Interruttori di movimento senza contatto

Gli interruttori di corsa senza contatto (trasduttori ferroviari che funzionano senza azione meccanica dal limitatore mobile) sono utilizzati nei circuiti di controllo per azionamenti elettrici di macchine, meccanismi e macchine. Gli interruttori a sensore sono progettati per commutare i circuiti di controllo relè elettromagnetici O elementi logici senza contatto, che viene eseguito sotto l'influenza dell'elemento di controllo.

Classificazione degli interruttori di prossimità

Gli interruttori di corsa senza contatto possono essere classificati in base a: metodo di azione sull'elemento sensibile, principio fisico di funzionamento del convertitore, design, classe di precisione, grado di protezione.

Secondo il metodo di influenza dell'elemento sensibile, gli interruttori di corsa senza contatto possono essere suddivisi in interruttori meccanici e parametrici.

Negli interruttori del primo tipo, l'elemento di comando agisce meccanicamente direttamente sull'azionamento primario del finecorsa senza contatto, che interagisce senza contatto con l'elemento sensibile.Negli interruttori del secondo tipo, a seconda della posizione dell'elemento di comando, che non è collegato meccanicamente all'interruttore di prossimità, viene modificato un parametro fisico del trasduttore. Un certo valore di questo parametro cambia lo stato dell'elemento relè.

La classificazione degli interruttori di marcia senza contatto in base al principio fisico di funzionamento del convertitore comprende i seguenti tipi:

Interruttori induttivi costruiti sul cambiamento induttanza, induttanza reciproca e interruttori induttivi.

Attualmente, la maggior parte degli interruttori da viaggio senza contatto sul mercato lo sono apparato induttivo.

A loro volta, i convertitori induttivi di prossimità possono essere costruiti secondo i seguenti schemi: risonante, autogeneratore, differenziale, ponte, conversione diretta.

Interruttori magnetici induttivi che si basano sui seguenti principi: effetto Hall, magnetoresistore, magnetodiodo, magnetotiristore, interruttore reed.

Interruttori capacitivi: con area della piastra variabile, con distanza tra le piastre variabile, con costante dielettrica variabile della distanza tra le piastre.

Interruttori fotoelettrici con elementi: fotodiodo, fototransistor, fotoresistenza, fototiristore.

Interruttori fotovoltaici e interruttori a raggio adiacente, in cui possono essere utilizzati raggi di diversa natura fisica, ad esempio radiazioni radioattive, insieme a raggi di luce visibile.

In base alla progettazione, i finecorsa senza contatto sono suddivisi in: slot, anello (semianello), piano, estremità, interruttori con azionamento meccanico, interruttori multielemento.

La suddivisione dei finecorsa senza contatto in versione finale e planare è alquanto condizionata, poiché il movimento dell'elemento di comando rispetto alla superficie sensibile può, per alcuni tipi di finecorsa senza contatto, avvenire sia su piani paralleli che perpendicolari. In questo caso, il suo uso preferenziale può essere preso come base.

Gli interruttori di movimento senza contatto della classe di precisione (il valore dell'errore di base) sono suddivisi in basso (circa ± 0,5 mm o più), medio [circa ± (0,05-0,5) mm], aumentato [circa ± (0,005-0,05) mm] e precisione elevata (circa ± 0,005 mm o inferiore).

I finecorsa senza contatto possono avere diversi gradi di protezione contro l'ingresso di corpi estranei e l'ingresso di acqua nel dispositivo. Le caratteristiche del grado di protezione dei sensori di prossimità e la classificazione relativa al grado di protezione corrispondono alle caratteristiche e alla classificazione accettate in patria e all'estero per apparecchiature elettriche e dispositivi elettrici con una tensione fino a 1000 V.

Caratteristiche tecniche degli interruttori di prossimità

Le caratteristiche tecniche degli interruttori di marcia senza contatto includono caratteristiche (metrologiche) precise, velocità, caratteristiche elettriche, dimensioni e peso di ingombro e di installazione, condizioni operative nominali e consentite, indicatori di affidabilità, prezzo, ecc.

