Ivalt.ru

И-Вольт
16 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Емкостные бесконтактные выключатели принцип действия

Бесконтактные выключатели (БВ)

Бесконтактные выключатели работают без механического воздействия со стороны контролируемых механизмов и по сути являются датчиками положения. Они применяются в схемах управления электроприводами станков, механизмов, машин, а также могут служить датчиками уровня жидкостей и сыпучих материалов. Бесконтактные выключатели предназначены для коммутации цепей управления посредством выходного коммутирующего элемента, в качестве которого используются реле, транзисторы, симисторы. Как правило, БВ содержат индикатор (светодиод), который показывает состояние коммутирующего элемента.

.

Рис. Внешний вид БВ

По принципу действия БВ бывают индуктивными, емкостными магниточувствительные. оптические, ультразвуковые.
Принцип работы индуктивного БВ заключается в следующем: с помощь катушки с не замкнутым сердечником, являющейся сенсором, в ближней зоне создается электромагнитное поле. Чаще всего катушку включают в резонансный контур генератора, амплитуда колебаний которого зависит от значения индуктивности. При внесении ферромагнитного предмета в активную зону сенсора амплитуда генератора уменьшается, срабатывает триггер и переключает выходной коммутационный элемент.

Рис. Функциональная схема индуктивного БВ.

Сенсоры индуктивных БВ могут так же включаться в задающие цепи автогенераторов, строится по дифференциальной, мостовой схемам, либо включаться в цепи генераторов тока

Перечень функциональных возможностей бесконтактных датчиков широк. Обнаружение положения объекта, подсчет, позиционирование и сортировка предметов на конвейерах, контроль перемещения и скорости, обнаружение поломок механизмов, определение угла поворота, измерение перекоса и еще много других функций заложено в понятие «датчик приближения», как еще называют бесконтактный выключатель.
Именно потому их используют в самых разных отраслях: от металлообработки до пищевого производства, как элемент автоматизации транспорта и для контроля в станкостроении, для управления водо- газо, нефтеснабжением и на морских нефтеперерабатывающих платформах. Чтобы подобрать подходящий переключатель, стоит ознакомиться с классификацией датчиков по принципу их

Принцип работы емкостного БВ показан на рисунке хх Сенсором датчика служит открытый конденсатор, включенный в колебательный контур генератора. Генератор настроен таким образом, что при отсутствии предметов в активной зоне сенсора генерация отсутствует. При попадании любого предмета (металлического или диэлектрического) в активную зону емкость сенсора увеличивается и возникает генерация. В генераторе возникают колебания с амплитудой, зависящей от расстояния до материала, размеров его, а также от его диэлектрической проницаемости. Амплитуда колебаний преобразуется демодулятором в изменение уровня постоянного напряжения, что вызывает срабатывание триггера и изменение состояния выхода датчика.

Рис. Функциональная схема емкостного датчика.

Емкостные датчики применяются для контроля заполнения резервуаров жидким, порошкообразным или зернистым веществом, как конечные выключатели на автоматизированных линиях, конвейерах, роботах, обрабатывающих центрах, станках, в системах сигнализации, для позиционирования различных механизмов и т. д.

Рис Применение емкостных БВ для контроля уровня жидкостей и сыпучих материалов

Емкостные и индуктивные датчики выпускаются с питанием постоянным, переменным током или с универсальным питанием (переменным или постоянным). Они имеют схожие схемы включения, которые зависят от типа выходного коммутирующего элемента, в качестве которого чаще всего применяются транзисторы NPN или PNP структур, реже с релейными или симисторными ключами.

Рис. Двухпроводная схема подключения ВБ

Рис. Трех проводная схема подключения ВБ с выходными ключами NPN, PNP структур

Рис. Четырех проводная схема подключения ВБ с выходными ключами NPN, PNP структур

Магниточувсвительные выключатели по принципу действия подразделяются на магниторезисторном, на эффекте Холла, герконовые.

Герконовые БВ

Основным элементом герконового датчика является магнитоуправляемый герметизированный контакт (геркон) показаный на рисунке хх. Геркон представляет собой контакты из ферромагнитного материала запаяные в стеклянную трубку. При внесении геркона в магнитное поле, если напряженность поля достигает определенного значения, его контакты замыкаются. Это происходит потому, что контакты являются магнитопроводом с зазором, в котором при нарастании индукции возникает сила притяжения. Благодаря упругости, контакты размыкаются при исчезновении магнитного поля. Магнитное поле может быть создано как постоянным магнитом, так и электромагнитом. Герконовый датчик кроме геркона может содержать схему индикации.

