Comparación de interruptores de viaje con contacto y sin contacto

En la automatización industrial, los circuitos son ampliamente utilizados. interruptores e interruptores de viaje (posición) múltiples diseños diseñados para controlar la posición de varios mecanismos de producción y basados ​​en la transformación del movimiento de estos mecanismos en una señal eléctrica.

Los interruptores de posición también se pueden utilizar para realizar funciones distintas al control de posición de los mecanismos de producción, por ejemplo, el control del ángulo de rotación, el nivel, la presión del peso, etc.

Los interruptores de dirección son dispositivos de acción discreta, que funcionan según el principio de aumento, es decir, reaccionan solo a un cambio en la posición del mecanismo controlado. La señal de salida de los interruptores de vía es una función ambigua del movimiento del mecanismo desde una posición inicial dada.

Tipos de interruptores de carretera

Dependiendo de los principios de la conmutación posicional, el método de conmutación se subdivide en:

• contacto mecánico hecho con contactos de conmutación y elementos sensibles al contacto;

• contacto estático (magnetomecánico), cuyo elemento sensible es sin contacto, y el elemento de conmutación es un contacto;

• elementos estáticos sin contacto, sensibles y de conmutación a partir de los cuales se fabrica sin contacto.

En la naturaleza de contacto del nodo de "conmutación - parada", es decir, en la naturaleza de contacto de la conexión del elemento impulsor (señal de control de entrada) con el elemento sensible, este nodo se denomina mecánico, y sin contacto - estático .

Según el diseño, los interruptores se pueden combinar o separar. En el primer caso, los elementos sensibles y de conmutación se colocan en una carcasa y se ejecutan estructuralmente como un todo. En el segundo, el elemento sensible puede ubicarse a una distancia de varias decenas y cientos de metros del interruptor.

La distorsión del campo magnético del interruptor de ruta se logra cambiando los parámetros circuito magnético elemento sensible. Los parámetros variables pueden ser el área de superficie activa y el tamaño del espacio de aire también permeabilidad magnética circuito magnético

Actualmente, el campo de aplicación de los interruptores de posición de contacto mecánico en la automatización industrial se está estrechando, y surge la pregunta sobre la inutilidad de interruptores de posición de este tipo para construir sistemas de control automático.

Este último es causado por lo siguiente:

1. La complejidad del diseño del conjunto interruptor-interruptor, debido a la rigurosidad de los requisitos con respecto a los límites de fluctuaciones permisibles de una serie de parámetros, lo que provoca importantes dificultades en su fabricación y ajuste.

2. La criticidad relativamente alta de las características de precisión de este dispositivo a la influencia de factores desestabilizadores (desgaste de las superficies de contacto, aflojamiento de los sujetadores, desalineación de los elementos móviles, etc.).

Una serie de soluciones de diseño de mecanismos no se pueden implementar en absoluto basándose en interruptores de contacto mecánicos. Estos incluyen mecanismos que requieren altos niveles permitidos de velocidad y frecuencia de interruptores de movimiento.

Si la velocidad requerida de operación del interruptor de carretera puede reducirse debido a enlaces cinemáticos adicionales del mecanismo que, entre otras cosas, deterioran las características de calidad del sistema de control (en particular, los parámetros de precisión), entonces la frecuencia de operación permisible ( resolución) no puede verse incrementada por complicaciones estructurales.

Ver también: Instalación de finales de carrera e interruptores

En este caso, ¿cuál es la razón del uso generalizado del principio de contacto mecánico de la conmutación de posición? La respuesta a esta pregunta debe buscarse en dos aspectos: en los principios existentes de construcción de los sistemas de control automático y en las ventajas del circuito interruptor de trayectoria de contacto.

Ventajas de los interruptores de ruta de contacto

Los interruptores de contacto mecánico, generalmente implementados con una salida multicircuito, se caracterizan por las siguientes ventajas:

• alta relación de conmutación;

• alto poder de control específico (la relación entre el poder incluido y las dimensiones generales);

• universalidad, es decir, la capacidad de cambiar circuitos de corriente continua y alterna;

• amplia gama de voltajes incluidos;

• consumo de energía interna insignificante (pequeño valor de resistencia transitoria de los contactos en el estado cerrado);

• baja dependencia de la precisión y la estabilidad de la operación en los cambios en la potencia controlada.

Desventajas de los interruptores de ruta de contacto

El principio de contacto mecánico de estos dispositivos a menudo no permite cumplir con los crecientes requisitos de confiabilidad, durabilidad y precisión de los sistemas de automatización. Además, los interruptores de contacto mecánico son muy sensibles a los efectos de diversos factores climáticos (especialmente a bajas temperaturas).

Los interruptores de contacto mecánico se caracterizan por niveles permisibles limitados de velocidad de movimiento máxima y mínima del tope de conmutación, que están en el rango de 0,3 - 30 m / min, y el aumento de la velocidad del tope de conmutación por encima del nivel permisible conduce a una fuerte disminución. en durabilidad mecánica en el interruptor.

