Interruttore (all interno dell involucro marrone c è il fusibile)

Transcript

1 3.2.8 Interruttore accensione della macchina ed alimentazione L accensione della macchina avviene tramite un interruttore posizionato sul retro (in figura), quest ultimo permette al progetto di essere alimentato. Le sue caratteristiche sono: In = 16 A V = 450 V ~ All interno del blocco di alimentazione è stato anche installato un fusibile che in caso di sovraccarico o cortocircuito protegge la macchina da eventuali rotture o danneggiamenti. Interruttore (all interno dell involucro marrone c è il fusibile) Filtro L alimentazione fornita ai vari componenti viene prima filtrata, in modo da evitare problemi di malfunzionamento, tramite un apposito filtro installato all interno della macchinetta. 1

2 Filtro Finecorsa All interno della macchinetta vi sono diversi finecorsa elettrici che fungono da interruttori, ovvero quando azionati permettono il passaggio della corrente, i quali hanno le seguenti funzioni: FC1: scatta quando la quantità di caffè all interno della zona di scarico ha raggiunto una determinata quantità; FC2: segnala la presenza o meno del brevetto, quest ultimo è presente il finecorsa si trova nello stato chiuso; FC3: posizionato assieme all FC4 sul motore elettrico del brevetto (M2) indica che il brevetto si trova nello posizione iniziale; FC4: indica un altra posizione del brevetto la quale permette la percolazione dell acqua; FC5: Situato sulla portella anteriore della macchina toglie tensione al progetto quando quest ultima è aperta a meno che non si inserisca un apposita chiavetta. Finecorsa 2

3 3.3 Quadro elettrico Sul retro della macchina è stato realizzato il quadro elettrico ( paragrafo, in figura), al suo interno sono stati posizionati diversi componenti, il cui funzionamento verrà spiegato successivamente, e sono: 1 alimentatore Omron S8VS03024; 8 relè Finder; morsetti unipolari; 2 spie luminose Gewiss (GW ); 1 pulsante Gewiss N.O.; 1 presa Gewiss (GW ); 1 interruttore differenziale; 1 plc omron cpm2a*. Quadro elettrico 3

4 3.3.1 Alimentatore Omron Un alimentatore e un apparato elettrico semplice o composto che serve a trasformare ed eventualmente a raddrizzare la corrente elettrica in modo da fornire energia ed adattarla all'uso di altre apparecchiature. Gli alimentatori differiscono ampiamente in funzione della potenza gestita, cosi anche per le caratteristiche di qualità della corrente fornita all'uscita. Quello da noi utilizzato trasforma la tensione da 230 AC a 24 V DC e corrente 1,3 A. Alimentatore Relè Il relè e un dispositivo che utilizza le variazioni della corrente per influenzare le condizioni di un altro circuito. Se ne possono trovare di elettronici, elettromagnetici, a induzione, a semiconduttore e termici. Il relè elettromagnetico è il più diffuso ed è costituito da un elettromagnete, il quale attraversato da un flusso di corrente si eccita ed attrae una struttura di ferro, aprendo e chiudendo un contatto. In sostanza il relè e un interruttore che non viene azionato a mano ma da un elettromagnete. Un relè può azionare un circuito sia se a riposo, non attraversato da corrente, utilizzando i contatti normalmente chiusi,sia se attivo, utilizzando quelli normalmente aperti. Da noi sono stati utilizzati 8 relè elettromagnetici Finder 24 V DC montati su zoccoli FINDER i quali vengono poi fissati sul quadro per alimentare, con contatti N.O., i motori M1,M2, M3, M4, M5, M6, M7, l ultimo relè viene azionato dal circuito della termoresistenza (sez ). 4

5 Relè Morsetti unipolari Questi morsetti hanno permesso il collegamento tra il quadro elettrico i vari utilizzatori e componenti del nostro progetto. Morsetti unipolari 5