Читать еще:  Выключатель с магнитной катушкой

На рисунке хх показана схема применения герконового БВ.

Рис Работа герконового БВ при экранировании внешнего поля ферромагнитным экраном

Герконовые БВ применяются для контроля (позиционирования) положения движущихся частей механизмов, в качестве охранных и пожарных извещателей.

Достоинствами магниточувствительных БВ с герконом являются:
— простота, дешевизна;

-возможность переключения нагрузок высокого напряжения постоянного и переменного тока ( до 300 В).
— низкое (близкое к нулю) падение напряжения, гальваническая развязка управляющей и управляемой цепи.

К недостаткам следует отнести слабую нагрузочную способность контактов (до 1А), а так же многократное срабатывание при недостаточной напряженности магнитного поля, так называемый «дребезг» контактов.

БВ на эффекте Холла.

Сенсором таких датчиков служит элемент Холла, который генерирует напряжение при внесении его в магнитное поле.

Рис. БВ на элементе Холла.

Когда выходное напряжения сенсора достигает определенной величины, срабатывает триггер, который включает коммутирующий элемент. Обычно датчик в своей конструкции содержит магнит, который воздействует на датчик, а контролируемый механизм при движении экранирует датчик от магнитного поля, тем самым вызывая переключение комутирующего элемента.

Преимущества магниточувствительных бесконтактных выключателей на эффекте Холла:
— высокая надежность и больший ресурс срабатывания из-за отсутствия механических контактов;
— большая частота коммутации.

Дата добавления: 2016-12-09 ; просмотров: 3255 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Устройство и принцип работы емкостного датчика

В основе принципа работы емкостного датчика лежит изменение емкости конденсатора при внесении в его электрическое поле какого-либо материала.

Устройство емкостного датчика общего применения показано на рисунке ниже:

Электроды конденсатора, являющегося частью генератора, создают электрическое поле для взаимодействия с объектом.

Генератор обеспечивает переменное электрическое поле перед электродами конденсатора.

Демодулятор преобразует изменение высокочастотных колебаний генератора в изменение постоянного напряжения.

Триггер обеспечивает необходимый порог срабатывания, гистерезис, крутизну фронтов сигнала управления.

Усилитель увеличивает амплитуду и рабочий ток выходного сигнала до необходимых значений.

Подстроечный элемент служит для регулировки чувствительности датчика и отстройки от помех (росы, инея и пр.)

Индикатор — обычно светодиодный обеспечивает визуальный контроль срабатывания датчика, увеличивая удобство эксплуатации, уменьшая время настройки.

Компаунд обеспечивает необходимую степень защиты от вредного воздействия твердых частиц и влаги.

Корпус. В цилиндрических датчиках чаще всего выполняется из латуни и нержавеющей стали. В прямоугольных и других исполнениях применяются ударопрочные пластики. Корпус служит для обеспечения монтажа датчика и защиты от механических и прочих внешних воздействий.

Принцип работы

При подаче напряжения питания, перед поверхностью электродов как бы «развернутого» конденсатора возникает электрическое поле. Данное поле так же считается зоной чувствительности емкостного датчика. Параметры генератора выбраны таким образом, что при отсутствии каких либо материалов в зоне чувствительности датчика, кроме воздуха, имеющего диэлектрическую проницаемость близкую к единице, электрических колебаний в генераторе не возникает.

При попадании какого-либо материала в поле конденсатора с большей диэлектрической проницаемостью, увеличивается емкость конденсатора. В генераторе возникают колебания с амплитудой, зависящей от расстояния до материала, размеров его, а также от его диэлектрической проницаемости. Амплитуда колебаний преобразуется демодулятором в изменение уровня постоянного напряжения, что вызывает срабатывание триггера и изменение состояния выхода датчика.

Разнообразие объектов воздействия, вызывающих срабатывание емкостных выключателей, обуславливает широкий спектр областей, в которых они применяются.

Наибольший эффект достигается при использовании в системах: — контроля уровня наполнения резервуаров, емкостей, контейне- ров сыпучими и жидкими материалами; — контроля уровня содержимого в упаковке, в таре; — сигнализации разрыва лент; — счета и позиционирования объектов любого рода.

