Comutatoare de mișcare fără contact

Întrerupătoarele de deplasare fără contact (transductoare șină care funcționează fără acțiune mecanică de la limitatorul de mișcare) sunt utilizate în circuitele de comandă pentru acționările electrice ale mașinilor, mecanismelor și mașinilor. Comutatoarele cu senzori sunt proiectate pentru a comuta circuitele de control relee electromagnetice sau elemente logice fără contact, care se realizează sub influența elementului de control.

Clasificarea comutatoarelor de proximitate

Întrerupătoarele de deplasare fără contact pot fi clasificate după: metoda de acțiune asupra elementului sensibil, principiul fizic de funcționare al convertorului, proiectarea, clasa de precizie, gradul de protecție.

Conform metodei de influențare a elementului sensibil, comutatoarele de deplasare fără contact pot fi împărțite în întrerupătoare mecanice și parametrice.

La întrerupătoarele de primul tip, elementul de comandă acționează direct mecanic asupra acționării primare a comutatorului de limită fără contact, care interacționează fără contact cu elementul de detectare.La comutatoarele de al doilea tip, în funcție de poziția elementului de control, care nu este conectat mecanic la comutatorul de proximitate, se modifică un parametru fizic al traductorului. O anumită valoare a acestui parametru modifică starea elementului releu.

Clasificarea comutatoarelor de deplasare fără contact conform principiului fizic de funcționare al convertorului include următoarele tipuri:

Comutatoare inductive construite pe schimbare inductanţă, inductanța reciprocă precum și întrerupătoarele inductive.

În prezent, majoritatea comutatoarelor de călătorie fără contact de pe piață sunt aparat inductiv.

La rândul lor, convertoarele inductive de comutator de proximitate pot fi construite după următoarele scheme: rezonante, autogenerator, diferențial, punte, conversie directă.

Întrerupătoare magnetice inductive care se bazează pe următoarele principii: efect Hall, magnetorezistor, magnetodiodă, magnetotiristor, comutator lamelă.

Întrerupătoare capacitive: cu suprafață variabilă a plăcii, cu spațiu variabil al plăcii, cu constantă dielectrică variabilă a spațiului plăcii.

Întrerupătoare fotoelectrice cu elemente: fotodiodă, fototranzistor, fotorezistor, fototiristor.

Comutatoare fotovoltaice și comutatoare de fascicule adiacente, în care razele de natură fizică diferită, de exemplu radiația radioactivă, pot fi utilizate împreună cu razele de lumină vizibilă.

Prin proiectare, întrerupătoarele de limită fără contact sunt împărțite în: slot, inel (jumătate de inel), plan, capăt, întrerupătoare cu acționare mecanică, întrerupătoare cu mai multe elemente.

Împărțirea întrerupătoarelor de limită fără contact în versiuni de capăt și plană este oarecum condiționată, deoarece mișcarea elementului de control față de suprafața sensibilă poate, pentru unele tipuri de întrerupătoare de limită fără contact, să aibă loc atât în ​​plan paralel, cât și perpendicular. În acest caz, utilizarea sa preferențială poate fi luată ca bază.

Clasa de precizie (valoarea erorii de bază) comutatoarele de mișcare fără contact sunt împărțite în scăzut (aproximativ ± 0,5 mm sau mai mult), mediu [aproximativ ± (0,05-0,5) mm], crescut [aproximativ ± (0,005-0,05) mm ] și precizie mare (aproximativ ± 0,005 mm sau mai puțin).

Întrerupătoarele de limită fără contact pot avea diferite grade de protecție împotriva pătrunderii corpurilor străine și a pătrunderii apei în dispozitiv. Caracteristicile gradului de protecție a senzorilor de proximitate și clasificarea aferentă gradului de protecție corespund caracteristicilor și clasificării acceptate în țară și în străinătate pentru echipamentele electrice și dispozitivele electrice cu o tensiune de până la 1000 V.

Caracteristicile tehnice ale comutatoarelor de proximitate

Caracteristicile tehnice ale comutatoarelor de deplasare fără contact includ caracteristici precise (metrologice), viteza, caracteristicile electrice, dimensiunile generale și de instalare și greutatea, condițiile nominale și admisibile de funcționare, indicatori de fiabilitate, preț etc.

