Brezkontaktna stikala za gibanje

Brezkontaktna potna stikala (tirni pretvorniki, ki delujejo brez mehanskega delovanja gibljivega omejevalnika) se uporabljajo v krmilnih tokokrogih električnih pogonov strojev, mehanizmov in strojev. Senzorska stikala so zasnovana za preklapljanje krmilnih tokokrogov elektromagnetni releji oz brezkontaktni logični elementi, ki se izvaja pod vplivom krmilnega elementa.

Razvrstitev bližinskih stikal

Brezkontaktna potna stikala lahko razvrstimo glede na: način delovanja na občutljiv element, fizikalni princip delovanja pretvornika, obliko, razred točnosti, stopnjo zaščite.

Glede na način vplivanja na občutljiv element delimo brezkontaktna potna stikala na mehanska in parametrična.

Pri stikalih prvega tipa krmilni element neposredno mehansko deluje na primarni pogon brezkontaktnega mejnega stikala, ki brezkontaktno deluje z zaznavnim elementom.Pri stikalih drugega tipa se glede na položaj krmilnega elementa, ki ni mehansko povezan z bližinskim stikalom, spremeni fizični parameter pretvornika. Določena vrednost tega parametra spremeni stanje relejnega elementa.

Razvrstitev brezkontaktnih potnih stikal glede na fizični princip delovanja pretvornika vključuje naslednje vrste:

Induktivna stikala zgrajena na spremembi induktivnost, medsebojna induktivnost kot tudi induktivna stikala.

Trenutno je večina brezstičnih potovalnih stikal na trgu induktivni aparat.

Po drugi strani pa se lahko induktivni pretvorniki bližinskega stikala zgradijo po naslednjih shemah: resonančna, avtogeneratorska, diferencialna, mostna, neposredna pretvorba.

Magnetna induktivna stikala, ki temeljijo na naslednjih principih: Hallov efekt, magnetoupor, magnetodioda, magnetotiristor, reed stikalo.

Kapacitivna stikala: s spreminjajočo se površino plošče, s spreminjajočo se režo med ploščami, s spreminjajočo se dielektrično konstanto reže med ploščami.

Fotoelektrična stikala z elementi: fotodioda, fototranzistor, fotoupor, fototiristor.

Fotovoltaična stikala in sosednja žarkovna stikala, pri katerih se lahko skupaj z žarki vidne svetlobe uporabljajo žarki drugačne fizikalne narave, na primer radioaktivno sevanje.

Po zasnovi so brezkontaktna končna stikala razdeljena na: reža, obroč (pol obroč), ravnina, konec, stikala z mehanskim pogonom, večelementna stikala.

Delitev brezkontaktnih končnih stikal na končne in ravninske različice je nekoliko pogojna, saj lahko gibanje krmilnega elementa glede na občutljivo površino pri nekaterih vrstah brezkontaktnih končnih stikal poteka tako v vzporedni kot pravokotni ravnini. V tem primeru se lahko za osnovo vzame njegova prednostna uporaba.

Razred točnosti (vrednost osnovne napake) brezkontaktna gibalna stikala delimo na nizka (približno ± 0,5 mm ali več), srednja [približno ± (0,05-0,5) mm], povečana [približno ± (0,005-0,05) mm ] in visoka (približno ± 0,005 mm ali manj) natančnost.

Brezkontaktna končna stikala imajo lahko različne stopnje zaščite pred vdorom tujkov in vdorom vode v napravo. Lastnosti stopnje zaščite približevalnih senzorjev in klasifikacija v zvezi s stopnjo zaščite ustrezajo lastnostim in klasifikaciji, ki so doma in v tujini sprejeti za električno opremo in električne naprave z napetostjo do 1000 V.

Tehnične značilnosti bližinskih stikal

Tehnične lastnosti brezkontaktnih potnih stikal vključujejo natančne (meroslovne) karakteristike, hitrost, električne lastnosti, gabaritne in vgradne mere in maso, nazivne in dopustne pogoje delovanja, kazalnike zanesljivosti, ceno itd.

