Σύγκριση διακοπτών διαδρομής επαφής και χωρίς επαφή

Στον βιομηχανικό αυτοματισμό, τα κυκλώματα χρησιμοποιούνται ευρέως διακόπτες και διακόπτες διαδρομής (θέσης). πολλαπλά σχέδια που έχουν σχεδιαστεί για τον έλεγχο της θέσης διαφόρων μηχανισμών παραγωγής και βασίζονται στον μετασχηματισμό της κίνησης αυτών των μηχανισμών σε ένα ηλεκτρικό σήμα.

Οι διακόπτες θέσης μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν για την εκτέλεση λειτουργιών εκτός από τον έλεγχο θέσης των μηχανισμών παραγωγής, για παράδειγμα, έλεγχος γωνίας περιστροφής, στάθμης, πίεσης βάρους κ.λπ.

Οι διακόπτες κατεύθυνσης είναι συσκευές με διακριτή δράση, που λειτουργούν με την αρχή της αύξησης, δηλαδή αντιδρούν μόνο σε μια αλλαγή στη θέση του ελεγχόμενου μηχανισμού. Το σήμα εξόδου των διακοπτών είναι μια διφορούμενη συνάρτηση της κίνησης του μηχανισμού από μια δεδομένη αρχική θέση.

Τύποι διακοπτών δρόμου

Ανάλογα με τις αρχές της εναλλαγής θέσης, η μέθοδος μεταγωγής υποδιαιρείται σε:

• μηχανική επαφή με επαφές μεταγωγής και ευαίσθητα στην επαφή στοιχεία.

• στατική επαφή (μαγνητομηχανική), το ευαίσθητο στοιχείο της οποίας είναι χωρίς επαφή και το στοιχείο μεταγωγής είναι επαφή.

• στατικά ανεπαφικά, ευαίσθητα και μεταγωγικά στοιχεία από τα οποία κατασκευάζονται τα ανέπαφα.

Στη φύση επαφής του κόμβου "switching - stop", δηλαδή στη φύση επαφής της σύνδεσης του στοιχείου οδήγησης (σήμα ελέγχου εισόδου) με το ευαίσθητο στοιχείο, αυτός ο κόμβος ονομάζεται μηχανικός και σε μη επαφή - στατικός .

Ανάλογα με το σχέδιο, οι διακόπτες μπορούν να συνδυαστούν ή να διαχωριστούν. Στην πρώτη περίπτωση, τα ευαίσθητα και τα στοιχεία μεταγωγής τοποθετούνται σε ένα περίβλημα και εκτελούνται δομικά ως σύνολο. Στο δεύτερο, το ευαίσθητο στοιχείο μπορεί να βρίσκεται σε απόσταση αρκετών δεκάδων και εκατοντάδων μέτρων από τον διακόπτη.

Η παραμόρφωση του μαγνητικού πεδίου του διακόπτη διαδρομής επιτυγχάνεται με την αλλαγή των παραμέτρων μαγνητικό κύκλωμα ευαίσθητο στοιχείο. Μεταβλητές παράμετροι μπορεί να είναι η ενεργή επιφάνεια και το μέγεθος του διακένου αέρα επίσης μαγνητική διαπερατότητα μαγνητικό κύκλωμα.

Επί του παρόντος, το πεδίο εφαρμογής των διακοπτών θέσης μηχανικής επαφής στον βιομηχανικό αυτοματισμό στενεύει και τίθεται το ερώτημα σχετικά με την αχρηστία των διακοπτών θέσης αυτού του τύπου για την κατασκευή συστημάτων αυτόματου ελέγχου.

Το τελευταίο προκαλείται από τα ακόλουθα:

1. Η πολυπλοκότητα του σχεδιασμού του συγκροτήματος διακόπτη, λόγω της αυστηρότητας των απαιτήσεων σχετικά με τα όρια επιτρεπόμενων διακυμάνσεων ορισμένων παραμέτρων, που προκαλεί σημαντικές δυσκολίες στην κατασκευή και προσαρμογή του.