Una delle caratteristiche principali degli interruttori di corsa senza contatto, che influisce direttamente sulla sua costruzione e su una serie di altre caratteristiche tecniche, è determinata dalla disposizione geometrica dell'elemento di comando rispetto alla superficie sensibile durante il funzionamento... Per gli interruttori di prossimità in un piano, la caratteristica principale è considerata la distanza di lavoro - la distanza tra la superficie sensibile dell'interruttore e l'elemento di comando su cui opera l'interruttore. La caratteristica principale del finecorsa è la massima distanza di influenza, ovvero la distanza massima tra la superficie sensibile dell'interruttore e l'elemento di comando alla quale è possibile un cambiamento del suo stato di commutazione. La caratteristica principale degli interruttori a fessura e ad anello è la larghezza della fessura e il diametro interno dell'anello rispettivamente di questi interruttori.

Le caratteristiche di precisione degli interruttori di posizione senza contatto includono l'errore di base, errori aggiuntivi dovuti a variazioni della temperatura ambiente e della tensione di alimentazione e l'errore totale massimo. Le caratteristiche di precisione degli interruttori di corsa senza contatto includono anche il differenziale di corsa, ad es. la differenza tra la coordinata del punto di attivazione della corsa senza contatto dell'interruttore e la coordinata del punto della sua disconnessione quando l'elemento di comando viene spostato nella direzione opposta.

Velocità (tempo di risposta) dell'interruttore di prossimità - questo è il tempo che intercorre tra il momento in cui viene stabilita la coordinata di lavoro e il momento in cui viene raggiunto il valore di tensione stazionario all'uscita del finecorsa senza contatto.Conoscendo l'entità della velocità dell'interruttore di corsa senza contatto, è possibile determinare gli errori dinamici nel funzionamento degli interruttori di corsa senza contatto quando cambia la velocità di movimento dell'elemento di controllo.

Le caratteristiche elettriche degli interruttori di prossimità includono i parametri richiesti dell'alimentazione (alimentazione) e le caratteristiche del carico. I parametri della rete di alimentazione includono: tipo di corrente (diretta, alternata), tensione di alimentazione e le sue deviazioni consentite, livello di ondulazione, potenza consumata da un interruttore di prossimità o consumo di corrente, frequenza della rete (per corrente alternata). Le caratteristiche di carico degli interruttori di corsa senza contatto sono il tipo di carico (relè, chip, ecc.). la tensione di uscita, la potenza o la corrente assorbita dal carico.

Gli indicatori di affidabilità e durata dei finecorsa senza contatto includono, innanzitutto: la probabilità di funzionamento senza problemi per un certo periodo di funzionamento o per un certo numero di operazioni e la durata di un finecorsa senza contatto.

I parametri più importanti dovrebbero includere anche le dimensioni complessive e di montaggio degli interruttori di movimento senza contatto.

Requisiti per gli interruttori di prossimità

Uno dei requisiti più importanti per i finecorsa è il requisito dell'elevata affidabilità del loro funzionamento. Rispetto ad altre apparecchiature elettriche, anche elettroniche, i finecorsa lavorano nelle condizioni più difficili, perché si trovano direttamente nelle aree di lavoro delle macchine di processo, dove c'è un'ampia gamma di temperature, vibrazioni e urti, forti campi elettromagnetici, contaminazione da sono possibili trucioli e liquidi diversi.

Potrebbe essere necessario che gli interruttori di fine corsa funzionino a frequenze operative elevate a velocità elevate di movimento dei comandi.

I dati tecnici dei finecorsa a contatto non sempre consentono di soddisfare i requisiti. Ciò è particolarmente caratteristico delle apparecchiature di processo automatizzate con apparecchiature elettriche complesse contenenti un numero elevato finecorsa a contattocome linee di macchine automatiche, trasportatori a spinta superiore e altri sistemi di trasporto ramificati, attrezzature per fonderia e metallurgiche, ecc. Questo vale anche per attrezzature pesanti con un gran numero di operazioni per unità di tempo, come forgiatura e presse.

