Bezkontaktní pohybové spínače

Bezdotykové pojezdové spínače (kolejové měniče pracující bez mechanického působení od pohyblivého omezovače) se používají v řídicích obvodech elektrických pohonů strojů, mechanismů a strojů. Senzorové spínače jsou určeny k přepínání řídicích obvodů elektromagnetická relé nebo bezkontaktní logické prvky, která se provádí pod vlivem ovládacího prvku.

Klasifikace bezdotykových spínačů

Bezdotykové pojezdové spínače lze klasifikovat podle: způsobu působení na citlivý prvek, fyzikálního principu činnosti převodníku, provedení, třídy přesnosti, stupně krytí.

Podle způsobu ovlivňování citlivého prvku lze bezkontaktní pojezdové spínače rozdělit na mechanické a parametrické.

U spínačů prvního typu působí ovládací prvek přímo mechanicky na primární pohon bezkontaktního koncového spínače, který bezkontaktně spolupracuje se snímacím prvkem.U spínačů druhého typu se v závislosti na poloze ovládacího prvku, který není mechanicky spojen s bezdotykovým spínačem, mění fyzikální parametr snímače. Určitá hodnota tohoto parametru změní stav reléového prvku.

Klasifikace bezkontaktních pojezdových spínačů podle fyzikálního principu činnosti převodníku zahrnuje následující typy:

Indukční spínače postavené na změně indukčnost, vzájemná indukčnost i indukční spínače.

V současné době je na trhu většina bezkontaktních pojezdových spínačů indukční přístroj.

Indukční měniče bezdotykových spínačů mohou být sestrojeny podle následujících schémat: rezonanční, autogenerátor, diferenciál, můstek, přímá konverze.

Magnetické indukční spínače, které jsou založeny na následujících principech: Hallův jev, magnetorezistor, magnetodioda, magnetotyristor, jazýčkový spínač.

Kapacitní spínače: s proměnnou plochou desek, s proměnnou mezerou desek, s proměnnou dielektrickou konstantou mezery mezi deskami.

Fotoelektrické spínače s prvky: fotodioda, fototranzistor, fotorezistor, fototyristor.

Fotovoltaické spínače a sousední paprskové spínače, ve kterých lze spolu s paprsky viditelného světla použít paprsky jiné fyzikální povahy, například radioaktivní záření.

Konstrukčně se bezkontaktní koncové spínače dělí na: štěrbinové, prstencové (půlkruhové), rovinné, koncové, spínače s mechanickým pohonem, víceprvkové spínače.

Rozdělení bezdotykových koncových spínačů na koncové a rovinné provedení je poněkud podmíněné, neboť pohyb ovládacího prvku vůči citlivé ploše může u některých typů bezdotykových koncových spínačů probíhat jak v rovnoběžné, tak i kolmé rovině. V tomto případě lze za základ vzít jeho přednostní použití.

Třída přesnosti (hodnota základní chyby) bezkontaktní pohybové spínače se dělí na nízké (přibližně ± 0,5 mm nebo více), střední [přibližně ± (0,05-0,5) mm], zvýšené [přibližně ± (0,005-0,05) mm ] a vysoká přesnost (přibližně ± 0,005 mm nebo méně).

Bezdotykové koncové spínače mohou mít různé stupně ochrany proti vniknutí cizích těles a vniknutí vody do zařízení. Charakteristiky stupně ochrany snímačů přiblížení a klasifikace související se stupněm ochrany odpovídají charakteristikám a klasifikaci akceptovaným doma i v zahraničí pro elektrická zařízení a elektrická zařízení s napětím do 1000 V.

Technické vlastnosti bezdotykových spínačů

Mezi technické vlastnosti bezkontaktních pojezdových spínačů patří přesné (metrologické) charakteristiky, rychlost, elektrické charakteristiky, celkové a zástavbové rozměry a hmotnost, jmenovité a přípustné provozní podmínky, ukazatele spolehlivosti, cena atd.

Jedna z hlavních charakteristik bezdotykových pojezdových spínačů, která přímo ovlivňuje jejich konstrukci a řadu dalších technických charakteristik, je dána geometrickým uspořádáním ovládacího prvku vzhledem k citlivé ploše při provozu... U bezdotykových spínačů v rovině, hlavní charakteristika je brána jako pracovní vůle — vzdálenost mezi citlivou plochou spínače a ovládacím prvkem, na kterém spínač pracuje. Hlavní charakteristikou koncového spínače je maximální vzdálenost vlivu, tzn. maximální vzdálenost mezi citlivou plochou spínače a ovládacím prvkem, při které je možná změna jeho spínacího stavu. Hlavní charakteristikou štěrbinových a prstencových spínačů je šířka štěrbiny a vnitřní průměr prstence, resp. těchto spínačů.

Charakteristiky přesnosti bezkontaktních pojezdových spínačů zahrnují základní chybu, dodatečné chyby ze změn okolní teploty a změn napájecího napětí a maximální celkovou chybu. Charakteristiky přesnosti bezdotykových spínačů pojezdu zahrnují také diferenciál pojezdu, tzn. rozdíl mezi souřadnicí bodu ovládání bezkontaktního zdvihu spínače a souřadnicí bodu jeho rozpojení při opačném pohybu ovládacího prvku.

Rychlost (doba odezvy) bezdotykového spínače — to je doba mezi okamžikem ustavení pracovní souřadnice a okamžikem dosažení stacionární hodnoty napětí na výstupu bezkontaktního koncového spínače.Při znalosti velikosti rychlosti bezdotykového pojezdového spínače je možné určit dynamické chyby činnosti bezdotykových pojezdových spínačů při změně rychlosti pohybu ovládacího prvku.

Elektrické charakteristiky bezdotykových spínačů zahrnují požadované parametry zdroje (napájení) a zátěžové charakteristiky. Mezi parametry napájecí sítě patří: druh proudu (stejnosměrný, střídavý), napájecí napětí a jeho dovolené odchylky, úroveň zvlnění, výkon odebíraný bezdotykovým spínačem nebo odběr proudu, frekvence sítě (pro střídavý proud). Zatěžovací charakteristiky bezkontaktních pojezdových spínačů jsou typem zátěže (relé, čip atd.). výstupní napětí, výkon nebo proud odebíraný ze zátěže.

Mezi ukazatele spolehlivosti a životnosti bezkontaktních koncových spínačů patří především: pravděpodobnost bezporuchového provozu po určitou dobu provozu nebo po určitý počet sepnutí a životnost bezkontaktního koncového spínače.

Mezi nejdůležitější parametry by měly patřit také celkové a montážní rozměry bezkontaktních pohybových spínačů.

Požadavky na bezdotykové spínače

Jedním z nejdůležitějších požadavků na koncové spínače je požadavek na vysokou spolehlivost jejich činnosti. Ve srovnání s jinými elektrickými zařízeními včetně elektronických pracují koncové spínače v nejtěžších podmínkách, protože jsou umístěny přímo v pracovních prostorech procesních strojů, kde je velký rozsah teplot, vibrací a otřesů, silná elektromagnetická pole, znečištění od jsou možné třísky a různé kapaliny.

Koncové spínače mohou být vyžadovány pro provoz při vysokých pracovních frekvencích při vysokých rychlostech pohybu ovládacích prvků.

Technické údaje kontaktních koncových spínačů neumožňují vždy splnit požadavky. To je charakteristické zejména pro automatizovaná procesní zařízení se složitým elektrickým zařízením obsahujícím velké množství kontaktní koncové spínačejako jsou automatické strojní linky, horní tlačné dopravníky a další rozvětvené dopravní systémy, slévárenská a hutnická zařízení atd. To platí i pro těžká zařízení s velkým počtem operací za jednotku času, jako jsou kovací a lisovací zařízení.

V mnoha z výše uvedených případů při použití kontaktních koncových spínačů nelze zajistit přijatelnou spolehlivost provozu automatizovaných technologických zařízení a navíc je nutné tyto spínače na pracovním zařízení periodicky vyměňovat z důvodu jejich krátké životnosti v ve vztahu k celkovému počtu operací.

Bezdotykové spínače jsou zpravidla vysoce spolehlivé, schopné pracovat při vysoké frekvenci operací a mají dlouhou životnost z hlediska celkového počtu operací. Důležitou výhodou bezkontaktních pohybových spínačů je, že jejich spolehlivost (pravděpodobnost bezporuchového provozu po určitou dobu) je prakticky nezávislá na frekvenci spínání.

Ke zvýšení spolehlivosti zařízení při použití bezkontaktních pojezdových spínačů přispívá i to, že bezkontaktní pojezdové spínače lze zapnout pouze v případě potřeby.V případě použití koncových spínačů kontaktů dochází ke spínání kontaktů při každém stlačení vačky, bez ohledu na to, zda jsou tyto kontakty připojeny k elektrickému obvodu či nikoliv.

Některé požadavky na bezdotykové spínače jsou dány také provozními podmínkami.

Hlavními podmínkami prostředí, které je třeba vzít v úvahu, jsou obvykle střídavé napájecí napětí a okolní teplota. Bezdotykové koncové spínače musí ve stanovených mezích změn vnějších podmínek zachovat provozuschopnost a požadovanou přesnost. Činnost spínačů by neměla být významně ovlivněna vlhkostí okolního vzduchu ani nadmořskou výškou v mezích akceptovaných pro koncové spínače.

Požadavky, které jsou obvykle kladeny na bezkontaktní pojezdové spínače, jsou schopnost zaujmout jakoukoli pracovní polohu v prostoru a absence vlivu základního materiálu, na kterém jsou instalovány, a kovových těles v kontaktu s tělem bezkontaktního spínače. cestovat. Činnost bezdotykových snímačů nesmí být ovlivněna otřesy a otřesy, jakož i pronikáním oleje, emulze, vody, prachu.

Nejvyšší spínací frekvence bezkontaktních pojezdových spínačů při použití jako zátěžové elektromagnetické relé může prakticky dosáhnout 120 operací za minutu. Pokud se jako zátěž bezdotykových spínačů používají elektronická zařízení, může být provozní frekvence systému výrazně vyšší.

Bezdotykové spínače generátoru

Princip činnosti bezkontaktních pojezdových spínačů generátoru je založen na změnách parametrů oscilačního obvodu generátoru pod vnějším vlivem. Takovým měnícím se parametrem, který převádí pohyb ovládacího prvku na měnící se elektrický signál, je obvykle indukčnost nebo kapacita oscilačního obvodu nebo vzájemná indukčnost mezi cívkami obvodu. U bezkontaktních koncových spínačů s indukčním generátorem koncového typu vnáší ovládací prvek, kterým je vodivá deska, při přiblížení k rušení vysokofrekvenčního elektromagnetického pole vytvářeného indukční cívkou obvodu oscilátoru.

Současně v ovládacím prvku, vířivé proudyvytváří vlastní elektromagnetické pole. Elektromagnetické pole Vířivé proudy mají opačný účinek na cívku měniče, způsobují změny v aktivním a jalovém odporu v ní a tím i změnu frekvence a amplitudy výstupního signálu oscilátoru od počátečních hodnot odpovídající značné vzdálenosti ovládací prvek na hodnoty těchto parametrů odpovídající té poloze ovládacího prvku, ve které dojde k náhlé změně stavu, prahové zařízení. Tato změna výstupního signálu oscilátoru je nakonec snímána měničem.

Výstupním signálem oscilátoru je kolísání napětí s frekvencí několika set kilohertzů. Na výstupu prahového zařízení musí tento signál dorazit unipolární. Proto je mezi generátor a prahové zařízení zapojen usměrňovač.

Bezdotykové spínače BVK-24

Rozšířené štěrbinové bezdotykové spínače s tranzistorovými zesilovači pracujícími v režimu generátoru. Na Obr. 1 a ukazuje celkový pohled na spínač typu BVK-24. Jeho magnetický obvod, umístěný ve skříni 4, se skládá ze dvou feritových jader 1 a 2 se vzduchovou mezerou 5-6 mm širokou mezi nimi. V jádru 1 je primární vinutí wk a vinutí s kladnou zpětnou vazbou wp.c, v jádru 2 je vinutí se zápornou zpětnou vazbou w®.s. Takový magnetický obvod eliminuje vliv vnějších magnetických polí. Zpětnovazební cívky jsou zapojeny do série – opačně. Jako spínací prvek je použit hliníkový plátek (deska) 3 o tloušťce až 3 mm, který lze zasunout do štěrbiny (ve vzduchové mezeře) magnetického systému snímače.

Bezkontaktní pohybový spínač BVK -24: a — celkový pohled; b — elektrické schéma

Pokud je okvětní lístek vně jádra, pak rozdíl mezi napětími indukovanými ve vinutí wpc a wo.c bude kladný, tranzistor VT1 je uzavřen a generování konstantních kmitů v obvodu wc — C3 (obr. 1, b ) se nevyskytuje. Po zavedení okvětního lístku do štěrbiny snímače se zeslabí spojení mezi cívkami wk a wо.c (proto se okvětní lístek také nazývá stínění), na bázi tranzistoru VT1 se přivede záporné napětí a otevře se. V obvodu wk — C3 se generuje a střídavý proud, který indukuje EMF v cívce wp.c v hlavním obvodu tranzistoru. V obvodu báze tranzistoru VT1 je detekována proměnná složka proudu báze. Tranzistor se otevře, což způsobí, že relé K sepne

Pro stabilizaci provozu tranzistoru s kolísáním teploty a napětí se používá nelineární dělič napětí, který se skládá z lineárního prvku — R1, polovodičového termistoru R2 a diody VD2.

Chyba odezvy je 1-1,3 mm. Napájecí napětí spínače BVK-24 je 24V.

Schéma zapojení bezkontaktního spínače BVK

Schéma sekvenčního spínání dvou bezkontaktních spínačů BVK

Schéma paralelního zapojení dvou bezkontaktních spínačů BVK

Bezkontaktní spínače KVD

Bezdotykové koncové spínače typu KVD jsou určeny pro spínání elektrických ovládacích a signalizačních obvodů při automatizaci různých systémů. Obvod obsahuje oscilátor a tranzistorovou spoušť. Když je do pracovní mezery vložena kovová deska, dojde ke snížení koeficientu zpětné vazby, což způsobí poruchu v generaci, překlopí spoušť a otevře se normálně uzavřený výstupní tranzistor, který aktivuje relé nebo logický prvek. Napájecí napětí — 12 nebo 24 V

Bezdotykové koncové spínače BTB

BTB spínače jsou určeny pro spínání řídicích obvodů pomocí relé nebo přizpůsobovacích prvků bezkontaktních logických prvků. Spínače mění spínací stav (akci) při přiblížení k citlivému prvku ovládacího prvku z konstrukční oceli. Spínače pracují na principu řízeného generátoru, sepnutí nastává při přiblížení k citlivému prvku ovládané části nebo ovládacímu prvku z konstrukční oceli.

Všechny spínače jsou vybaveny ochrannými obvody proti přepólování napájecího napětí a přepětí při vypínání indukčních zátěží. Spínače BTP 103-24, BTP 211-24-01 a BTP 301-24 jsou kromě výše uvedených schémat ochrany vybaveny ochranným obvodem proti přetížení a zkrat v nákladním řetězci. Napájecí napětí BTB spínačů — 24V.