Una dintre principalele caracteristici ale comutatoarelor de deplasare fără contact, care afectează direct construcția sa și o serie de alte caracteristici tehnice, este determinată de aranjarea geometrică a elementului de comandă în raport cu suprafața sensibilă în timpul funcționării... Pentru comutatoarele de proximitate într-un în plan, caracteristica principală este luată drept spațiu de lucru — distanța dintre suprafața sensibilă a comutatorului și elementul de comandă pe care acționează întrerupătorul. Caracteristica principală a comutatorului de limită este distanța maximă de influență, adică. distanța maximă dintre suprafața sensibilă a comutatorului și elementul de comandă la care este posibilă modificarea stării sale de comutare. Principala caracteristică a comutatoarelor cu slot și inel este lățimea fantei și diametrul interior al inelului respectiv aceste comutatoare.

Caracteristicile de precizie ale comutatoarelor de deplasare fără contact includ eroarea de bază, erorile suplimentare de la modificări ale temperaturii ambientale și modificări ale tensiunii de alimentare și eroarea totală maximă. Caracteristicile de precizie ale comutatoarelor de deplasare fără contact includ, de asemenea, diferența de deplasare, de ex. diferența dintre coordonata punctului de acționare a cursei fără contact a comutatorului și coordonata punctului de deconectare a acestuia atunci când elementul de comandă este deplasat în sens opus.

Viteza (timpul de răspuns) al comutatorului de proximitate - acesta este timpul dintre momentul stabilirii coordonatei de lucru și momentul atingerii valorii tensiunii staționare la ieșirea comutatorului de limită fără contact.Cunoscând mărimea vitezei comutatorului de deplasare fără contact, este posibil să se determine erorile dinamice în funcționarea comutatoarelor de deplasare fără contact atunci când se modifică viteza de deplasare a elementului de comandă.

Caracteristicile electrice ale comutatoarelor de proximitate includ parametrii necesari ai sursei de alimentare (alimentare) și caracteristicile sarcinii. Parametrii rețelei de alimentare includ: tipul de curent (direct, alternativ), tensiunea de alimentare și abaterile sale admise, nivelul ondulațiilor, puterea consumată de un comutator de proximitate sau consumul de curent, frecvența rețelei (pentru curent alternativ). Caracteristicile de sarcină ale comutatoarelor de deplasare fără contact sunt tipul de sarcină (releu, cip etc.). tensiunea de ieșire, puterea sau curentul extras de la sarcină.

Indicatorii fiabilității și durabilității întrerupătoarelor de limită fără contact includ, în primul rând: probabilitatea de funcționare fără probleme pentru o anumită perioadă de funcționare sau pentru un anumit număr de operațiuni și durata de viață a unui întrerupător de limită fără contact.

Cei mai importanți parametri ar trebui să includă și dimensiunile generale și de montare ale comutatoarelor de mișcare fără contact.

Cerințe pentru comutatoarele de proximitate

Una dintre cele mai importante cerințe pentru întrerupătoarele de limită este cerința pentru o fiabilitate ridicată a funcționării acestora. În comparație cu alte echipamente electrice, inclusiv electronice, întrerupătoarele de limită funcționează în cele mai dificile condiții, deoarece sunt amplasate direct în zonele de lucru ale mașinilor de proces, unde există o gamă largă de temperaturi, vibrații și șocuri, câmpuri electromagnetice puternice, contaminare de la chips-uri și diferite lichide sunt posibile.

Pot fi necesare întrerupătoare de limitare pentru a funcționa la frecvențe mari de operare la viteze mari de mișcare a comenzilor.

Datele tehnice ale întrerupătoarelor de limita de contact nu permit întotdeauna îndeplinirea cerințelor. Acest lucru este caracteristic în special echipamentelor de proces automatizate cu echipamente electrice complexe care conțin un număr mare întrerupătoare de limită de contactcum ar fi linii de mașini automate, transportoare superioare de împingere și alte sisteme de transport ramificate, echipamente de turnătorie și metalurgie etc. Acest lucru se aplică și echipamentelor grele cu un număr mare de operațiuni pe unitate de timp, cum ar fi echipamentele de forjare și presare.