Ena izmed glavnih značilnosti brezkontaktnih voznih stikal, ki neposredno vpliva na njihovo konstrukcijo in številne druge tehnične lastnosti, je določena z geometrijsko razporeditvijo krmilnega elementa glede na občutljivo površino med delovanjem ... Za bližinska stikala v ravnini, glavna značilnost je delovna razdalja - razdalja med občutljivo površino stikala in krmilnim elementom, na katerem stikalo deluje. Glavna značilnost končnega stikala je največja razdalja vpliva, tj. največja razdalja med občutljivo površino stikala in krmilnim elementom, pri kateri je možna sprememba njegovega preklopnega stanja. Glavna značilnost režnih in obročnih stikal je širina reže in notranji premer obroča oziroma teh stikal.

Značilnosti točnosti brezkontaktnih potnih stikal vključujejo osnovno napako, dodatne napake zaradi sprememb temperature okolja in sprememb napajalne napetosti ter največjo skupno napako. Značilnosti točnosti brezkontaktnih voznih stikal vključujejo tudi diferencial hoda, tj. razlika med koordinato točke aktiviranja brezkontaktnega giba stikala in koordinato točke njegovega odklopa, ko se krmilni element premakne v nasprotni smeri.

Hitrost (odzivni čas) bližinskega stikala - to je čas med trenutkom vzpostavitve delovne koordinate in trenutkom doseganja stacionarne vrednosti napetosti na izhodu brezkontaktnega končnega stikala.S poznavanjem velikosti hitrosti brezkontaktnega voznega stikala je mogoče določiti dinamične napake v delovanju brezkontaktnega voznega stikala pri spremembi hitrosti gibanja krmilnega elementa.

Električne značilnosti bližinskih stikal vključujejo zahtevane parametre napajanja (napajalnika) in karakteristike obremenitve. Parametri napajalnega omrežja vključujejo: vrsto toka (enosmerni, izmenični), napajalno napetost in njena dopustna odstopanja, stopnjo valovitosti, moč, ki jo porabi stikalo za približevanje ali porabo toka, frekvenco omrežja (za izmenični tok). Značilnosti obremenitve brezkontaktnih potnih stikal so vrsta obremenitve (rele, čip itd.). izhodna napetost, moč ali tok, ki se črpa iz bremena.

Indikatorji zanesljivosti in trajnosti brezkontaktnih končnih stikal vključujejo predvsem: verjetnost brezhibnega delovanja za določen čas delovanja ali za določeno število operacij in življenjsko dobo brezkontaktnega končnega stikala.

Med najpomembnejšimi parametri naj bodo tudi skupne in montažne mere brezkontaktnih gibalnih stikal.

Zahteve za bližinska stikala

Ena najpomembnejših zahtev za končna stikala je zahteva po visoki zanesljivosti njihovega delovanja. V primerjavi z drugo električno opremo, vključno z elektronsko, končna stikala delujejo v najtežjih pogojih, saj se nahajajo neposredno v delovnih območjih procesnih strojev, kjer je širok razpon temperatur, tresljajev in udarcev, močnih elektromagnetnih polj, kontaminacije iz možni so čipi in različne tekočine.

Končna stikala bodo morda potrebna za delovanje pri visokih delovnih frekvencah pri visokih hitrostih premikanja krmilnih elementov.

Tehnični podatki kontaktnih končnih stikal ne omogočajo vedno izpolnjevanja zahtev. To je še posebej značilno za avtomatizirano procesno opremo s kompleksno električno opremo, ki vsebuje veliko število kontaktna mejna stikalakot so avtomatske strojne linije, zgornji potisni transporterji in drugi razvejani transportni sistemi, livarska in metalurška oprema itd. To velja tudi za težko opremo z velikim številom operacij na enoto časa, kot sta oprema za kovanje in stiskanje.