6 3.3.4 Spie luminose I 2 indicatori luminosi (1 rosso e 1 verde) posti sul nostro quadro elettrico ci permettono di capire quando la temperatura dell acqua all interno del nostro bollitore è quella giusta per la produzione del caffè. La spia rossa indica che la temperatura e troppo bassa e quindi la caldaia e in funzione per riscaldarla, quella verde indica che si sono raggiunte le condizioni ideali per ottenere un buon caffè. Spie luminose Pulsante di riavvio É stato utilizzato per permettere, dopo avere premuto il pulsante di stop di emergenza, di riavviare la macchina e di riportarla allo stato iniziale, pronta per iniziare un nuovo ciclo. Pulsante di riavvio 6

7 3.3.6 Presa Gewiss Utilizzata per fornire tensione alla macchina, la sua sigla è GW P+ Terra, ha una In di 16 A e sopporta tensioni fino a 250 V. Presa Gewiss Interruttore differenziale Struttura e funzionamento Un interruttore differenziale è formato da: un toroide su cui sono avvolti 2 solenoidi, attraversati dalla corrente di fase, ed un terzo collegato ad un dispositivo di sgancio (relè). Se vi sono dispersioni verso terra, a causa di un guasto di isolamento, la corrente che attraverserà i due solenoidi sarà diversa, nel primo la corrente sarà maggiore che nel secondo, questo provoca la formazione di una tensione indotta sull avvolgimento del dispositivo di sgancio il quale si ecciterà andando così a chiudere (o aprire) un contatto. Impiantistica Poiché un impianto reale presenta inevitabilmente piccoli squilibri dovuti a dispersioni ed anche perché esistono dei limiti minimi di sensibilità praticamente realizzabili, ma nello stesso tempo per assicurare un adeguato livello di protezione in caso di folgorazione, sono definite precise soglie di intervento. Per gli impianti in abitazioni civili la differenza massima ammissibile di corrente deve essere minore o uguale a 30 milliampere, come quello da noi scelto. 7

8 Interruttore differenziale PLC Spiegato nella sez par 3.4 Componenti extra installati Per garantire il corretto funzionamento del progetto e la sicurezza si sono dovuti aggiungere alcuni componenti: Pulsante di stop di emergenza N.O (normally open): Fissato sul lato della macchina, in caso di anomalie deve essere premuto, ferma la macchina in qualsiasi stato essa si trovi. Pulsante di stop di emergenza 8

9 Pulsantiera e led: Costituita da 6 led (3 rossi e 3 verdi) e relativi porta led, alimentati a 24 V, ognuno di essi avente, collegata in serie, una resistenza da 2,2 kω. Affianco ad ogni coppia di led (verderosso) vi è un pulsante da incasso N.O. Questi componenti vengono alimentati tramite 10 morsetti bipolari saldati su di una basetta millefori, la tensione è fornita dall alimentatore del quadro elettrico (24V DC). Pulsantiera e led Scheda stampata per sensore di presenza del bicchiere: La prima operazione da effettuare è stata disegnare il circuito (il master) mediante l apposito software, tenendo conto della dimensione dei componenti e evitando di incrociare le piste. È consigliabile riempire la scheda con più colore possibile (il colore sarà poi il rame): in tal modo sarà minore il rame da rimuovere in seguito e le piste più grandi possono sopportare correnti di maggior entità e permettere una saldatura più efficace. A questo punto si stampa il master su un foglio lucido (è consigliabile stampare prima su un foglio normale per verificare se la collocazione dei componenti è adeguata). Il foglio stampato va poi posizionato sulla scheda di rame e il tutto inserito nel bromografo; i raggi luminosi dello strumento colpiscono la scheda in tutte le zone in cui non è presente l inchiostro: nelle parti schermate il photoresist rimane integro, nelle altre viene rimosso. Il prossimo passo da compiere è quello di immergere la scheda di rame (senza il foglio lucido) dell acido: questa sostanza corroderà il rame nelle zone non protette dal photoresist, formando così il circuito e delineando le piste. Non resta che forare, inserire i componenti nella piastrina e saldarli (facendo attenzione a non provocare cortocircuiti). I componenti utilizzati per lo sviluppo del circuito sono: 1 relè allo stato solido DIP1C12 (avente le stesse funzionalità di un relè elettromagnetico); 1 BJT BC 182B; 1 morsetto bipolare da elettronica; 1 integrato L7812CV con dispersore ad aletta; 1 fotodiodo ed 1 fototransistor (aventi entrambi una resistenza di 2,2 kω in serie e posizionati l uno di fronte all altro nella zona dove viene inserito il bicchiere). 9