Читать еще:  Что такое шина соединительная для автоматического выключателя

Возможно применение емкостных выключателей в пищевой и в химической отраслях промышленности. При этом для исключения непосредственного контакта активной поверхности выключателя с пищевыми продуктами или с химически агрессивными средами, можно рекомендовать использовать защитную диэлектрическую перегородку, изготовленную из соответствующих материалов.

При необходимости обнаружения веществ и материалов, находящихся за металлической стенкой, в ней следует выполнить окно, закрытое диэлектрической перегородкой, перед которой устанавливают емкостный выключатель. Толщина перегородки должна быть значительно меньше расстояния воздействия выключателя, а диэлектрик должен иметь малую диэлектрическую проницаемость Er.

Емкостные бесконтактные выключатели принцип действия

Цель статьи — привлечь внимание разработчиков систем управления технологического оборудования к появлению на рынке отечественных бесконтактных выключателей, не отличающихся по своим параметрам от зарубежной продукции. Предлагается описание преимуществ и особенностей применения новой серии таких выключателей.

Общее описание

Бесконтактными выключателями называют датчики контроля положения объектов с двухуровневым выходом. Они, как правило, выполняют функцию датчиков обратной связи для логического устройства системы управления, сигнализируя о завершении выполнения конкретным элементом оборудования команды перемещения.

Этим их применение не ограничивается.

Отсутствие механического контакта между воздействующим объектом и чувствительным элементом бесконтактного выключателя обеспечивает высокую надежность его работы.

Движущийся объект вызывает срабатывание бесконтактного выключателя, попадая в зону его чувствительности. Бесконтактные выключатели представляют собой функционально завершенное устройство, непосредственно управляющее элементами системы электроавтоматики. Полупроводниковый узел коммутации включает или отключает ток нагрузки до 400 мА постоянного или до 500 мА переменного тока. В качестве нагрузки может быть использован вход контроллера, электронной схемы или непосредственно подключена обмотка реле или контактора.

Рис. 1. Упрощенная функциональная схема бесконтактного выключателя

Электрическая часть устройства помещена в корпус из никелированной латуни или пластмассы. Для обеспечения работоспособности в экстремальных условиях электрическая часть герметизируется компаундом.

Бесконтактные выключатели в зависимости от типа чувствительного элемента подразделяются на индуктивные, емкостные и оптические. Наиболее широко используются индуктивные бесконтактные выключатели. Они реагируют на металлические объекты воздействия. Расстояние срабатывания от 0 до 150 мм. Устанавливаются на станки с ЧПУ, прессы, термопластавтоматы, конвейерные линии, автоматические задвижки, упаковочные автоматы и т. п.

Рис. 2. Примеры схем подключения бесконтактных выключателей

Емкостные бесконтактные выключатели реагируют на наличие любых объектов воздействия. Применяются как датчики уровня жидкостей и сыпучих материалов.

Оптические бесконтактные выключатели используют для контроля и позиционирования любых объектов, а также для счета продукции. Зона их чувствительности достигает 16 метров.

Проблемы эксплуатационников и разработчиков систем управления

Надежность систем управления технологическими процессами в промышленности определяется надежностью элементов, наиболее подверженных воздействию дестабилизирующих факторов. Одним из таких элементов являются бесконтактные выключатели, выполняющие функцию датчиков положения.

Емкостные и индуктивные датчики в цилиндрическом корпусе

Остановка конвейерной линии, упаковочного автомата или автомобиля по причине отказа датчика — явление достаточно дорогостоящее. Поэтому потребителя очень интересует качество. Под качеством в данном случае понимается надежность работы под воздействием дестабилизирующих факторов, которые в избытке имеются в условиях реальной эксплуатации оборудования: тяжелые температурные режимы, агрессивные и взрывоопасные среды, помехи, вибрации, удары и т. п. Еще один важный момент — гарантии стабильных поставок. Предприятие «Сенсор» производит бесконтактные выключатели, соответствующие международному стандарту (IEC 50030-5-2), при этом цены в несколько раз ниже импортных аналогов (от 6 у. е.), а номенклатура удовлетворит любого разработчика — более 900 типоразмеров.

Качество гарантируется опытом разработок, испытаний и изготовления бесконтактных выключателей, использованием в процессе производства импортного автоматизированного оборудования и SMD-компонентов, а также учетом специфики эксплуатации в России. Отличия новой серии бесконтактных выключателей марки «Сенсор» Новая серия бесконтактных выключателей нормального исполнения рассчитана на рабочий диапазон температур от –45 °С до +80 °С. Холодоустойчивое исполнение обеспечивает работоспособность при –60 °С.

