Принцип работы аварийной кнопки

В каждом автомобиле есть кнопка аварийной сигнализации. При ее нажатии одновременно начинают мигать указатели поворотов и два повторителя, расположенные на передних крыльях, в сумме получается шесть световых приборов. Таким образом, водитель предупреждает всех участников движения о том, что у него какая-то нестандартная ситуация.

Когда включается аварийная световая сигнализация?

Ее применение является обязательным в следующих ситуациях:

• если произошло дорожно-транспортное происшествие;
• если вам пришлось осуществить вынужденную остановку в запрещенном месте, например из-за технической неисправности вашего автомобиля;
• когда в темное время суток вас ослепило движущееся на встречу транспортное средство;
• также включается аварийная световая сигнализация в случае буксировки, осуществляемой с помощью механического транспортного средства;
• при посадке и высадке группы детей из специализированного транспортного средства, при этом на нем обязательно должен быть прикреплен осведомляющий знак – «Перевозка детей».

Что скрывает кнопка аварийной сигнализации?

Устройство первых световых сигнализаций было достаточно примитивным, они состояли из подрулевого переключателя, теплового биметаллического прерывателя и световых указателей поворотов. В современных же все обстоит немного иначе. Сейчас аварийная сигнализация состоит из специальных монтажных блоков, в которых и содержатся все основные реле и предохранители.

Правда, в этом есть свои недостатки, так, в случае обрыва или же сгорания участка цепи, который расположен непосредственно в блоке, для его ремонта необходимо разбирать весь блок целиком, а иногда может потребоваться даже его замена.

Также появилась кнопка аварийного отключения сигнализации с выводами для перекоммутации цепей световых приборов (в случае смены режима работы). Конечно же, нельзя не назвать и главные составные части, благодаря которым водитель может оповестить остальных участников дорожного движения о происходящей нестандартной ситуации – световые приборы. В них входят абсолютно все указатели поворотов, которые есть на авто, и еще дополнительно два повторителя, последние находятся, как уже упоминалось, на поверхности передних крыльев.

Как устроена схема аварийной сигнализации?

Из-за большого количества соединительных проводов современная схема аварийной сигнализации значительно усложнилась по сравнению с ее прототипом, и состоит в следующем: вся систему запитывается только лишь от аккумуляторной батареи, так можно обеспечить ее полноценную работу даже в случае выключенного зажигания, т.е. во время стоянки транспортного средства. В это время все необходимые лампы соединяются посредством контактов включателя сигнализации.

При включенной аварийной сигнализации цепь питания работает следующим образом: напряжение подается от аккумулятора на контакты монтажного блока, далее оно через предохранитель поступает непосредственно на выключатель аварийной сигнализации. Последний же соединяется с блоком во время нажатия кнопки. Затем оно, опять проходя через монтажный блок, поступает на реле-прерывателя поворотов.

Цепь нагрузки имеет следующую схему: реле аварийной сигнализации соединено с контактами, которые при нажатии кнопки приходят в замкнутое положение между собой, таким образом, они соединяют абсолютно все необходимые лампы. В это время параллельно включается и контрольная лампа посредством контактов выключателя аварийной сигнализации. Схема подключения кнопки аварийной сигнализации достаточно проста, и на освоение у вас уйдет не более получаса. Необходимо помнить о ее значимости, поэтому обязательно следите за ее состоянием.

Кнопка Аварийный СТОП

В моей работе инженера-электронщика на промышленном предприятии часто приходится сталкиваться с контрольными цепями. Оборудование у нас – разных производителей, и такие же разные схемотехнические решения аварийных (контрольных) цепей.

Недавно на работе с коллегами мы проработали эту тему, после того, как произошёл несчастный случай. В данной статье я упорядоченно изложу и поделюсь своими мыслями на этот счёт.

Что такое контрольная цепь

Контрольная цепь – это электрическая схема, которая проверяет, всё ли в порядке с данным оборудованием.

Например, включены все защитные автоматы и мотор-автоматы, не сработала ли тепловая защита, проверяет закрытие всех дверей, люков, наличие ограждений, и тому подобное.

