Sammenligning av kontakt- og berøringsfrie reisebrytere

I industriell automasjon er kretser mye brukt reise (posisjon) brytere og brytere flere design designet for å kontrollere posisjonen til ulike produksjonsmekanismer og basert på transformasjonen av bevegelsen til disse mekanismene i et elektrisk signal.

Posisjonsbrytere kan også brukes til å utføre andre funksjoner enn posisjonskontroll av produksjonsmekanismer, for eksempel kontroll av rotasjonsvinkel, nivå, vekttrykk, etc.

Retningsbrytere er enheter med en diskret handling, som arbeider etter prinsippet om økning, det vil si at de bare reagerer på en endring i posisjonen til den kontrollerte mekanismen. Utgangssignalet til veibryterne er en tvetydig funksjon av bevegelsen til mekanismen fra en gitt utgangsposisjon.

Typer veiveksler

Avhengig av prinsippene for posisjonssvitsjing, er byttemetoden delt inn i:

• mekanisk kontakt laget med bryterkontakter og kontaktfølsomme elementer;

• statisk kontakt (magnetomekanisk), hvis følsomme element er ikke-kontakt, og bryterelementet er en kontakt;

• statiske kontaktløse, følsomme og koblingselementer som er laget kontaktløse av.

I kontaktnaturen til "bytte - stopp"-noden, det vil si i kontaktarten til forbindelsen til drivelementet (inngangskontrollsignal) med det følsomme elementet, kalles denne noden mekanisk, og i ikke-kontakt - statisk .

Avhengig av design kan brytere kombineres eller separeres. I det første tilfellet er de følsomme elementene og koblingselementene plassert i ett hus og er strukturelt utført som en helhet. I det andre kan det følsomme elementet være plassert i en avstand på flere titalls og hundrevis av meter fra bryteren.

Forvrengningen av magnetfeltet til banebryteren oppnås ved å endre parametrene magnetisk krets følsomt element. Variable parametere kan også være det aktive overflatearealet og størrelsen på luftgapet magnetisk permeabilitet magnetisk krets.

For tiden er bruksområdet for mekaniske kontaktposisjonsbrytere i industriell automasjon innsnevret, og spørsmålet oppstår om ubrukeligheten av posisjonsbrytere av denne typen for å bygge automatiske kontrollsystemer.

Sistnevnte er forårsaket av følgende:

1. Kompleksiteten i utformingen av bryterstoppenheten, på grunn av strengheten til kravene til grensene for tillatte svingninger av en rekke parametere, noe som forårsaker betydelige vanskeligheter med produksjon og justering.

2. Den relativt høye kritikaliteten til nøyaktighetsegenskapene til denne enheten til påvirkning av destabiliserende faktorer (slitasje på kontaktflater, løshet av festemidler, feiljustering av bevegelige elementer, etc.).

En rekke designløsninger av mekanismer kan ikke implementeres i det hele tatt basert på mekaniske kontaktbrytere. Disse inkluderer mekanismer som krever høye tillatte nivåer av hastighet og frekvens av bevegelsesbrytere.

Hvis den nødvendige driftshastigheten til veibryteren kan reduseres på grunn av ytterligere kinematiske koblinger av mekanismen, som blant annet forringer kvalitetsegenskapene til kontrollsystemet (spesielt nøyaktighetsparametere), så er den tillatte driftsfrekvensen ( oppløsning) ikke kan økes av strukturelle komplikasjoner.

Se også: Montering av endebrytere og brytere

I dette tilfellet, hva er grunnen til den utbredte bruken av det mekaniske kontaktprinsippet for posisjonsveksling? Svaret på dette spørsmålet bør søkes i to aspekter: i de eksisterende prinsippene for konstruksjon av automatiske kontrollsystemer og i fordelene med kontaktbanebryterkretsen.

Fordeler med kontaktveibrytere

Mekaniske kontaktbrytere, vanligvis implementert med en flerkretsutgang, er preget av følgende fordeler:

• høyt bytteforhold;

• høy spesifikk kontrollkraft (forholdet mellom den inkluderte effekten og de totale dimensjonene);

• universalitet, det vil si evnen til å bytte både like- og vekselstrømkretser;

• stort utvalg av inkluderte spenninger;

• ubetydelig internt energiforbruk (liten verdi av transient motstand av kontaktene i lukket tilstand);

• lav avhengighet av nøyaktighet og driftsstabilitet på endringer i kontrollert kraft.

Ulemper med kontaktbanebrytere

Prinsippet om mekanisk kontakt av disse enhetene tillater ofte ikke å oppfylle de økte kravene til pålitelighet, holdbarhet og nøyaktighet til automatiseringssystemer. I tillegg er mekaniske kontaktbrytere svært følsomme for effektene av ulike klimatiske faktorer (spesielt ved lave temperaturer).

Mekaniske kontaktbrytere er preget av begrensede tillatte nivåer av maksimal og minimum bevegelseshastighet for bryterstoppen, som er i området 0,3 - 30 m / min, og økning av hastigheten på bryterstoppen over det tillatte nivået fører til en kraftig reduksjon i mekanisk holdbarhet på bryteren.

