طراحی مدار با شمارنده:

در مقالات قبل با انواع کانترهای مکانیکی، کانترهای الکترومکانیکی و کانترهای دیجیتال آشنا شدیم. این تجهیزات در مدل‌های بسیار متنوعی ساخته شده و هر کدام به شیوه‌ی خاصی نصب و راه اندازی می‌شوند. با توجه به نرخ بالای استفاده از کانترهای دیجیتال، در ادامه‌ی این بخش دو مدل کانتر معمولی و قابل برنامه ریزی را بیشتر بررسی می‌کنیم.

 شمارنده‌ی معمولی:

برای شمارش پالس‌ها به صورت ورودی رله یا حالت جامد می‌توان از کانترهای الکترونیک و معمولی استفاده کرد. لازم به ذکر است که قابلیت استفاده از عناصر الکتریکی در ورودی کانتر باید حتما در دفترچه‌ی راهنمای آن کنترل شود. طبق تصویر زیر، برخی از این کانترها به یک باتری داخلی با طول عمر بالا مجهز بوده و به منبع تغذیه‌ی خارجی نیاز ندارند. برای راه اندازی این نمونه کافی ست کاغذ عایق باتری را خارج کرده تا صفحه نمایش کانتر روشن شود. در مرحله‌ی بعد و با توجه به اطلاعات درج شده روی بدنه‌ی کانتر، می‌توان ترمینال‌های شمارش و ریست را سیم‌بندی کرد.

به عنوان مثال به تصویر زیر توجه کنید. در این دیاگرام از یک کانتر معمولی با ریست الکترونیک برای شمارش تعداد عملکرد یک کنتاکتور استفاده شده است. برای سیم‌بندی این مثال کافی است دو پایانه‌ی کانتر را به بوبین کنتاکتور متصل کنیم. در این اتصال با هر بار روشن و خاموش شدن بوبین کنتاکتور KF1، مقدار عددی کانتر، یک شماره بالا می رود. همان گونه که اشاره شد ریست در این کانترها به شیوه‌ی دستی و الکتریکی قابل انجام است. توجه داشته باشید که برای ریست الکتریکی کانتر ممکن است یکی از روش های اعمال ولتاژ مشخص یا اتصال دو ترمینال تعبیه شده در پشت دستگاه مجاز باشد. 

 شمارنده‌ی قابل برنامه‌ریزی:

کانترهای قابل برنامه‌ریزی از نظر ظاهر، تظیمات، تعداد ترمینال ها، کاربری و … با کانترهای معمولی تفاوت‎های زیادی دارند. می‌توان این کانترها را در مد های مختلف شمارش، شمارش سریع، شمارش ترکیبی، زمان سنجی، اندازه گیری سرعت، فرکانس و … قرار داده و پس از تنظیمات صحیح، از خروجی های قابل برنامه ریزی آن‌ها در مدارهای فرمان استفاده کرد. به عنوان مثال درتصویر زیر ترمینال‌های یک کانتر قابل برنامه‌ریزی آورده شده است. ترمینال‌های این کانتر به ترتیب عبارت‌اند از:

  • ۱ و ۲ و ۳ خروجی رله‌ی قابل برنامه ریزی
  • ۴ و ۵ تغذیه
  • ۶ ورودی اول با قابلیت اتصال به صورت‌های NPN و PNP
  • ۷ ورودی دوم با قابلیت شمارش سریع به صورت‌های NPN و PNP
  • ۸ تغذیه کمکی یا ثانویه
  • ۹ ترمینال صفر ولت جهت اتصال سنسورها
  • ۱۰ ریست الکتریکی
  • ۱۲ خروجی قابل برنامه‌ریزی الکترونیک

اولین نکته‌ی مهم در سیم‌بندی کانترها توجه به مشخصات الکتریکی آن‌هاست. به عنوان مثال در کانتر فوق ولتاژ تغذیه‌ی اصلی بین ۱۰۰ تا ۲۴۰ ولت متناوب، ولتاژ ورودی‌های شمارش آن حداکثر تا ۳۰ ولت مستقیم، خروجی الکترونیک ۳۰ ولت جریان مستقیم با ۱۰۰ میلی آمپر جریان و  تغذیه‌ی کمکی ۱۲ ولت مستقیم با جریان ۱۰۰ میلی آمپر می‌باشد. توجه داشته باشید که هر گونه اتصال اشتباه در این ورودی‌ها می‌تواند به کانتر آسیب جدی وارد کند.