Словом, такая схема даёт возможность предотвратить неправильную или опасную работу оборудования. Иными словами, наличие контрольной цепи позволяет соблюсти технологический процесс и сохранить здоровье и даже жизнь обслуживающему персоналу.

Естественно, контрольные цепи должны обеспечивать с электрической (схемотехнической) точки зрения всё, что я перечислил выше.

Другие названия контрольной цепи – цепь безопасности, защитная цепь, аварийная цепь, и др.

Кстати, ремонт любого промышленного оборудования надо начинать именно с проверки контрольной цепи. Потом – состояние датчиков, и т.д.

В этой статье я постараюсь перечислить и сравнить известные мне варианты схемотехнических решений контрольных цепей.

Составные части контрольной цепи

В более-менее сложных станках и линиях, где присутствует 2 и более двигателя, контрольная цепь (КЦ) обычно делится на две части – аварийная цепь (АЦ) и тепловая цепь (ТЦ).

КЦ = АЦ + ТЦ

Это две разные цепи, поэтому рассмотрим их по отдельности.

Аварийная цепь предназначена для экстренной остановки или невозможности запуска оборудования. Это необходимо прежде всего для безопасности персонала, во вторую очередь – для обеспечения правильности тех.процесса. Основной элемент аварийной цепи – аварийная кнопка.

Тепловая цепь состоит из контактов мотор-автоматов, защитных автоматов, тепловых реле, «перегрузочных» контактов частотных преобразователей, термодатчиков двигателей.

Аварийный выключатель

Это тот самый «грибок», который должен присутствовать обязательно на любом небытовом оборудовании. Его называют «Аварийный стоп», “Аварийная кнопка”, «Аварийный выключатель», «Экстренный останов», и тому подобными названиями.

В англоязычном варианте – «Emergency stop».

Аварийный выключатель конструктивно представляет из себя нормально замкнутые контакты и механизм кнопки, который обеспечивает фиксацию (если она предусмотрена), монтаж, удобство использования в экстренной ситуации.

Аварийный выключатель показан в заголовке статьи, другие модели – ниже:

Аварийный СТОП ИЕК

Аварийный СТОП ИЕК

Категорически не рекомендую использовать в качестве кнопок аварийного отключения кнопки IEK. Они разваливаются через пару нажатий, а в аварийных ситуациях человек может ударить по ней что есть сил, и… она просто не сработает.

Вот аварийная кнопка от Шнайдер Электрик, гораздо надежнее:

А что там свежего в группе ВК СамЭлектрик.ру?

Подписывайся, и читай статью дальше:

Аварийный выключатель Шнайдер

Почему в контрольных цепях нужно применять нормально закрытые контакты

Чтобы проверить нормально открытый контакт, нужно его активировать, то есть нажать. Только тогда станет ясно, замкнулся он или нет. Исправен он, или нет.

А в нормально закрытых контактах через сам контакт постоянно протекает ток, принимая участие в работе схемы. Если нажать на кнопку с нормально закрытыми контактами, она разомкнется. То же самое произойдет, если эти контакты будут неисправны – схема просто-напросто не будет работать. Иными словами, НЗ контакты сами себя проверяют, чего не скажешь о НО контактах.

Иногда происходит путаница в понятиях НЗ и НО применительно к принципам работы конкретных устройств. Например, тепловые реле. В нормальном состоянии НЗ контакт у него замкнут (так же, как у кнопки «Аварийный СТОП»). Контакт размыкается, когда ток через тепловое реле превышает допустимый. И на схемах эти контакты обозначают как нормально замкнутые. Тут всё понятно.

Путаница начинается, когда заходит речь о мотор-автоматах и защитных автоматах. В НОРМАЛЬНОМ состоянии все контакты, в том числе и контакт тепловой цепи у него разомкнуты. Однако, в РАБОЧЕМ состоянии все контакты у него замкнуты, иначе схема не будет работать. Но на схемах все контакты обозначают именно в НОРМАЛЬНОМ состоянии, то есть разомкнутые.

Ясно, чтобы параллельно (одновременно) работали несколько НЗ контактов, их надо включить последовательно. А несколько НО – параллельно. К слову, иногда встречаются и НО аварийные кнопки. Через них в случае аварии подаётся питание на реле с НЗ контактами. Не рекомендую.

Про различные виды контактов также рассказываю с статье про характеристики и применение датчиков.

Схемы контрольных цепей

Ниже приведу и кратко опишу несколько вариантов схем контрольных цепей. При этом защитные автоматы и другие элементы, не имеющие отношения к теме статьи, не рассматриваем.

Схемы идут в порядке увеличения функциональности, сложности и надежности.

Цепи управления – те цепи, которые управляют силовыми цепями. То есть, выключатели, катушки контакторов и реле, различные вспомогательные контакты и устройства, а также индикация. В настоящее время в основном для управления силовыми цепями используют контроллеры (PLC).

Схема 1. Разрыв цепи силового питания

Аварийный выключатель – это нормально замкнутый выключатель, который размыкает цепь питания при нажатии на него.

В простейшем виде его просто ставят в разрыв ввода питания, и в случае нажатия на него питание со всего оборудования (например, станка) просто убирается.

Так делают китайцы, которые в любом оборудовании экономят на всём. Чем черевата такая схема – через контакты Аварийного стопа идёт весь потребляемый ток. И со временем эти контакты портятся, нарушая работу устройства. Хорошо ещё, если в схеме управления предусмотрен штатный останов (кнопка «Стоп», или «Выкл»), и Аварийный стоп используется только в аварийных ситуациях.

Схема 2. Разделение цепей управления и силы, гальваническая развязка

В этой схеме силовые цепи (двигатели, и т.п.) питаются напрямую, через свои контакторы и мотор-автоматы. А цепи управления, которые управляют этими контакторами, питаются через контрольную цепь.

Контрольная цепь в этой схеме состоит из контактов Аварийного выключателя ES1, теплового реле RT1, НО контакта мотор-автомата QF1. Когда любой из этих контактов размыкается, цепь рвётся, питание с цепи управления пропадает. Силовая цепь остаётся без управления, и все приводы останавливаются.

Минус схемы – через контакты контрольной цепи идёт весь ток цепи управления. Кроме того, на контактах и проводах (если оборудование имеет большую протяженность) происходит падение напряжения, что негативно влияет на работу цепей управления.

Схема 3. Схема управления питается через контакты реле контрольной цепи

В этой схеме вводится реле контрольной цепи КА1. Это реле через свой НО контакт питает схему управления, когда контрольная цепь собрана.

Схема хороша тем, что через контрольные контакты идёт небольшой ток – всего лишь ток реле. А уже реле может иметь мощные контакты, через которые будет питаться вся схема управления.

Схема 4. Тепловые и аварийные цепи разделены

КЦ. Схема 4. SQ1 – концевой открытия защитной решетки (например)

Соответственно, используются два реле – КА1 и КА2, которые отвечают каждое за свою проверку. Из схемы видно, что пока не будет собрана тепловая цепь, не пройдёт проверку и аварийная. И только когда обе схемы соберутся, поступит питание на схемы управления.

Схема 5. Вводятся кнопки ПУСК и СТОП

КЦ. Схема 5. Стоп не показан, в его роли может быть любая последовательно включенная с ES1 и SQ1 кнопка.

Эта схема отличается тем, что в ней могут использоваться кнопки без фиксации. И благодаря обязательному нажатию кнопки “Пуск машины” персонал подтверждает, что машина может быть запущена. Это является важным фактором безопасности. В предыдущих схемах цепь может собраться без участия человека (самоустранение дребезга), и станок самопроизвольно запустится.

Такая схема также называется нулевая защита – станок не запустится, пока оператор не нажмет кнопку “Пуск”, либо “Готовность”. А кнопка не нажмется, пока не будут приведены в рабочее исходное состояние все элементы схемы.

Схема 6. Добавлена индикация

КЦ 6. Схема с индикацией

В несчастном случае, с которого я начал статью, слесарь на неработающем станке нажал на кнопку “Аварийный стоп” и полез в станок. Ремонтируя станок, слесарь случайно задел датчик, который запустил привод. В результате – человек очутился в травматологии.