I slike brytere er de tillatte avvikene i koblingskraftens virkningsretning i forhold til spakens akse svært små, og overskridelse av dem fører til mekanisk skade, spesielt i brytere med en fremre trekkstang.

For å oppnå reléutgangskarakteristikk (kontrollkarakteristikk), er trigger-fjær-enheter gitt i utformingen av slike brytere. Den nødvendige graden av reléutgangskarakteristikk oppnås på bekostning av en betydelig reduksjon i bryterholdbarhet på grunn av de store dynamiske spenningene som oppstår i utløseren ved aktiveringstidspunktet.

I mekaniske momentane kontaktbrytere når bredden på hysteresesløyfen (slagdifferensial) til utgangskarakteristikken en betydelig verdi, noe som er helt uakseptabelt for en rekke teknologiske prosesser på grunn av en uproduktiv økning i varigheten av prosesseringssyklusen.

Å redusere forskjellen i bevegelsen til disse girene er relatert til enten å øke kompleksiteten i designet eller øke størrelsen. I tillegg kreves det i noen tilfeller betydelige mekaniske krefter for å aktivere mekaniske kontaktbrytere.

Fordeler og ulemper med nærhetsbrytere

Omstendighetene oppført ovenfor fører til behovet for å utvikle enheter som er blottet for de nevnte ulempene og som samtidig er i stand til å utføre lignende funksjoner. Slike enheter er nærhetsbrytere, fordelene med disse inkluderer:

• betydelig holdbarhet med høy pålitelighet og høy tillatt driftsfrekvens;

• ikke behov for mekanisk innsats ved aktivering, lav følsomhet for vibrasjoner, akselerasjon osv.;

• ubetydelig følsomhet av parametere for endringer i et relativt bredt spekter av ytre forhold;

• forbedre forholdene for operasjonelle tjenester.

På grunn av det lave tilbakemeldingsnivået til nærhetsbryteren, oppnås en betydelig forenkling av stoppbryterens konstruksjon samtidig som det opprettholdes en høy stabilitet over tid av nøyaktighetsegenskapene. I tillegg sikrer fraværet av elektriske og mekaniske kontakter brann- og eksplosjonssikkerhet for disse enhetene, noe som betydelig utvider området for deres mulige anvendelse.

En av de betydelige ulempene med kontaktløse grensebrytere er kompleksiteten ved å implementere mange designmodifikasjoner som lett kan implementeres i mekaniske kontaktgrensebrytere.

Nærhetsbryterenhet

Prinsippet for drift av statiske berøringsfrie banebrytere av parametrisk type er basert på bruk av forvrengning av det magnetiske eller elektriske feltet skapt av det følsomme elementet når et drivelement vises i området, som et resultat av en ubalansert tilstand oppstår i den elektriske kretsen til bryteren og utgangsenheten utløses.

Statiske nærhetsbrytere er oftest laget med en enkelt utgangskrets, og i noen brytere er aktiveringen ledsaget av utseendet til et signal ved utgangen (direkte svitsjeeffekt), i andre - ved forsvinning (omvendt svitsjeeffekt), som er ekvivalent til henholdsvis lukking og åpningskontaktene til de mekaniske kontaktbanene.

Hvis det er et forsterkerelement i relémodus-nærhetsbryterkretsen, kan utgangsparameteren til følerelementet være i kontinuerlig funksjonell avhengighet av den kontrollerte bevegelsen.

For tiden brukes en rekke designmodifikasjoner av berøringsfrie reisebrytere, forskjellig i følsomhetsnivået (størrelsen på arbeidsgapet), plasseringen av sporet eller planet til det følsomme elementet i forhold til monteringsplanet, retningen til de ledende ledningene, antall trinn til sensorelementet (for design med spor), dybden på sporet, lengden på tilkoblingsledningene, nivået på forsyningsspenningen, typen av beskyttelse mot miljøpåvirkninger, etc.

Mulighetene for å bruke kontaktløse bevegelsesbrytere bestemmes av parametrene for deres elektriske og mekaniske egenskaper.

Elektriske parametere inkluderer:

• arten av utgangssignalet og antall utgangskretser;
• forbruk og utgangseffekt;
• formen på utgangssignalet; svitsjingskoeffisient for motstand og spenning (for brytere av transformatortype);
• timingkarakteristikk (trigger- og utløsningstider) og avfyringsfrekvens (oppløsning);
• nivåene og formen til forsyningsspenningen, samt de tillatte grensene for deres avvik.

Mekaniske ytelsesparametere inkluderer:

• følsomhet (størrelsen på arbeidsgapet),
• dimensjoner og tilkoblingsdimensjoner;
• nøyaktighetsegenskaper (større og tilleggsfeil) og slagdifferensial;
• installasjonsegenskaper (typer bryterbremser og hvordan de er installert, tilbakemeldingsnivået, hvordan du monterer og installerer bryteren);
• støybeskyttelsesnivået.

For mer informasjon om Proximity Switch Device and Switches se her: Berøringsfrie sensorer for plassering av mekanismer

Ivenski Yu. N.Kontaktløse reisebrytere i industriell automasjon