V številnih zgoraj navedenih primerih, ko se uporabljajo kontaktna končna stikala, je nemogoče zagotoviti sprejemljivo zanesljivost delovanja avtomatizirane tehnološke opreme, poleg tega pa je treba ta stikala občasno zamenjati na delovni opremi zaradi kratke življenjske dobe v glede na skupno število operacij.

Bližinska stikala so praviloma zelo zanesljiva, zmožna delovanja pri visoki frekvenci delovanja in imajo dolgo življenjsko dobo glede na skupno število delovanja. Pomembna prednost brezkontaktnih gibalnih stikal je, da je njihova zanesljivost (verjetnost brezhibnega delovanja v določenem obdobju) praktično neodvisna od frekvence delovanja.

Povečanje zanesljivosti opreme pri uporabi brezkontaktnih potnih stikal je olajšeno tudi z dejstvom, da je brezkontaktna potna stikala mogoče vklopiti le, ko je to potrebno.V primeru uporabe končnih stikal kontaktov pride do preklopa kontaktov z vsakim pritiskom odmikača, ne glede na to ali so ti kontakti priključeni na električni tokokrog ali ne.

Nekatere zahteve za bližinska stikala so tudi posledica delovnih pogojev.

Glavni okoljski pogoji, ki jih je treba upoštevati, sta običajno izmenična napajalna napetost in temperatura okolja. V določenih mejah sprememb zunanjih pogojev morajo brezkontaktna končna stikala ohranjati delovanje in zahtevano natančnost. Na delovanje stikal ne sme bistveno vplivati ​​vlažnost okoliškega zraka, pa tudi nadmorska višina v mejah, sprejetih za končna stikala.

Zahteve, ki se običajno postavljajo na brezkontaktna potna stikala, so zmožnost zavzemanja katerega koli delovnega položaja v prostoru in odsotnost vpliva osnovnega materiala, na katerega so nameščena, in kovinskih teles v stiku s telesom brezkontaktnega stikala. potovanja. Na delovanje senzorjev bližine ne smejo vplivati ​​tresljaji in udarci, kot tudi vdor olja, emulzije, vode, prahu.

Najvišja frekvenca aktiviranja brezkontaktnih potnih stikal, kadar se uporabljajo kot bremenski elektromagnetni rele, lahko praktično doseže 120 operacij na minuto. Če se kot obremenitev približevalnih stikal uporabljajo elektronske naprave, je lahko delovna frekvenca sistema bistveno višja.

Generatorska bližinska stikala

Načelo delovanja brezkontaktnih generatorskih potnih stikal temelji na spremembi parametrov nihajnega kroga generatorja pod zunanjim vplivom. Tak spreminjajoč se parameter, ki pretvarja gibanje krmilnega elementa v spreminjajoči se električni signal, je navadno induktivnost ali kapacitivnost nihajnega kroga ali medsebojna induktivnost med tuljavami kroga. Pri brezkontaktnih končnih stikalih z induktivnim generatorjem končnega tipa krmilni element, ki je prevodna plošča, ob približevanju povzroči motnjo v visokofrekvenčnem elektromagnetnem polju, ki ga ustvari induktivna tuljava oscilatorskega vezja.

Hkrati je v krmilnem elementu vrtinčni tokoviustvari lastno elektromagnetno polje. Elektromagnetno polje vrtinčni tokovi imajo nasprotni učinek na tuljavo pretvornika, kar povzroča spremembe aktivnega in reaktivnega upora v njem in s tem spremembo izhodnega signala oscilatorja v frekvenci in amplitudi od začetnih vrednosti, ki ustrezajo pomembni razdalji krmilnega elementa na vrednosti teh parametrov, ki ustrezajo tistemu položaju krmilnega elementa, pri katerem pride do nenadne spremembe stanja, mejne naprave. To spremembo v izhodnem signalu oscilatorja na koncu zazna pogon.

Izhodni signal oscilatorja je nihanje napetosti s frekvenco nekaj sto kilohercev. Na izhodu mejne naprave mora ta signal prispeti unipolarno. Zato je med generatorjem in mejno napravo priključen usmernik.