2. Η σχετικά υψηλή κρισιμότητα των χαρακτηριστικών ακρίβειας αυτής της συσκευής στην επίδραση αποσταθεροποιητικών παραγόντων (φθορά των επιφανειών επαφής, χαλαρότητα των συνδετήρων, κακή ευθυγράμμιση των κινούμενων στοιχείων κ.λπ.).

Ένας αριθμός σχεδιαστικών λύσεων μηχανισμών δεν μπορεί να εφαρμοστεί καθόλου με βάση μηχανικούς διακόπτες επαφής. Αυτοί περιλαμβάνουν μηχανισμούς που απαιτούν υψηλά επιτρεπόμενα επίπεδα ταχύτητας και συχνότητας των διακοπτών κίνησης.

Εάν η απαιτούμενη ταχύτητα λειτουργίας του διακόπτη δρόμου μπορεί να μειωθεί λόγω πρόσθετων κινηματικών συνδέσμων του μηχανισμού, οι οποίοι, μεταξύ άλλων, επιδεινώνουν τα ποιοτικά χαρακτηριστικά του συστήματος ελέγχου (ιδίως, τις παραμέτρους ακρίβειας), τότε η επιτρεπόμενη συχνότητα λειτουργίας ( ανάλυση) δεν μπορεί να αυξηθεί από δομικές επιπλοκές.

Δείτε επίσης: Εγκατάσταση οριακών διακοπτών και διακοπτών

Σε αυτή την περίπτωση, ποιος είναι ο λόγος για την ευρεία χρήση της αρχής της μηχανικής επαφής της εναλλαγής θέσης; Η απάντηση σε αυτό το ερώτημα πρέπει να αναζητηθεί σε δύο πτυχές: στις υπάρχουσες αρχές κατασκευής συστημάτων αυτόματου ελέγχου και στα πλεονεκτήματα του κυκλώματος διακόπτη διαδρομής επαφής.

Πλεονεκτήματα των διακοπτών διαδρομής επαφής

Οι διακόπτες μηχανικής επαφής, που συνήθως υλοποιούνται με έξοδο πολλαπλών κυκλωμάτων, χαρακτηρίζονται από τα ακόλουθα πλεονεκτήματα:

• Υψηλός λόγος μεταγωγής.

• υψηλή ειδική ισχύς ελέγχου (ο λόγος της περιλαμβανόμενης ισχύος προς τις συνολικές διαστάσεις).

• καθολικότητα, δηλαδή η δυνατότητα εναλλαγής κυκλωμάτων συνεχούς και εναλλασσόμενου ρεύματος.

• μεγάλη γκάμα συμπεριλαμβανόμενων τάσεων.

• αμελητέα εσωτερική κατανάλωση ενέργειας (μικρή τιμή της παροδικής αντίστασης των επαφών σε κλειστή κατάσταση).

• χαμηλή εξάρτηση ακρίβειας και σταθερότητας λειτουργίας από αλλαγές στην ελεγχόμενη ισχύ.

Μειονεκτήματα των διακοπτών διαδρομής επαφής

Η αρχή της μηχανικής επαφής αυτών των συσκευών συχνά δεν επιτρέπει την ικανοποίηση των αυξημένων απαιτήσεων για αξιοπιστία, ανθεκτικότητα και ακρίβεια των συστημάτων αυτοματισμού. Επιπλέον, οι μηχανικοί διακόπτες επαφής είναι πολύ ευαίσθητοι στις επιπτώσεις διαφόρων κλιματικών παραγόντων (ειδικά σε χαμηλές θερμοκρασίες).

Οι διακόπτες μηχανικής επαφής χαρακτηρίζονται από περιορισμένα επιτρεπτά επίπεδα μέγιστης και ελάχιστης ταχύτητας κίνησης του διακόπτη μεταγωγής, τα οποία είναι στην περιοχή από 0,3 - 30 m / min, και η αύξηση της ταχύτητας του διακόπτη μεταγωγής πάνω από το επιτρεπτό επίπεδο οδηγεί σε απότομη μείωση σε μηχανική αντοχή στον διακόπτη.

