次被起动,以确保生产安全。

电源部分就是一般的全波整流电路,在整流器输出侧接有一只稳压管,利用硒整流器的内阻作它的限流电阻。电源变压器为市售三灯收音机电源变压器。

控制器的电路部分装在一个体积为310×140×160毫米\(^{3}\)的木箱或金属箱内。装制时须将半导体控制部分与电源部分的发热元件分开,以免半导体管受温升影响而改变工作点,并在发热元件部分开孔以提高通风散热作用。电路部分装在一块面积为200×110毫米2,厚为2毫米的层压板上,并将C\(_{1}\)稍加改装,以便能在箱外调节。

感应器用金属杆(铜杆或铁杆都可以) 做成长方框形(尺寸大小根据炼胶机而定),其两端中点作为活络支点。感应器应与炼胶机座绝缘。于方框一端下方,炼胶机前后两侧各装一只限位开关,其常闭接点串接于电动机控制回路中,其常开接点并接于电磁刹车电路中,以防控制器万一失灵,可压下方框,触动限位开关,切断电动机电源及刹下电磁刹车。(这部分线路图中从略)。

在调整各半导体管的集电极电流与基极偏流时,控制器须接一段直径13毫米,长1.5米左右的铜杆作感应器,边试边调直至灵敏度合格(戴双层手套,手指按感应器,可使开关动作)及性能稳定为止。

调整数据如下:3AG12—集电极电流1.25~1.5毫安,供电电压26.5伏左右;3AX3—集电极电流11.6—13.5毫安,供电电压40.5伏左右,基偏电流100~150微安。R\(_{1}\)~R5的数值,须在调整时确定,图中数字仅供参考。

最后,装在炼胶机上以后,只须调整C\(_{1}\)和C2,即能正常工作。在调整C\(_{2}\)时,应该注意,电容不可过大,以防振荡过强反而失灵。当电源电压变化时,调整C1,一般不需经常调整。

使用时,除操作人员,每天上班开车前须试一次控制器及电磁刹车是否正常外,并可利用中午休息或操作中间需要停车的机会来校验控制器是否正常。并且注意指示偏流的电表指示值是否在调整范围内。(束健北)