Bližinska stikala BVK-24

Razširjena bližinska stikala tipa reže s tranzistorskimi ojačevalniki, ki delujejo v generatorskem načinu. Na sl. 1 in prikazuje splošen pogled na stikalo tipa BVK-24. Njegovo magnetno vezje, ki se nahaja v škatli 4, je sestavljeno iz dveh feritnih jeder 1 in 2 z zračno režo širine 5-6 mm med njima. V jedru 1 je primarno navitje wk in pozitivno povratno navitje wp.c, v jedru 2 pa negativno povratno navitje wо.s. Takšno magnetno vezje odpravlja vpliv zunanjih magnetnih polj. Povratne tuljave so zaporedno povezane - nasproti. Kot preklopni element se uporablja aluminijast cvetni list (plošča) 3 z debelino do 3 mm, ki se lahko premakne v režo (v zračni reži) magnetnega sistema senzorja.

Brezkontaktno stikalo gibanja BVK -24: a - splošni pogled; b - električni shematski diagram

Če je cvetni list zunaj jedra, bo razlika med napetostmi, induciranimi v navitjih wpc in wo.c, pozitivna, tranzistor VT1 je zaprt in ustvarjanje konstantnih nihanj v vezju wc - C3 (slika 1, b ) se ne zgodi. Ko je cvetni list vstavljen v režo senzorja, je povezava med tuljavama wk in wо.c oslabljena (zato se cvetni list imenuje tudi zaslon), na osnovo tranzistorja VT1 se privede negativna napetost in se odpre. V vezju wk — C3 nastane in izmenični tok, ki inducira EMF v tuljavi wp.c v glavnem vezju tranzistorja. V osnovnem vezju tranzistorja VT1 je zaznana spremenljiva komponenta osnovnega toka. Tranzistor se odpre, kar povzroči rele K

Za stabilizacijo delovanja tranzistorja z nihanji temperature in napetosti se uporablja nelinearni delilnik napetosti, ki ga sestavljajo linearni element - R1, polprevodniški termistor R2 in dioda VD2.

Napaka odziva je 1-1,3 mm. Napajalna napetost stikala BVK-24 je 24 V.

Shema vezja brezkontaktnega stikala BVK

Shema zaporednega preklopa dveh brezkontaktnih stikal BVK

Shema vzporedne povezave dveh brezkontaktnih stikal BVK

KVD brezkontaktna stikala

Brezkontaktna mejna stikala tipa KVD so zasnovana za preklapljanje električnih krmilnih in signalnih tokokrogov pri avtomatizaciji različnih sistemov. Vezje vključuje oscilator in tranzistorski sprožilec. Ob vstavitvi kovinske plošče v delovno režo pride do zmanjšanja povratnega koeficienta, kar povzroči prekinitev generacije, sprožilec se obrne in odpre se normalno zaprt izhodni tranzistor, ki aktivira rele ali logični element. Napajalna napetost - 12 ali 24 V

Brezkontaktna končna stikala BTB

Stikala BTB so namenjena preklapljanju krmilnih vezij s pomočjo relejev ali s povezovanjem elementov brezkontaktnih logičnih elementov. Stikala spreminjajo preklopno stanje (delovanje) ob približevanju občutljivemu elementu krmilnega elementa jeklene konstrukcije. Stikala delujejo na principu krmiljenega generatorja, do preklopa pride ob približevanju občutljivemu elementu krmiljenega dela ali krmilnemu elementu iz konstrukcijskega jekla.

Vsa stikala so opremljena z zaščitnimi vezji pred obratno polarnostjo napajalne napetosti in prenapetostjo pri izklopu induktivnih bremen. Stikala BTP 103-24, BTP 211-24-01 in BTP 301-24 so poleg zgornjih zaščitnih shem opremljena z zaščitnim vezjem pred preobremenitev in kratek stik v tovorni verigi. Napajalna napetost BTB stikala — 24 V.