In molti dei casi di cui sopra, quando vengono utilizzati finecorsa di contatto, è impossibile garantire un'affidabilità accettabile del funzionamento delle apparecchiature tecnologiche automatizzate e, inoltre, questi interruttori devono essere periodicamente sostituiti sull'attrezzatura di lavoro a causa della loro breve durata in relazione al numero totale di operazioni.

Di norma, gli interruttori di prossimità sono altamente affidabili, in grado di funzionare con un'elevata frequenza di operazioni e hanno una lunga durata in termini di numero totale di operazioni. Un vantaggio importante degli interruttori di movimento senza contatto è che la loro affidabilità (la probabilità di funzionamento senza problemi per un certo periodo) è praticamente indipendente dalla frequenza delle operazioni.

L'aumento dell'affidabilità delle apparecchiature quando si utilizzano interruttori di marcia senza contatto è facilitato anche dal fatto che gli interruttori di marcia senza contatto possono essere attivati ​​solo quando necessario.Nel caso di utilizzo dei finecorsa dei contatti, la commutazione dei contatti avviene ad ogni pressione della camma, indipendentemente dal fatto che questi contatti siano o meno collegati al circuito elettrico.

Alcuni requisiti per gli interruttori di prossimità sono dovuti anche alle condizioni operative.

Le principali condizioni ambientali da considerare sono generalmente la tensione di alimentazione CA e la temperatura ambiente. Entro i limiti specificati delle variazioni delle condizioni esterne, gli interruttori di fine corsa senza contatto devono mantenere l'operatività e la precisione richiesta. Il funzionamento degli interruttori non deve essere influenzato in modo significativo dall'umidità dell'aria circostante, nonché dall'altitudine sul livello del mare entro i limiti accettati per gli interruttori di finecorsa.

I requisiti che solitamente vengono imposti agli interruttori di manovra senza contatto sono la capacità di occupare qualsiasi posizione di lavoro nello spazio e l'assenza di influenza del materiale di base su cui sono installati e dei corpi metallici a contatto con il corpo dell'interruttore senza contatto viaggio. Il funzionamento dei sensori di prossimità non deve essere influenzato da vibrazioni e urti, nonché dalla penetrazione di olio, emulsione, acqua, polvere.

La più alta frequenza di azionamento degli interruttori di marcia senza contatto quando utilizzati come relè elettromagnetici di carico può raggiungere praticamente 120 manovre al minuto. Se i dispositivi elettronici vengono utilizzati come carico degli interruttori di prossimità, la frequenza operativa del sistema può essere notevolmente più elevata.

Interruttori di prossimità del generatore

Il principio di funzionamento degli interruttori di corsa del generatore senza contatto si basa sui cambiamenti nei parametri del circuito oscillante del generatore sotto influenza esterna. Tale parametro variabile che converte il movimento dell'elemento di controllo in un segnale elettrico variabile è solitamente l'induttanza o la capacità del circuito oscillante o l'induttanza reciproca tra le bobine del circuito. Nei finecorsa senza contatto con generatore induttivo di tipo terminale, l'elemento di comando, che è una piastra conduttiva, introduce, quando viene avvicinato, un disturbo nel campo elettromagnetico ad alta frequenza creato dalla bobina induttiva del circuito oscillatore.

Allo stesso tempo nell'elemento di controllo, correnti parassitecreando il proprio campo elettromagnetico. Campo elettromagnetico le correnti parassite hanno l'effetto opposto sulla bobina del convertitore, provocando cambiamenti nella resistenza attiva e reattiva in esso e, quindi, un cambiamento nel segnale di uscita dell'oscillatore in frequenza e ampiezza dai valori iniziali corrispondenti a una distanza significativa di l'elemento di controllo ai valori di questi parametri corrispondenti a quella posizione dell'elemento di controllo in cui si verifica un brusco cambiamento di stato, il dispositivo di soglia. Questo cambiamento nel segnale di uscita dell'oscillatore viene infine rilevato dall'azionamento.

Il segnale di uscita dell'oscillatore è una fluttuazione di tensione con una frequenza di diverse centinaia di kilohertz. All'uscita del dispositivo a soglia, questo segnale deve arrivare unipolare. Pertanto, un raddrizzatore è collegato tra il generatore e il dispositivo di soglia.

