Szintkapcsolás „vakon”

A szabályozás folyamatának egyik kihagyhatatlan, alapvető eleme az úgynevezett ellenőrző jel, melyet egy különbségképző összehasonlít az alapjellel és a szabályzó a különbség függvényében avatkozik be a folyamatba. Az ellenőrző jel annak az érzékelőnek az információja, amelyik a folyamat jellemzőjét méri. Másik fontos elem az alapjel, mely egyszerű esetben az, amit beállítunk, … az, amit el kívánunk érni a szabályozással. 

Folyadékszint szabályozásnál alapjelnek a fizikailag kialakított, illetve beállított szondaszinteket tekinthetnénk, de az ellenőrzőjel meghatározásával már bajban vagyunk, hiszen ezt a jelet is a szondák adhatnák. Éppen ezért a folyadékszint beállított határok közötti tartása inkább egy speciális szabályozás, de leginkább speciális szekvenciális vezérlés. Akár így, akár úgy van, a működéshez és a cél eléréséhez általában érzékelőkre van szükség. A konduktív elven működő folyadékszint kapcsolók a szintérzékelő szondák mellett egy mérőjel szondát is igényelnek (fém tartálynál maga a tartály is betöltheti ezt a funkciót). A folyadék két szint között tartásához tehát 3 darab szonda szükséges, melynek telepítése nem mindig egyszerű feladat, pláne egy kútba, de egy tartályba való stabil beépítésnél sem. Ahol nem vagy nehezen lehet a szondákat telepíteni, vezetékezni, stb., ott felmerülhet a kérdés, hogy megoldható-e a szintkapcsolás érzékelő nélkül? 

A kérdés egy konkrét projektnél is felmerült, ahol egy tartályt kellett tölteni, majd egy ideig ülepíteni, azután pedig üríteni. A három időszakasznak ciklikusan kell ismétlődnie. A feladat időrelékkel megoldható, de problémaként jelentkezhet a szivattyúk szárazonfutás elleni védelme, melyre az ELKO EP általános áramfigyelői mellett konkrét funkcionális felügyeleti relék is megtalálhatók. A COS-2/230V (vagy 400 V, illetve AC/DC 24 V) tápfeszültségű cosϕ figyelő relénk a szárazonfutást mellett a túlterhelés detektálására is használható. A legújabb PRI-35 áramcsökkenést figyelő relé külső áramváltóval méri a szivattyú áramfelvételét. Ha a beállított alá csökken a szivattyúmotor áramfelvétele, akkor ezt szárazonfutásként értelmezi és késleltetéssel kikapcsolja a szivattyú motorját. Láthatjuk tehát, hogy a kiegészítő motorvédelem is megoldható tisztán elektromos eszközökkel.

A következőkben csak a vezérlésre mutatunk be példákat, nem foglalkozunk a védelmekkel, hiszen több régebbi bejegyzésben is tárgyaltuk már részletesebben.

Tartály töltés/ürítés vezérlés időrelékkel

Az időrelés töltés/ürítés vezérlés fontos eleme az időértékek helyes beállítása. A beállításhoz szükséges adatokat megszerezhetjük tapasztalati úton – azaz megmérve a részfolyamatokat, vagy számítással. A számításhoz adott a szivattyúk szállítási teljesítményei, ismertek a csővezetékek geometriai paraméterei és a kút (vagy vízforrás) vízszintjének stabilitása, illetve az az időtartam, ami alatt biztosan elegendő víz lesz benne.

Az 1. ábrán három időrelé megfelelő logika szerinti összekötésével hoztuk létre a tartály töltését és ürítését végző szivattyú vezérlését, beleértve az ülepítési késleltetést is.