Σε τέτοιους διακόπτες, οι επιτρεπόμενες αποκλίσεις της κατεύθυνσης δράσης της δύναμης μεταγωγής σε σχέση με τον άξονα του μοχλού είναι πολύ μικρές και η υπέρβασή τους οδηγεί σε μηχανική βλάβη, ειδικά σε διακόπτες με μπροστινή ράβδο έλξης.

Προκειμένου να ληφθούν χαρακτηριστικά εξόδου ρελέ (χαρακτηριστικά ελέγχου), παρέχονται συσκευές σκανδάλης-ελατηρίου στο σχεδιασμό τέτοιων διακοπτών. Ο απαιτούμενος βαθμός χαρακτηριστικών εξόδου του ρελέ επιτυγχάνεται με το κόστος μιας σημαντικής μείωσης της αντοχής του διακόπτη λόγω των μεγάλων δυναμικών τάσεων που εμφανίζονται στη σκανδάλη τη στιγμή της ενεργοποίησης.

Σε μηχανικούς στιγμιαίους διακόπτες επαφής, το πλάτος του βρόχου υστέρησης (διαφορικό διαδρομής) του χαρακτηριστικού εξόδου φτάνει σε μια σημαντική τιμή, η οποία είναι εντελώς απαράδεκτη για μια σειρά τεχνολογικών διεργασιών λόγω μη παραγωγικής αύξησης της διάρκειας του κύκλου επεξεργασίας.

Η μείωση της διαφοράς στη διαδρομή αυτών των ντεραγιέ σχετίζεται είτε με την αύξηση της πολυπλοκότητας του σχεδιασμού τους είτε με την αύξηση του μεγέθους τους. Επιπλέον, σε ορισμένες περιπτώσεις απαιτούνται σημαντικές μηχανικές δυνάμεις για την ενεργοποίηση των μηχανικών διακοπτών επαφής.

Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα των διακοπτών εγγύτητας

Οι περιστάσεις που αναφέρονται παραπάνω οδηγούν στην ανάγκη ανάπτυξης συσκευών που στερούνται τα αναφερθέντα μειονεκτήματα και ταυτόχρονα είναι ικανές να εκτελούν παρόμοιες λειτουργίες. Τέτοιες συσκευές είναι διακόπτες εγγύτητας, τα οφέλη του οποίου περιλαμβάνουν:

• σημαντική αντοχή με υψηλή αξιοπιστία και υψηλή επιτρεπόμενη συχνότητα λειτουργίας.

• δεν χρειάζεται μηχανική προσπάθεια κατά την ενεργοποίηση, χαμηλή ευαισθησία σε κραδασμούς, επιτάχυνση κ.λπ.

• ασήμαντη ευαισθησία των παραμέτρων σε αλλαγές σε ένα σχετικά ευρύ φάσμα εξωτερικών συνθηκών.

• βελτίωση των συνθηκών λειτουργίας των υπηρεσιών.

Λόγω του χαμηλού επιπέδου ανάδρασης του διακόπτη εγγύτητας, επιτυγχάνεται σημαντική απλοποίηση της κατασκευής του διακόπτη διακοπής, διατηρώντας παράλληλα υψηλή σταθερότητα με την πάροδο του χρόνου των χαρακτηριστικών ακρίβειας. Επιπλέον, η απουσία ηλεκτρικών και μηχανικών επαφών διασφαλίζει την ασφάλεια πυρκαγιάς και έκρηξης αυτών των συσκευών, γεγονός που διευρύνει σημαντικά την περιοχή πιθανής εφαρμογής τους.

Ένα από τα σημαντικά μειονεκτήματα των ανεπαφικών τερματικών διακοπτών είναι η πολυπλοκότητα της εφαρμογής πολλών σχεδιαστικών τροποποιήσεων που εφαρμόζονται εύκολα σε μηχανικούς οριακούς διακόπτες επαφής.

Συσκευή διακόπτη εγγύτητας

Η αρχή λειτουργίας των στατικών διακοπτών διαδρομής χωρίς επαφή παραμετρικού τύπου βασίζεται στη χρήση παραμόρφωσης του μαγνητικού ή ηλεκτρικού πεδίου που δημιουργείται από το ευαίσθητο στοιχείο όταν εμφανίζεται ένα στοιχείο οδήγησης στην περιοχή του, με αποτέλεσμα μια μη ισορροπημένη κατάσταση εμφανίζεται στο ηλεκτρικό κύκλωμα του διακόπτη και ενεργοποιείται η συσκευή εξόδου.

Οι στατικοί διακόπτες εγγύτητας κατασκευάζονται συχνότερα με ένα μόνο κύκλωμα εξόδου και σε ορισμένους διακόπτες η ενεργοποίηση συνοδεύεται από την εμφάνιση ενός σήματος στην έξοδο (απευθείας μεταγωγή), σε άλλους - από εξαφάνιση (φαινόμενο αντίστροφης μεταγωγής), το οποίο είναι ισοδύναμο στις επαφές κλεισίματος και ανοίγματος των διαδρομών μηχανικής επαφής αντίστοιχα.

Εάν υπάρχει ένα στοιχείο ενίσχυσης στο κύκλωμα διακόπτη εγγύτητας λειτουργίας ρελέ, η παράμετρος εξόδου του αισθητηρίου στοιχείου μπορεί να βρίσκεται σε συνεχή λειτουργική εξάρτηση της ελεγχόμενης κίνησης.

Επί του παρόντος, χρησιμοποιούνται πολυάριθμες σχεδιαστικές τροποποιήσεις των διακοπτών ταξιδίου χωρίς επαφή, που διαφέρουν ως προς το επίπεδο ευαισθησίας (το μέγεθος του κενού εργασίας), τη θέση της σχισμής ή το επίπεδο του ευαίσθητου στοιχείου σε σχέση με το επίπεδο στερέωσης, την κατεύθυνση τα καλώδια εισαγωγής, ο αριθμός των βημάτων του αισθητηρίου στοιχείου (για σχεδιασμό με υποδοχές), το βάθος της σχισμής, το μήκος των καλωδίων σύνδεσης, το επίπεδο της τάσης τροφοδοσίας, η φύση της προστασίας από τις περιβαλλοντικές επιδράσεις κ.λπ.

Οι δυνατότητες χρήσης ανεπαφικών διακοπτών κίνησης καθορίζονται από τις παραμέτρους των ηλεκτρικών και μηχανικών χαρακτηριστικών τους.

Οι ηλεκτρικές παράμετροι περιλαμβάνουν:

• τη φύση του σήματος εξόδου και τον αριθμό των κυκλωμάτων εξόδου·
• κατανάλωση και ισχύς εξόδου.
• σχήμα του σήματος εξόδου. συντελεστής μεταγωγής για αντίσταση και τάση (για διακόπτες τύπου μετασχηματιστή).
• χαρακτηριστικά χρονισμού (χρόνοι ενεργοποίησης και απελευθέρωσης) και συχνότητα πυροδότησης (ανάλυση).
• τα επίπεδα και το σχήμα της τάσης τροφοδοσίας, καθώς και τα επιτρεπτά όρια των αποκλίσεών τους.

Οι παράμετροι μηχανικής απόδοσης περιλαμβάνουν:

• ευαισθησία (μέγεθος κενού εργασίας),
• διαστάσεις και διαστάσεις σύνδεσης.
• χαρακτηριστικά ακρίβειας (σημαντικά και πρόσθετα σφάλματα) και διαφορικό διαδρομής.
• χαρακτηριστικά εγκατάστασης (τύποι φρένων μεταγωγής και τρόπος εγκατάστασης, επίπεδο ανάδρασης, τρόπος τοποθέτησης και εγκατάστασης του διακόπτη).
• το επίπεδο προστασίας από τον θόρυβο.

Για περισσότερες πληροφορίες σχετικά με τη συσκευή και τους διακόπτες Proximity Switch, δείτε εδώ: Αισθητήρες χωρίς επαφή για τη θέση των μηχανισμών

Ivenski Yu. N.Ανεπαφικοί διακόπτες ταξιδιού σε βιομηχανικούς αυτοματισμούς