Interruttori di prossimità BVK-24

Interruttori di prossimità di tipo slot diffusi con amplificatori a transistor che funzionano in modalità generatore. Nella fig. 1, e mostra una vista generale dell'interruttore tipo BVK-24. Il suo circuito magnetico, situato nella scatola 4, è costituito da due nuclei di ferrite 1 e 2 con un traferro di 5-6 mm tra loro. Nel nucleo 1 c'è un avvolgimento primario wk e un avvolgimento di retroazione positiva wp.c, nel nucleo 2 c'è un avvolgimento di retroazione negativa wо.s. Tale circuito magnetico elimina l'influenza dei campi magnetici esterni. Le bobine di retroazione sono collegate in serie, opposte. Come elemento di commutazione viene utilizzato un petalo di alluminio (piastra) 3 con uno spessore fino a 3 mm, che può essere spostato nella fessura (nel traferro) del sistema magnetico del sensore.

Interruttore di movimento senza contatto BVK -24: a — vista generale; b - schema elettrico

Se il petalo è all'esterno del nucleo, la differenza tra le tensioni indotte negli avvolgimenti wpc e wo.c sarà positiva, il transistor VT1 è chiuso e la generazione di oscillazioni costanti nel circuito wc - C3 (Fig. 1, b ) non avviene. Quando un petalo viene introdotto nello slot del sensore, la connessione tra le bobine wk e wо.c viene indebolita (quindi il petalo è anche chiamato schermo), viene applicata una tensione negativa alla base del transistor VT1 e si apre. Nel circuito wk — C3 è generato e corrente alternata, che induce un EMF nella bobina wp.c nel circuito principale del transistor. Nel circuito di base del transistor VT1 viene rilevata la componente variabile della corrente di base. Il transistor si apre, attivando il relè K

Per stabilizzare il funzionamento del transistor con fluttuazioni di temperatura e tensione, viene utilizzato un partitore di tensione non lineare, costituito da un elemento lineare - R1, un termistore a semiconduttore R2 e un diodo VD2.

L'errore di risposta è di 1-1,3 mm. La tensione di alimentazione dell'interruttore BVK-24 è di 24 V.

Schema elettrico dell'interruttore senza contatto BVK

Schema di commutazione sequenziale di due interruttori senza contatto BVK

Schema di collegamento in parallelo di due interruttori senza contatto BVK

Interruttori senza contatto KVD

Gli interruttori di finecorsa senza contatto del tipo KVD sono progettati per la commutazione di circuiti elettrici di controllo e segnalazione durante l'automazione di vari sistemi. Il circuito include un oscillatore e un trigger a transistor. Quando una piastra metallica viene introdotta nello spazio operativo, si verifica una diminuzione del coefficiente di retroazione, causando un'interruzione della generazione, il grilletto si ribalta e si apre un transistor di uscita normalmente chiuso, che attiva un relè o un elemento logico. Tensione di alimentazione — 12 o 24 V

Finecorsa senza contatto BTB

Gli interruttori BTB sono progettati per la commutazione di circuiti di controllo mediante relè o elementi di accoppiamento di elementi logici senza contatto. Gli interruttori cambiano lo stato di commutazione (azione) quando si avvicinano all'elemento sensibile dell'elemento di comando in acciaio strutturale. Gli interruttori funzionano secondo il principio di un generatore controllato, la commutazione avviene quando ci si avvicina all'elemento sensibile della parte controllata o all'elemento di controllo in acciaio strutturale.

Tutti gli interruttori sono dotati di circuiti di protezione contro l'inversione di polarità della tensione di alimentazione e la sovratensione durante lo spegnimento di carichi induttivi. Gli interruttori BTP 103-24, BTP 211-24-01 e BTP 301-24, oltre agli schemi di protezione di cui sopra, sono dotati di un circuito di protezione contro sovraccarico e cortocircuito nella catena di trasporto. Tensione di alimentazione degli interruttori BTB — 24 V.