Az R11 időrelé a töltőszivattyút vezérli, az R12 az ülepítés időtartamát határozza meg, míg R13 az ürítőszivattyút kapcsolja. Az áramkör ciklikus működésének beindulását a tápfeszültség bekapcsolása indítja. A tápfeszültség bekapcsolásakor az R13 időrelé 15 – 16 nyugalmi kontaktusán keresztül tápfeszültséget kap az R11 jelű CRM-91H/230V időrelé, mely a „b” jelű, tápfeszültségre induló elengedés késleltető funkcióba van állítva és a beállított időtartam a tartály töltéséhez (vagy a kút időszakos leürítéséhez) szükséges érték. A töltőszivattyút R11/18-as relékontaktusa vezérli, ugyanakkor felfutó élű vezérlőjelet kap az R12 időrelé „S” bemenete is. A szintén CRM-91H típusú R12 időrelé a „h” funkcióba van állítva, azaz a vezérlőjel lefutó élére induló elengedés-késleltető funkcióra – a folyamatban most éppen erre a lefutó élre vár. R11 időzítésének letelte után elenged a reléje, a töltőszivattyú kikapcsol és az R12 időrelé „S” bemenetén megjelenő lefutó élre bekapcsol kimeneti reléje és elindul az ülepítési fázis időzítése. R12/18-as kimenete felfutó élű vezérlőjelet kapcsol az R13 időrelé „S” bemenetére, mely szintén a „h” funkcióban működik. Az ülepítési idő leteltekor R13 kap lefutó élű vezérlést, 15 – 16 nyit és lekapcsol R11 tápfeszültsége, ugyanekkor 15 – 18 zár és bekapcsol az ürítőszivattyú. Amikor az ürítési idő letelik, akkor R13/16-os kontaktusán keresztül ismét tápfeszültséget kap R11 – és a folyamat kezdődik elölről.

Aszimmetrikus ütemadóval egyszerűbb

A ciklikus működés csábítóan az ütemadó funkcióval rendelkező időrelék felé tereli a megoldás tervezőjét. A CRM-2H/230V típusú népszerű aszimmetrikus ütemadó éppen megfelelhet a feladathoz, ugyanis a kimeneti relé bekapcsolt és kikapcsolt állapotának időtartamai külön-külön beállíthatók 0,1 s – 100 nap közötti tartományban. Beállítható tehát úgy, hogy a relé bekapcsolt időtartama alatt bekapcsol a tartály töltése, míg a kikapcsolt időtartamot két részre osztjuk egy meghúzás-késleltető időrelével. Az időtartam első részében az ülepítés történik – azaz várakozás, melyet az időrelé késleltetése biztosít, második részében pedig a tartály ürítése történik. A 2. ábrán látható áramkörben ezt a működést állítottuk össze két időrelével. A működést a 3. ábra diagramján is követheted.

A tápfeszültség megjelenésekor elindul az R21 aszimmetrikus ütemdó ciklikus működése. Az „S” bemenetét szabadon hagyva a ciklus impulzussal, tehát bekapcsolt relével indul. A „t1” időzítés alatt történik a tartály töltése, melyet az R21/18-as sorkapocsról vezérelt szivattyú végez. Az impulzusidő letelte után kikapcsol a töltés és indul a „szünet” időtartam. R11/16-os sorkapocsról táp- és kapcsolófeszültséget kap az „a” funkcióba állított CRM-91H időrelé. A tápfeszültségre induló meghúzás-késleltető funkcióba állított időrelé késleltetési időtartama adja az ülepítési időt, melynek letelte után behúz R22 kimenti reléje és bekapcsol az ürítőszivattyú. Az ürítés annyi ideig tart, amennyi hátravan R11 „szünet” idejének és R12 késleltetési idejének különbségéből (t2-T). R11 szünet idejének letelte után a 16-os sorkapocsról lekapcsolja R22 tápfeszültségét, ezzel leáll a tartály ürítése is. Az aszimmetrikus ütemadó újabb impulzus időtartamával elölről kezdődik a folyamat.

Figyelem! A bemutatott megoldások elvi kapcsolási rajzokkal vannak illusztrálva, melyekben a többszöri ellenőrzés vagy műhely körülmények közötti tesztek ellenére is lehetnek hibák. Adott feladatra való alkalmasságuk ellenőrzése, esetleges módosítása a telepítő feladata és felelőssége! A szerző és a cég nem vállal felelősséget a bemutatott elvi megoldások felhasználásából eredő károkkal és egyéb problémákkal kapcsolatban. A rajzokon látható vezetékek színei csak a könnyebb átláthatóságot segítik, nem feltétlenül egyeznek meg a szabványos vezetékezés színeivel!