نکته‌ی بعدی انتخاب، اتصال و تنظیم ورودی‌های شمارش کانتر است. به عنوان مثال در صورت اتصال سنسور باید ولتاژ آن با ولتاژ ورودی کانتر برابر بوده و نوع آن (انواع سنسورها شامل PNP و NPN) در تنظیمات داخلی و سخت افزاری کانتر لحاظ شود.

برای انتخاب نوع سنسور به صورت سخت افزای معمولا یک کلید کوچک دو حالته روی بدنه یا داخل قاب کانتر تعبیه شده است. طبق تصویر زیر،  موقعیت این کلید باید با نوع سنسور متصل شده به کانتر یکسان باشد.

از آن‌جایی که ولتاژ تغذیه‌ی کانتر با ولتاژ ورودی‌های آن برابر نیست باید از یک منبع تغذیه برای سنسورها استفاده کرد. در این مثال منبع تغذیه‌ی ۲۴ ولت جریان مستقیم نیاز است. نکته‌ی مهم این است که ترمینال صفر ولت کانتر باید بر اساس نوع سنسور به منبع تغذیه نیز متصل شود. نصب و سیم‌بندی کانترها در فصل سوم را مطالعه کنید.

بعد از سیم‌بندی صحیح منبع تغذیه و ورودی‌های کانتر، باید آن را مطابق با نیازهای مدار تنظیم کنیم. تنظیمات کاری و خروجی‌های کانتر به برند و مدل آن بستگی داشته و می‌تواند به صورت صعودی، نزولی، ترکیبی، قابل توقف و … در شمارش و زمان سنجی باشد.

به عنوان مثال در تصویر فوق، تنها یکی از مدهای شمارش کانتر به صورت ترکیبی با هر دو ورودی نمایش داده شده است. در این مثال در صورتی که ورودی دو، قطع بوده و به ورودی یک، پالس اعمال شود، شمارش به صورت صعودی و با لبه‌ی بالا رونده‌ی پالس انجام خواهد شد. برای توقف شمارش می‌توان از ورودی دو استفاده کرد. با اعمال ورودی به شماره‌ی دو، پالس های ورودی اول شمارش نشده و به حالت توقف در می‌آید.

این حالت به صورت عکس نیز صادق است. در صورتی که ورودی یک به صورت دائم فعال باشد، ورودی‌های شماره‌ی دو با لبه‌ی پائین رونده شمارش خواهند شد. تنها تفاوت در شمارش با ورودی اول و ورودی دوم، حساسیت به لبه‌ی بالا و پائین رونده در پالس‌ها می باشد.

خروجی‌های رله و الکترونیک کانتر طبق تنظیمات داخلی می توانند به صورت دائم، پالس، قابل تغییر با شمارش، ریست شونده و … در مدار فرمان استفاده شوند. در این مرحله باید خروجی از نظر عددی و حالت کاری به دقت تنظیم شده و با توجه به شرایط دیگر قسمت های مدار تست شود.

به عنوان مثال تصور کنید از یک کانتر قابل برنامه‌ریزی برای کنترل تعداد خودروهای داخل یک پارکینگ استفاده شده است. این کانتر با شمارش خودروهای وارد و خارج شده، باید تعداد خودروی داخل پارکینگ را محاسبه کرده و بر اساس آن درب ورودی را باز و بسته کند. مد نمایش داده شده در تصویر زیر، برای این کار مناسب بوده و می‌تواند با توجه به ورودی یک و دو، شمارش را به صورت هم زمان انجام دهد. در این مثال سنسور اول در ورودی پارکینگ قرار گرفته و تعداد خودروهای وارد شده را شمارش می‌کند. با عملکرد این سنسور مقدار عددی کانتر، یک رقم افزایش پیدا خواهد کرد.

سنسور دوم در خروجی پارکینگ قرار گرفته و تعداد خودروهای خارج شده را به صورت پالس به کانتر اعمال می‌کند. این پالس‌ها مقدار عددی کانتر را یک واحد کاهش می‌دهند. با کسر این دو مقدار از یکدیگر، تعداد خودروهای داخل پارکینگ محاسبه شده و روی صفحه نمایش کانتر درج می‌شود. در انتها خروجی کانتر بر اساس ظرفیت پارکینگ تنظیم شده و به سادگی می‌تواند درب ورودی را باز و بسته کند.

دوره ی تصویری تجهیزات کنترل و فرمان