În multe dintre cazurile de mai sus, atunci când sunt utilizate întrerupătoare de limită de contact, este imposibil să se asigure o fiabilitate acceptabilă a funcționării echipamentelor tehnologice automate și, în plus, aceste întrerupătoare trebuie înlocuite periodic pe echipamentul de lucru din cauza duratei lor scurte de viață în raport cu numărul total de operaţii.

De regulă, comutatoarele de proximitate sunt foarte fiabile, capabile să funcționeze la o frecvență mare de operații și au o durată de viață lungă în ceea ce privește numărul total de operațiuni. Un avantaj important al comutatoarelor de mișcare fără contact este că fiabilitatea lor (probabilitatea de a funcționa fără probleme pentru o anumită perioadă) este practic independentă de frecvența operațiilor.

Creșterea fiabilității echipamentului atunci când se utilizează comutatoare de deplasare fără contact este facilitată și de faptul că întrerupătoarele de deplasare fără contact pot fi pornite numai atunci când este necesar.În cazul utilizării întrerupătoarelor de limită ale contactelor, comutarea contactelor are loc la fiecare apăsare a camei, indiferent dacă aceste contacte sunt sau nu conectate la circuitul electric.

Unele cerințe pentru comutatoarele de proximitate se datorează și condițiilor de funcționare.

Principalele condiții de mediu care trebuie luate în considerare sunt de obicei tensiunea de alimentare AC și temperatura ambiantă. În limitele specificate de modificări ale condițiilor externe, întrerupătoarele de limită fără contact trebuie să mențină operabilitatea și precizia necesară. Funcționarea comutatoarelor nu trebuie să fie afectată semnificativ de umiditatea aerului din jur, precum și de altitudinea deasupra nivelului mării în limitele acceptate pentru întrerupătoarele de limitare.

Cerințele care sunt de obicei impuse întrerupătoarelor de deplasare fără contact sunt capacitatea de a ocupa orice poziție de lucru în spațiu și absența influenței materialului de bază pe care sunt instalate și corpurile metalice în contact cu corpul fără contact. voiaj. Funcționarea senzorilor de proximitate nu trebuie să fie afectată de vibrații și șocuri, precum și de pătrunderea uleiului, emulsiilor, apei, prafului.

Cea mai mare frecvență de acționare a comutatoarelor de deplasare fără contact atunci când sunt utilizate ca releu electromagnetic de sarcină poate atinge practic 120 de operații pe minut. Dacă dispozitivele electronice sunt folosite ca sarcină a comutatoarelor de proximitate, atunci frecvența de funcționare a sistemului poate fi semnificativ mai mare.

Comutatoare de proximitate generatoare

Principiul de funcționare a comutatoarelor de deplasare a generatorului fără contact se bazează pe modificări ale parametrilor circuitului oscilant al generatorului sub influență externă. Un astfel de parametru de schimbare care transformă mișcarea elementului de control într-un semnal electric în schimbare este de obicei inductanța sau capacitatea circuitului oscilant sau inductanța reciprocă dintre bobinele circuitului. La limitatoarele de limita fara contact cu un generator inductiv de tip capat, elementul de comanda, care este o placa conductoare, introduce, la abordare, o perturbare in campul electromagnetic de inalta frecventa creata de bobina inductiva a circuitului oscilator.

În același timp, în elementul de control, curenți turbionaricreându-și propriul câmp electromagnetic. Câmp electromagnetic Curenții turbionari au efectul opus asupra bobinei convertorului, provocând modificări ale rezistenței active și reactive din acesta și, prin urmare, o modificare a semnalului de ieșire al oscilatorului în frecvență și amplitudine față de valorile inițiale corespunzătoare unei distanțe semnificative de elementul de control la valorile acestor parametri corespunzătoare acelei poziții a elementului de control la care are loc o schimbare bruscă a stării, dispozitivul de prag. Această modificare a semnalului de ieșire al oscilatorului este în cele din urmă sesizată de unitate.