Читать еще:  Выключатель масляный тех карты

Эксплуатация в условиях вибрационных нагрузок (до 8 g при частоте до 100 Гц) и при ударных воздействиях с ускорением до 75 g не выводит их из строя. Под струями смазочно-охлаждающей жидкости и под брызгами воды индуктивные бесконтактные выключатели продолжают работать благодаря степени защиты IP 67.

Отдельно стоит отметить возможность работы при наличии колебаний и пульсаций напряжения питания, а также в условиях воздействия кондуктивных и электромагнитных помех.

Узел коммутации бесконтактного выключателя имеет защиту от перегрузки и короткого замыкания в цепи нагрузки. Не все импортные аналоги и разработанные ранее бесконтактные выключатели отечественного производства выдерживают перечисленные выше условия эксплуатации.

В таблице приведены параметры и цены наиболее популярных бесконтактных выключателей марки «Сенсор».

Design by GAW.RU

Бесконтактные выключатели

Бесконтактные выключатели (бесконтактные датчики, бесконтактные переключатели, конечные бесконтактные выключатели) — это готовые решения в области сенсорики для промышленной автоматики и автоматизации технологических процессов практически в любых отраслях производственной деятельности.

Они предназначены для обнаружения объекта в пространстве без механического контакта

Принцип действия бесконтактных выключателей основан на изменении амплитуды колебаний генератора при внесении в чувствительную зону датчика конкретного материала определенных размеров. Расстояние переключения устройства задается в зависимости от потребностей процесса и разновидности датчика. Бесконтактный способ распознавания объекта воздействия позволяет существенно повысить надежность работы устройства по причине отсутствия движущихся и трущихся деталей.
Перечень функциональных возможностей бесконтактных датчиков широк. Обнаружение положения объекта, подсчет, позиционирование и сортировка предметов на конвейерах, контроль перемещения и скорости, обнаружение поломок механизмов, определение угла поворота, измерение перекоса и еще много других функций заложено в понятие «датчик приближения», как еще называют бесконтактный выключатель.
Именно потому их используют в самых разных отраслях: от металлообработки до пищевого производства, как элемент автоматизации транспорта и для контроля в станкостроении, для управления водо- газо, нефтеснабжением и на морских нефтеперерабатывающих платформах. Чтобы подобрать подходящий переключатель, стоит ознакомиться с классификацией датчиков по принципу их действия.

Индуктивные бесконтактные выключатели
Индуктивные датчики реагируют на металлические, магнитные, ферромагнитные или аморфные материалы нужных размеров. Эффект достигается за счет изменения амплитуды колебаний генератора при попадании объекта в чувствительную зону датчика.

Емкостные бесконтактные выключатели
Емкостные выключатели обнаруживают как металлические, так и диэлектрические объекты. Принцип действия выключателя основан на изменении емкости конденсатора, выполняющего роль чувствительного элемента, при внесении в чувствительную зону объектов.

Оптические бесконтактные выключатели
Оптические бесконтактные выключатели обнаруживают контролируемые объекты, отражающие или прерывающие оптическое излучение. Коммутационный элемент у оптических бесконтактных датчиков полупроводниковый или релейный. Дальность действия этих датчиков может достигать значения 150 метров.

Магниточувствительные бесконтактные выключатели
Магниточувствительные датчики служат для обнаружения в пространстве намагниченного объекта. Срабатывание датчика происходит при изменении напряженности магнитного поля, вызванного, например, перемещением постоянного магнита, расположенного на подвижной части механизма.

Бесконтактные датчики могут быть исполнены в особо прочных корпусах из специальных материалов, согласно стандарту NAMUR, а также с приемкой 5.

Достоинства бесконтактных выключателей:

  • высокая надежность;
  • однозначная зависимость выходной величины от входной;
  • стабильность характеристик во времени;
  • небольшие размеры и масса;
  • отсутствие обратного воздействия на объект;
  • повышенная герметичность IP 68
  • различные варианты монтажа
  • работа при различных условиях эксплуатации:
    • в общепромышленных условиях
    • в широких температурных диапазонах (от -60C° до +150C°)
    • при высоком давлении (до 500 Атм)
    • в агрессивных средах
    • во взрывоопасных зонах
голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector