Comparație între comutatoarele de deplasare cu contact și fără contact

În automatizarea industrială, circuitele sunt utilizate pe scară largă întrerupătoare și întrerupătoare de deplasare (poziție). modele multiple menite să controleze poziția diferitelor mecanisme de producție și bazate pe transformarea mișcării acestor mecanisme într-un semnal electric.

Comutatoarele de poziție pot fi utilizate și pentru a îndeplini alte funcții decât controlul poziției mecanismelor de producție, de exemplu, controlul unghiului de rotație, nivelului, presiunii greutății etc.

Comutatoarele de direcție sunt dispozitive cu o acțiune discretă, care funcționează pe principiul creșterii, adică reacționează numai la o schimbare a poziției mecanismului controlat. Semnalul de ieșire al comutatoarelor de cale este o funcție ambiguă a mișcării mecanismului dintr-o poziție inițială dată.

Tipuri de comutatoare rutiere

În funcție de principiile comutării poziționale, metoda de comutare este împărțită în:

• contact mecanic realizat cu contacte de comutare și elemente sensibile la contact;

• contact static (magnetomecanic), al cărui element sensibil este fără contact, iar elementul de comutare este un contact;

• elemente statice fără contact, sensibile și comutatoare din care sunt fabricate fără contact.

În natura de contact a nodului „de comutare - oprire”, adică în natura de contact a conexiunii elementului de antrenare (semnal de control de intrare) cu elementul sensibil, acest nod se numește mecanic, iar în non-contact - static .

În funcție de design, comutatoarele pot fi combinate sau separate. În primul caz, elementele sensibile și de comutare sunt plasate într-o singură carcasă și sunt executate structural ca un întreg. În al doilea, elementul sensibil poate fi amplasat la o distanță de câteva zeci și sute de metri de comutator.

Distorsiunea câmpului magnetic al comutatorului de cale se realizează prin modificarea parametrilor circuit magnetic element sensibil. Parametrii variabili pot fi, de asemenea, suprafața activă și dimensiunea spațiului de aer permeabilitatea magnetică circuit magnetic.

În prezent, domeniul de aplicare a comutatoarelor de poziție cu contact mecanic în automatizarea industrială se îngustează, iar întrebarea se pune cu privire la inutilitatea întrerupătoarelor de poziție de acest tip în scopul construirii sistemelor de control automat.

Acesta din urmă este cauzat de următoarele:

1. Complexitatea proiectării ansamblului comutator-oprire, datorită strictității cerințelor privind limitele fluctuațiilor admisibile ale unui număr de parametri, ceea ce provoacă dificultăți semnificative în fabricarea și reglarea acestuia.

2. Criticitatea relativ ridicată a caracteristicilor de precizie ale acestui dispozitiv la influența factorilor destabilizatori (uzura suprafețelor de contact, slăbirea elementelor de fixare, alinierea greșită a elementelor în mișcare etc.).

O serie de soluții de proiectare a mecanismelor nu pot fi implementate deloc pe baza întrerupătoarelor de contact mecanice. Acestea includ mecanisme care necesită niveluri ridicate admisibile de viteză și frecvență a comutatoarelor de mișcare.

Dacă viteza necesară de funcționare a comutatorului rutier poate fi redusă datorită legăturilor cinematice suplimentare ale mecanismului, care, printre altele, deteriorează caracteristicile de calitate ale sistemului de control (în special, parametrii de precizie), atunci frecvența de operare admisă ( rezoluția) nu poate fi crescută de complicații structurale.

Vezi si: Instalarea întrerupătoarelor de limită și întrerupătoarelor

În acest caz, care este motivul pentru utilizarea pe scară largă a principiului contactului mecanic al comutării poziției? Răspunsul la această întrebare ar trebui căutat în două aspecte: în principiile existente de construcție a sistemelor de control automat și în avantajele circuitului de comutare a căii de contact.

Avantajele comutatoarelor de cale de contact

Întrerupătoarele de contact mecanice, de obicei implementate cu o ieșire cu mai multe circuite, se caracterizează prin următoarele avantaje:

• raport ridicat de comutare;

• putere specifică mare de control (raportul dintre puterea inclusă și dimensiunile totale);

• universalitate, adică capacitatea de a comuta atât circuitele de curent continuu, cât și cele de curent alternativ;

• gamă largă de tensiuni incluse;

• consum intern de energie neglijabil (valoare mică a rezistenței tranzitorii a contactelor în stare închisă);

• dependență scăzută a preciziei și stabilității funcționării de modificările puterii controlate.

Dezavantajele comutatoarelor de cale de contact

Principiul contactului mecanic al acestor dispozitive nu permite adesea îndeplinirea cerințelor crescute de fiabilitate, durabilitate și precizie ale sistemelor de automatizare. În plus, întrerupătoarele mecanice de contact sunt foarte sensibile la efectele diferiților factori climatici (în special la temperaturi scăzute).

Întrerupătoarele mecanice de contact sunt caracterizate de niveluri permise limitate ale vitezei maxime și minime de mișcare a opritorului de comutare, care sunt în intervalul 0,3 - 30 m / min, iar creșterea vitezei opririi de comutare peste nivelul permis duce la o scădere bruscă. în durabilitatea mecanică la comutator.

În astfel de comutatoare, abaterile admise ale direcției de acțiune a forței de comutare în raport cu axa pârghiei sunt foarte mici, iar depășirea lor duce la deteriorări mecanice, în special la comutatoarele cu tijă de tragere frontală.

Pentru a obține caracteristici de ieșire a releului (caracteristici de control), în proiectarea unor astfel de întrerupătoare sunt prevăzute dispozitive cu arc de declanșare. Gradul necesar de caracteristici de ieșire a releului este atins cu prețul unei reduceri semnificative a durabilității comutatorului datorită solicitărilor dinamice mari care apar în declanșatorul în momentul acționării.

În comutatoarele mecanice cu contact de moment, lățimea buclei de histerezis (diferența de cursă) a caracteristicii de ieșire atinge o valoare semnificativă, care este complet inacceptabilă pentru o serie de procese tehnologice din cauza creșterii neproductive a duratei ciclului de procesare.

Reducerea diferenței de cursă a acestor schimbătoare este legată fie de creșterea complexității designului lor, fie de creșterea dimensiunii lor. În plus, în unele cazuri sunt necesare forțe mecanice semnificative pentru a acționa întrerupătoarele de contact mecanice.

Avantajele și dezavantajele comutatoarelor de proximitate

Circumstanțele enumerate mai sus conduc la necesitatea dezvoltării unor dispozitive care să fie lipsite de dezavantajele menționate și, în același timp, capabile să îndeplinească funcții similare. Astfel de dispozitive sunt comutatoare de proximitate, ale căror beneficii includ:

• durabilitate semnificativă cu fiabilitate ridicată și frecvență de operare admisă ridicată;

• nu este nevoie de efort mecanic la acționare, sensibilitate scăzută la vibrații, accelerație etc.;

• sensibilitatea nesemnificativă a parametrilor la modificări într-o gamă relativ largă de condiții externe;

• îmbunătăţirea condiţiilor serviciilor operaţionale.

Datorită nivelului scăzut de feedback al comutatorului de proximitate, se realizează o simplificare semnificativă a construcției comutatorului de oprire, menținând în același timp o stabilitate ridicată în timp a caracteristicilor de precizie. În plus, absența contactelor electrice și mecanice asigură siguranța la incendiu și explozie a acestor dispozitive, ceea ce extinde semnificativ aria de posibilă aplicare a acestora.

Unul dintre dezavantajele semnificative ale întrerupătoarelor de limită fără contact este complexitatea implementării multor modificări de proiectare care sunt ușor de implementat în întrerupătoarele de limită mecanice cu contact.

Dispozitiv comutator de proximitate

Principiul de funcționare a comutatoarelor statice fără contact de tip parametric se bazează pe utilizarea distorsiunii câmpului magnetic sau electric creat de elementul sensibil atunci când în zona sa apare un element de antrenare, ca urmare a unei stări dezechilibrate. are loc în circuitul electric al comutatorului și dispozitivul de ieșire este declanșat.

Comutatoarele statice de proximitate sunt cel mai adesea realizate cu un singur circuit de ieșire, iar la unele comutatoare acționarea este însoțită de apariția unui semnal la ieșire (efect de comutare directă), în altele - de dispariție (efect de comutare inversă), ceea ce este echivalent la contactele de închidere şi respectiv de deschidere ale căilor de contact mecanice.

Dacă există un element de amplificare în circuitul comutatorului de proximitate în modul releu, parametrul de ieșire al elementului de detectare poate fi în dependență funcțională continuă de mișcarea controlată.

În prezent, sunt utilizate numeroase modificări de proiectare ale comutatoarelor de deplasare fără contact, care diferă în ceea ce privește nivelul de sensibilitate (dimensiunea spațiului de lucru), locația fantului sau planul elementului sensibil în raport cu planul de montare, direcția de firele de conducere, numărul de trepte ale elementului senzor (pentru proiectarea cu fante), adâncimea fantei, lungimea firelor de conectare, nivelul tensiunii de alimentare, natura protecției împotriva influențelor mediului etc.

Posibilitățile de utilizare a comutatoarelor de mișcare fără contact sunt determinate de parametrii caracteristicilor electrice și mecanice ale acestora.

Parametrii electrici includ:

• natura semnalului de ieșire și numărul de circuite de ieșire;
• consumul și puterea de ieșire;
• forma semnalului de ieșire; coeficient de comutare pentru rezistență și tensiune (pentru întrerupătoare de tip transformator);
• caracteristicile de sincronizare (timpi de declanșare și eliberare) și frecvența de tragere (rezoluție);
• nivelurile și forma tensiunii de alimentare, precum și limitele admisibile ale abaterilor acestora.

Parametrii de performanță mecanică includ:

• sensibilitate (dimensiunea decalajului de lucru),
• dimensiuni și dimensiuni de conectare;
• caracteristicile de precizie (erori majore și suplimentare) și diferența de cursă;
• caracteristicile de instalare (tipuri de frâne de comutare și modul în care sunt instalate, nivelul de feedback, cum se montează și se instalează întrerupătorul);
• nivelul de protecție împotriva zgomotului.

Pentru mai multe informații despre dispozitivul și comutatoarele de proximitate, consultați aici: Senzori fără contact pentru poziția mecanismelor

Ivenski Yu. N.Întrerupătoare de deplasare fără contact în automatizarea industrială