En tales interruptores, las desviaciones admisibles de la dirección de acción de la fuerza de conmutación con respecto al eje de la palanca son muy pequeñas, y excederlas conduce a daños mecánicos, especialmente en interruptores con barra de tracción delantera.

Para obtener características de salida de relé (características de control), se proporcionan dispositivos de resorte de activación en el diseño de dichos interruptores. El grado requerido de características de salida de relé se logra a costa de una reducción significativa en la durabilidad del interruptor debido a las grandes tensiones dinámicas que ocurren en el gatillo en el momento de la activación.

En los interruptores mecánicos de contacto momentáneo, el ancho del bucle de histéresis (diferencial de carrera) de la característica de salida alcanza un valor significativo, lo que es completamente inaceptable para una serie de procesos tecnológicos debido a un aumento improductivo en la duración del ciclo de procesamiento.

Reducir la diferencia en el recorrido de estos desviadores está relacionado con aumentar la complejidad de su diseño o aumentar su tamaño. Además, en algunos casos se requieren fuerzas mecánicas significativas para accionar interruptores de contacto mecánicos.

Ventajas y desventajas de los interruptores de proximidad.

Las circunstancias enumeradas anteriormente conducen a la necesidad de desarrollar dispositivos que carezcan de las desventajas mencionadas y que al mismo tiempo sean capaces de realizar funciones similares. Tales dispositivos son detectores de proximidad, cuyos beneficios incluyen:

• durabilidad significativa con alta confiabilidad y alta frecuencia de operación permitida;

• ausencia de esfuerzo mecánico en el accionamiento, baja sensibilidad a vibraciones, aceleraciones, etc.;

• sensibilidad insignificante de los parámetros a los cambios en una gama relativamente amplia de condiciones externas;

• mejorar las condiciones de los servicios operativos.

Debido al bajo nivel de retroalimentación del interruptor de proximidad, se logra una simplificación significativa de la construcción del interruptor de parada mientras se mantiene una alta estabilidad en el tiempo de las características de precisión. Además, la ausencia de contactos eléctricos y mecánicos garantiza la seguridad contra incendios y explosiones de estos dispositivos, lo que amplía significativamente el área de su posible aplicación.

Una de las desventajas significativas de los interruptores de límite sin contacto es la complejidad de implementar muchas modificaciones de diseño que se implementan fácilmente en los interruptores de límite de contacto mecánico.

Dispositivo de interruptor de proximidad

El principio de funcionamiento de los interruptores de trayectoria sin contacto estáticos de tipo paramétrico se basa en el uso de la distorsión del campo magnético o eléctrico creado por el elemento sensible cuando aparece un elemento de accionamiento en su área, como resultado de lo cual se produce un estado de desequilibrio. se produce en el circuito eléctrico del interruptor y se activa el dispositivo de salida.

Los interruptores de proximidad estáticos se fabrican con mayor frecuencia con un solo circuito de salida, y en algunos interruptores la activación va acompañada de la aparición de una señal en la salida (efecto de conmutación directo), en otros, de la desaparición (efecto de conmutación inverso), que es equivalente a los contactos de cierre y apertura de las trayectorias de contacto mecánico respectivamente.

Si hay un elemento amplificador en el circuito del interruptor de proximidad en modo relé, el parámetro de salida del elemento sensor puede estar en dependencia funcional continua del movimiento controlado.

Actualmente, se utilizan numerosas modificaciones de diseño de interruptores de viaje sin contacto, que difieren en el nivel de sensibilidad (el tamaño del espacio de trabajo), la ubicación de la ranura o el plano del elemento sensible en relación con el plano de montaje, la dirección de los cables conductores, el número de pasos del elemento sensor (para el diseño con ranuras), la profundidad de la ranura, la longitud de los cables de conexión, el nivel de la tensión de alimentación, la naturaleza de la protección contra influencias ambientales, etc.

Las posibilidades de utilizar interruptores de movimiento sin contacto están determinadas por los parámetros de sus características eléctricas y mecánicas.

Los parámetros eléctricos incluyen:

• la naturaleza de la señal de salida y el número de circuitos de salida;
• consumo y potencia de salida;
• forma de la señal de salida; coeficiente de conmutación para resistencia y voltaje (para interruptores tipo transformador);
• características de tiempo (tiempos de disparo y liberación) y frecuencia de disparo (resolución);
• los niveles y la forma de la tensión de alimentación, así como los límites permisibles de sus desviaciones.

Los parámetros de rendimiento mecánico incluyen:

• sensibilidad (tamaño del espacio de trabajo),
• dimensiones y dimensiones de conexión;
• características de precisión (errores mayores y adicionales) y diferencial de carrera;
• características de instalación (tipos de frenos de conmutación y cómo se instalan, el nivel de retroalimentación, cómo montar e instalar el interruptor);
• el nivel de protección contra el ruido.

Para obtener más información sobre el dispositivo de interruptor de proximidad y los interruptores, consulte aquí: Sensores sin contacto para la posición de mecanismos

Ivenski Yu. N.Interruptores de viaje sin contacto en la automatización industrial