Анализируя, почему на сработало выключение контрольной цепи от аварийного стопа, было сделано заключение, что была неисправна именно кнопка Аварийный СТОП. То есть, при нажатии она зафиксировалась, но ввиду механической поломки контакты не разомкнулись. Всё было бы гораздо однозначней, если бы при нажатии Аварийного стопа работала бы соответствующая индикация.

На схеме показаны три лампочки, которые позволяют персоналу однозначно судить о состоянии машины:

L1, нет ТЦ – отключился мотор-автомат, сработала тепловая защита, перегрев двигателя (выключится реле КА1)

L2, нет АЦ – нажата аварийная кнопка, открыт технологический люк, механизм вышел за пределы рабочей зоны (выключится реле КА2)

L3 – Контрольная цепь собрана, что говорит о том, что машина в работе, и может быть опасна.

Эта схема – наиболее предпочтительна с точки зрения быстроты определения неисправности, оценки состояния оборудования, а главное – безопасности.

Современные схемы обеспечения безопасности

Hаука о безопасности не стоит на месте, и вот как можно усовершенствовать вышеприведенные схемы.

1. В схеме 6 реле КА2 включает своими контактами два мощных пускателя, контакты которых включены последовательно и коммутируют питание схемы управления. Этим минимизируется вероятность залипания контактов из-за перегрузки по току или КЗ в КЦ. Кроме того, есть вероятность того, что какое-либо реле “заклинит”, и оно останется включенным при пропадании питания. А чем больше НО контактов включено последовательно, тем меньше такая вероятность.

2. В настоящее время во всём импортном промышленном оборудовании применяется специальный контроллер безопасности, или интеллектуальное реле безопасности. Там логика работы построена так, что риск возникновения опасной ситуации значительно уменьшен. Известные бренды, производящие такие реле – Dold, Pilz, Leuze. Но это уже тема другой статьи.

Пишите в комментариях, как обстоят дела с безопасностью у вас на предприятии, и какие схемы безопасности работают в вашем оборудовании.

С удовольствием, как всегда, отвечу на любые вопросы по теме.

Обновление

Вышла в свет моя новая статья, продолжение этой темы – применение реле безопасности в промышленной аппаратуре. Рекомендую, если дочитали эту статью до конца))

Ещё фото

Вот вариант, как установлена аварийная кнопка в станке. И смех, и грех.

Вариант установки аварийного выключателя

Вон, за решеткой. В случае необходимости к нему можно дотянуться только пальцем. Конструкторская недоработка…

Мой автомобиль до переостнастки не был прокачан таким устройством. Поэтому мне приходилось благодарить путем
нажатия на кнопку аварийной сигнализации, вести отсчет раза три и после нажимать её еще раз чтоб выключить..

Честно говоря слишком много телодвижений мозгов и конечностей для такого пустякогого дела.. Ну и вот кто-то
свыше сказал мне..” Эмбэдируй в неё что нибудь”. А почему бы и нет. Я сел за свой отжатый ноут. Открыл такой мощный но подвисающий инструмент как “PROTEUS” и сваял данный девайс..С монтировал его на свою
любимую Хондочку и забыл про раскрытую в теме проблему навсегда, а также решил поделится с вами..

Вниманию заинтересовавшихся данным устройством. В ПРОТЕЗЕ устройство работает НЕ КОРРЕКТНО. А в железе на пятерочку. Пользуясь данным устройством я где-то даже стал чуточку вежливее.

В общем, устройство, потроха которого вы видите на фото, я непосредственно подключил в районе штатной кнопки
аварийной сигнализации которую немного доработал а может и подломал. Тут каждый по-своему взгляду смотрит
на происходящее. Конкретно я стерилизовал онную от функции фиксации при нажатии. И такую деталь как лампочка
путем видоизменения цепи заставил работать на мозги моего устройства.

После подключения девайсика, логика работы аварийной сигнализации стала выглядеть так:

При кратковременном нажатии на кнопочку аварийной сигнализации устройство подает бипером кратковременный сигнал
и откручивает последнюю прописанную пользователем в него программу, при этом на все время выполнения программы
постоянно светит лампочка аварийной сигнализации.