Semnalul de ieșire al oscilatorului este o fluctuație de tensiune cu o frecvență de câteva sute de kiloherți. La ieșirea dispozitivului de prag, acest semnal trebuie să sosească unipolar. Prin urmare, un redresor este conectat între generator și dispozitivul de prag.

Comutatoare de proximitate BVK-24

Comutatoare de proximitate de tip slot larg răspândite cu amplificatoare cu tranzistori care funcționează în modul generator. În fig. 1 și prezintă o vedere generală a comutatorului de tip BVK-24. Circuitul său magnetic, situat în cutia 4, este format din două miezuri de ferită 1 și 2 cu un spațiu de aer de 5-6 mm lățime între ele. În miezul 1 există o înfășurare primară wk și o înfășurare cu reacție pozitivă wp.c, în miezul 2 există o înfășurare cu reacție negativă wо.s. Un astfel de circuit magnetic elimină influența câmpurilor magnetice externe. Bobinele de feedback sunt conectate în serie - opus. Ca element de comutare, se folosește o petală (placă) de aluminiu 3 cu o grosime de până la 3 mm, care poate fi mutată în fanta (în spațiul de aer) al sistemului magnetic al senzorului.

Comutator de mișcare fără contact BVK -24: a — vedere generală; b — schema electrică

Dacă petala este în afara miezului, atunci diferența dintre tensiunile induse în înfășurările wpc și wo.c va fi pozitivă, tranzistorul VT1 este închis și generarea de oscilații constante în circuitul wc — C3 (Fig. 1, b). ) Nu se produce. Când o petală este introdusă în fanta senzorului, conexiunea dintre bobinele wk și wо.c este slăbită (prin urmare petala se mai numește și ecran), se aplică o tensiune negativă la baza tranzistorului VT1 și se deschide. În circuitul wk — C3 este generat și curent alternativ, care induce un EMF în bobina wp.c în circuitul principal al tranzistorului. În circuitul de bază al tranzistorului VT1, este detectată componenta variabilă a curentului de bază. Tranzistorul se deschide, determinând releul K la

Pentru a stabiliza funcționarea tranzistorului cu fluctuații de temperatură și tensiune, se utilizează un divizor de tensiune neliniar, format dintr-un element liniar - R1, un termistor semiconductor R2 și o diodă VD2.

Eroarea de răspuns este de 1-1,3 mm. Tensiunea de alimentare a comutatorului BVK-24 este de 24 V.

Schema de circuit a comutatorului fără contact BVK

Schema de comutare secvențială a două întrerupătoare fără contact BVK

Schema de conectare în paralel a două întrerupătoare fără contact BVK

Întrerupătoare KVD fără contact

Întrerupătoarele de limită fără contact de tip KVD sunt proiectate pentru comutarea circuitelor electrice de control și semnalizare în timpul automatizării diferitelor sisteme. Circuitul include un oscilator și un declanșator cu tranzistor. Când o placă metalică este introdusă în spațiul de funcționare, are loc o scădere a coeficientului de feedback, provocând o defecțiune a generației, declanșatorul se răstoarnă și se deschide un tranzistor de ieșire normal închis, care activează un releu sau un element logic. Tensiune de alimentare - 12 sau 24 V

Întrerupătoare de limită fără contact BTB

Comutatoarele BTB sunt proiectate pentru comutarea circuitelor de comandă prin intermediul releelor ​​sau prin potrivirea elementelor de elemente logice fără contact. Comutatoarele schimbă starea de comutare (acțiunea) atunci când se apropie de elementul sensibil al elementului de comandă din oțel structural. Comutatoarele funcționează pe principiul unui generator controlat, comutarea are loc la apropierea de elementul sensibil al piesei controlate sau elementul de control din oțel structural.

Toate comutatoarele sunt echipate cu circuite de protecție împotriva polarității inverse a tensiunii de alimentare și a supratensiunii la oprirea sarcinilor inductive. Întrerupătoarele BTP 103-24, BTP 211-24-01 și BTP 301-24, pe lângă schemele de protecție de mai sus, sunt echipate cu un circuit de protecție împotriva suprasarcină și scurtcircuit în lanțul de marfă. Tensiunea de alimentare a comutatoarelor BTB - 24 V.