10 Il funzionamento del cir Scheda e sensori Il funzionamento del circuito è il seguente: l integrato L7812CV prende l alimentazione (24V DC) dal morsetto e sul terminale di uscita (out) fornisce 12 V DC. Il piedino 2 del relè è ora alimentato ma il componente non ancora eccitato, in quanto manca il collegamento a massa. Quest ultimo avverrà quando il transistor, ricevendo una corrente Ib sufficiente, connetterà collettore ed emettitore. Il contatto normalmente aperto (7/14) del relè si chiuderà così, inviando un segnale al plc. La corrente Ib è quindi la variabile che permette l apertura o chiusura del contatto e la sua presenza dipende dal fototransistor. Questo componente, alimentato a 24 V DC sull emettitore, lascia passare un determinato valore di corrente se colpito dai raggi 10

11 infrarossi emessi dal diodo emettitore (anch esso alimentato a 24 V DC), altrimenti esso sarà pressoché nullo. Si deduce quindi che in presenza del bicchiere, in grado di schermare i raggi infrarossi, il circuito non invia alcun segnale al plc, mentre la situazione opposta si avrà in sua assenza. Centro delle terre: Tutti i motori e la struttura esterna della macchina possiedono un collegamento a terra, effettuato grazie ad un componente detto centro delle terre. Centro delle terre Circuito della termoresistenza: per quanto riguarda questo circuito si è deciso di utilizzare una basetta millefori per fornire il supporto su cui collocare tutti i componenti elettronici; sono stati utilizzati: 1 integrato LM358; 1 resistenza 1MΩ; 3 resistenze da 3,3 kω; 3 morsetti bipolari; 1 diodo 1N

12 Circuito termoresistenza Si è realizzato un ponte di Wheatstone, come in figura: con al posto di Rx la termoresistenza e le altre tre resistenze tutte da 3300 Ohm. Tra i punti B e D si è collegato il comparatore elettronico (LM358) che sarebbe doppio, ma si è usata solo una sezione. Ingresso IN (invertente, pin 3) al punto B, ingresso IN+ non invertente, pin 2 al punto B. Ovviamente il comparatore è stato alimentato a 24V, e tra il pin OUT (1) ed il positivo di alimentazione si è messo un relè da 24V che non richiedeva 20 ma per funzionare. Quando la termoresistenza ha valore minore di 3300 ohm, il punto B è a potenziale più basso del punto D, il comparatore ha uscita alta ed il relè è diseccitato. 12

13 Quando la termoresistenza sale a poco più di 3300 Ohm, ovvero quando la temperatura dell acqua è quella ottimale per la produzione del caffè, la tensione del punto B diventa più alta di D, l'uscita del comparatore va bassa, passa corrente nella bobina del relè che si eccita. In parallelo alla bobina del relè è stato posizionato un diodo1n4005, con il catodo verso il positivo (+24V). 3.5 Cablaggio La parte di cablaggio è la parte dedicata esclusivamente al collegamento dei conduttori elettrici ai vari dispositivi. Ogni conduttore elettrico e dotato di targhetta identificativa e capocorda in modo da facilitare eventuali interventi sul quadro. Per collegare i vari componenti della macchina ai morsetti unipolari abbiamo utilizzato e dei faston (se necessari). Ove erano presenti tratti di cavo scoperti, per interventi da noi effettuati, sono stati isolati tramite guaine termo restringenti per evitare dispersioni e rischio di elettrocuzioni. Faston Guaina termorestringente 13