При нажатии и отпускании кнопки после второго кратковременного сигнала бипера устройство перейдет в режим
аварийной сигнализации. Продолжаться это будет бесконечно пока пользователь кратковременно не нажмет на кнопочку
аварийной сигнализации. В этом режиме лампа подсветки кнопки мигает синхронно с выходными каналами. А бипер
издает кратковременные сигналы голосом при каждом включении.

При нажатии и отпускании кнопки после третьего сигнала бипера, устройство переписывает в память следующую программу,
отрабатывает ее и уходит в спящий дежурный режим. Таких программ в памяти устройства восемь штук. Переписываться они
указанным способом по кольцу. Надоела одна – записал другую.

Ну и еще одна маленькая, но полезная для человеческих нервов функция. Если нажать и отпустить кнопочку до четвертого
сигнала бипера, то устройство отключит бипер. В этом режиме все функции поддерживаются без сигнала бипером. Чтоб включить его, необходимо еще разок прогуляться временным удержанием кнопки до четвертого свистка. Четветый бипер более продолжителен, чем первые три..

При переходе из режима в режим и срабатывании бипера кратковременно включаются обе линии поворотников, инициируя переход из одного режима в следующий. Когда бипер выключен, линии по прежнему инициируют переход из одного режима в другой.. И по индикаторным лампам поворотников на приборной панели автомобиля можно отслеживать состояние работы устройства.

Для воплощения устройства в жизнь за основу был взят копеечный микроконтроллер младшего семейства фирмы
Микрочип PIC12F629. Он идеально подходит для решения данной задачи..Внутренняя периферия не задействовалась. Флэш память использована на

50%..Одна лапа осталась незадействованной..Запас должен быть всегда, под продвижение разработок.

Ячейки ( регистры) EEPROM задействованы только три из 128 возможных..В общем, особо не перегружается и по ценнику приемлемо.

В деталях о переделке кнопки.

По-взрослому конечно лучше использовать фишки которые включаться в разрыв, кнопки и штатной фишки.. Но для меня было
сложновато их найти, а переплачивать продающим отжатый хлам не в моих правилах.. И я решил проблему так..

Задача №1.. Убрать фиксацию..Решаем..

Смотрим фото 1. Это то, куда должны залезть шаловливые ручки…

Тоже но с извлеченной фишкой…

И вот подопытный на операционном столе..

Снята лампочка и аккуратно расцепив два клипера снимаем верхнюю крышку…

Видим там металлический штырек. Вот его то нам и надо удалить чтоб не было фиксации..

Для этого извлекаем движущуюся часть кнопки…

И видим то что извлекли..

Видим извлеченный штырек. И пружину которую вам необходимо будет отогнуть для удаления штырька.
Собираем подопытного в обратной последовательности…

Задача №2.. Подготовить кнопу для использования в новом качестве..Решаем..

Даже не хочу описывать что это..Да! Да! Именно оно..

Аккуратно извлекаем вот такие штучки..

И термоусаживаем их вернее сказать изолируем термоусадочной трубкой..

Красный цвет согласно задуманной схемы будет плюсовым..Обратите внимание на какой пин он посажен..

Черный цвет согласно задуманной схемы будет массой. В схеме и тексте пины не указаны…

Еще один черный – это нюхательный от девайса, а желтый на лампочку..Смотрите внимательно пины посадки.

Готова кнопа. Делов-то..

Лепим зуммер. Для этого используем термопестик или просто хомутиком к жгуту проводов прислюнявливаем.. Далее все короткие кончики распаиваем согласно схемы к плате, а те что подлиннее в скрутку к фишке авто. Можно при монтаже
в авто использовать и скотчлоки. Но ввиду того что в цепях присутствуют относительно большие токи, я рекомендую
выполнить монтаж в скрутку. Зуммер я просто прихватил хомутиком к жгуту проводов..

И тут произошла трагедия.. Заломался мой смартфон. Сдан в ремонт по гарантии. А тем временем устройство продолжало
собираться. В общем я собрал его, установил. А фото никаких более не сделал. Зато когда я забрал свой смартфон, то отснял видеоролик как устройство работает в авто. Смотрите:

К статье прилагаю архив. В архиве все по теме – бери и твори! Ну и исходник – это святое.