Модель светофора красной нитью проходит через всю историю конструкторов Fischertechnik и встречается во многих наборах.

Первая модель светофора с автоматическим управлением переключения сигналов появилась в 1968 г. в наборе «Elektro-Mechanik e-m 1» арт.30071.

Принцип работы был следующий:
на вращающемся валу установлены два токосъёмных кольца, и совместно с пружинными токосъёмниками при вращении вала обеспечивалась заданная циклограмма переключения тока к лампам.

Двухполюсное токосъёмное кольцо имеет две электрически изолированные скользящие дорожки. Частично они закрывались односторонними или двухсторонними прерывателями (накладки на кольца), установленными в определённой последовательности для конфигурации заданной циклограммы.

Прерыватели к окружности токосъёмника подсоединялись тоже очень оригинально – в качестве «отвёртки» использовался обычный строительный блок Fischertechnik, шип которого вращал фиксирующий элемент.

Кроме модели светофора, предлагалось автоматизировать ещё ряд моделей. Подробный буклет к набору «Elektro-Mechanik e-m 1» вы можете скачать по ссылке (70 МБ!). Но нам интересен сам механизм переключения сигналов.

👉 Чтобы не пропустить самое важное и интересное из мира робототехники и электроники — подписывайтесь на наш Telegram-канал.

Музыкальная шкатулка, только вместо нот – электрические контакты

В 1975 г. вышли три набора дополнений из серии «Электромеханика»: em1, em2, em3 (арт. 30230, 30231, 30232). Компоненты набора-расширения em2 помогли нам собрать светофор, управляемый с помощью т. н. группового командоаппарата.

Что же это такое – командоаппарат?

Командоаппарат – это устройство, предназначенное для коммутации электрических цепей в соответствии с заданной программой или последовательностью. Обычно это контактное электромеханическое устройство, в котором один элемент проводника перемещается относительно другого, производя замыкание или размыкание электрической цепи. В нашей модели светофора используется кулачковый командоаппарат. Его работа основана на взаимодействии кулачковых шайб с контактными группами, которые замыкаются или размыкаются при вращении вала.

Конечно, в настоящих современных светофорах механические командоаппараты уже не используются – мы просто наглядно изучаем принцип работы этого механизма.

 

Теория, конечно, хорошо, но где можно встретить этот механизм на практике?

В качестве широкого применения, командоаппараты можно встретить на старых стиральных машинках. В них точно так же моторчик крутит барабан с «записанной» программой стирки. Один кулачок отвечает за вращение барабана. Другой — за открытие клапана налива воды. Третий — за включение насоса откачки воды и так далее. Барабан медленно вращаясь последовательно включает нужные узлы стиральной машинки, осуществляя стирку.

Где ещё используется командоаппарат?
— Грузоподъемные машины (мостовые краны, лебедки).
— Промышленные электроприводы (конвейеры, станки).
— Судовая и железнодорожная техника.

Преимущества и недостатки
К плюсам командоаппаратов можно отнести следующие характеристики:
— Простота и надежность конструкции
— Четкая фиксация положений
— Высокая износостойкость
— Подходит для тяжелых условий эксплуатации.

Без минусов тоже не обошлось:
— Ограниченное число переключений
— Требует периодического обслуживания
— Менее гибкий, чем электронные аналоги.

С развитием микропроцессорных контроллеров и частотных преобразователей механические командоаппараты сегодня широко не применяются. Но в тяжелых условиях (высокие нагрузки, вибрации, запыленность) кулачковые командоаппараты все еще используются благодаря своей надёжности и простоте.

 

Применение командоаппаратов в недавнем прошлом

В ракетной технике

Командоаппараты применялись в ранних ракетных комплексах (1940–1970-е годы) для управления стартом, полётом и системами ракет. С развитием электроники их заменили на более совершенные системы, но в первых поколениях ракетной техники они играли важную роль.

Командоаппараты на подводных лодках

Командоаппараты ранее широко использовались на подводных лодках для управления электромеханизмами, системами погружения/всплытия, вентиляции и вооружения. Сегодня их почти не применяют, однако в резервных системах простые командоаппараты иногда сохраняются как «последняя линия» управления – их можно крутить даже при полном отказе электроники.

Командоаппараты в вычислительной технике

Командоаппараты сыграли важную роль в ранних вычислительных системах (1930–1960-е годы), выполняя функции управления последовательностью операций в механических и электромеханических компьютерах. С развитием электронных процессоров их заменили более совершенные схемы, но они стали важным этапом эволюции вычислительной техники.

Знаменитые табуляторы Холлерита (перфокарточные машины) использовали барабанные командоаппараты для управления обработкой данных (позднее, в 1924 году, фирма Холлерита была переименована в IBM). Вряд ли можно назвать машину Холлерита компьютером, но считать она точно помогала.

В механических (арифмометры) и электромеханических (релейных) компьютерах командоаппараты задавали порядок вычислений.

 

С развитием электроники и микропроцессорной техники механические командоаппараты были постепенно заменены на электронные и цифровые устройства. Так получилось и с нашим светофором – 40 лет назад, в 1985 году, в первом робототехническом наборе Fischertechnik Computing, он стал с программным управлением.

 

👉 Чтобы не пропустить самое важное и интересное из мира робототехники и электроники — подписывайтесь на наш Telegram-канал.