Interruptores de movimiento sin contacto
Los interruptores de viaje sin contacto (transductores de riel que funcionan sin la acción mecánica del limitador en movimiento) se utilizan en circuitos de control para accionamientos eléctricos de máquinas, mecanismos y máquinas. Los interruptores de sensor están diseñados para conmutar circuitos de control a través de relés electromagnéticos o elementos lógicos sin contacto, que se lleva a cabo bajo la influencia del elemento de control.
Clasificación de los interruptores de proximidad
Los interruptores de viaje sin contacto se pueden clasificar según: método de acción sobre el elemento sensible, principio físico de funcionamiento del convertidor, diseño, clase de precisión, grado de protección.
De acuerdo con el método de influencia del elemento sensible, los interruptores de viaje sin contacto se pueden dividir en interruptores mecánicos y paramétricos.
En los interruptores del primer tipo, el elemento de control actúa mecánicamente directamente sobre el accionamiento primario del interruptor de límite sin contacto, que interactúa sin contacto con el elemento sensor.En los interruptores del segundo tipo, dependiendo de la posición del elemento de control, que no está conectado mecánicamente al interruptor de proximidad, se cambia un parámetro físico del transductor. Un cierto valor de este parámetro cambia el estado del elemento de relé.
La clasificación de los interruptores de viaje sin contacto según el principio físico de funcionamiento del convertidor incluye los siguientes tipos:
Interruptores inductivos basados en el cambio inductancia, inductancia mutua, así como interruptores inductivos.
Actualmente, la mayoría de los interruptores de viaje sin contacto en el mercado son aparato inductivo.
A su vez, los convertidores de interruptores de proximidad inductivos se pueden construir de acuerdo con los siguientes esquemas: resonante, autogenerador, diferencial, puente, conversión directa.
Interruptores inductivos magnéticos que se basan en los siguientes principios: efecto Hall, magnetoresistor, magnetodiodo, magnetotiristor, interruptor de láminas.
Interruptores capacitivos: con área de placa variable, con espacio entre placas variable, con constante dieléctrica variable del espacio entre placas.
Interruptores fotoeléctricos con elementos: fotodiodo, fototransistor, fotorresistencia, fototiristor.
Interruptores fotovoltaicos e interruptores de haz adyacente, en los que se pueden utilizar rayos de diferente naturaleza física, por ejemplo, radiación radiactiva, junto con rayos de luz visible.
Por diseño, los interruptores de límite sin contacto se dividen en: ranura, anillo (medio anillo), plano, extremo, interruptores con accionamiento mecánico, interruptores de elementos múltiples.
La división de los interruptores de fin de carrera sin contacto en versiones finales y planas es algo condicional, ya que el movimiento del elemento de control con respecto a la superficie sensible puede, para algunos tipos de interruptores de fin de carrera sin contacto, tener lugar tanto en planos paralelos como perpendiculares. En este caso, se puede tomar como base su uso preferente.
Los interruptores de movimiento sin contacto de clase de precisión (el valor del error básico) se dividen en bajo (aproximadamente ± 0,5 mm o más), medio [aproximadamente ± (0,05-0,5) mm], aumentado [aproximadamente ± (0,005-0,05) mm] y precisión alta (aproximadamente ± 0,005 mm o menos).
Los interruptores de límite sin contacto pueden tener diferentes grados de protección contra la entrada de cuerpos extraños y la entrada de agua en el dispositivo. Las características del grado de protección de los sensores de proximidad y la clasificación relacionada con el grado de protección corresponden a las características y clasificación aceptadas en el país y en el extranjero para equipos eléctricos y dispositivos eléctricos con un voltaje de hasta 1000 V.
Características técnicas de los interruptores de proximidad
Las características técnicas de los interruptores de viaje sin contacto incluyen características precisas (metrológicas), velocidad, características eléctricas, dimensiones y peso total y de instalación, condiciones de operación nominales y permitidas, indicadores de confiabilidad, precio, etc.
Una de las principales características de los interruptores de viaje sin contacto, que afecta directamente a su construcción y a otras características técnicas, está determinada por la disposición geométrica del elemento de control en relación con la superficie sensible durante la operación... Para interruptores de proximidad en un plano, la característica principal se toma como la holgura de trabajo: la distancia entre la superficie sensible del interruptor y el elemento de control en el que opera el interruptor. La principal característica del final de carrera es la distancia máxima de influencia, es decir la distancia máxima entre la superficie sensible del interruptor y el elemento de control a la que es posible un cambio en su estado de conmutación. La característica principal de los interruptores de ranura y de anillo es el ancho de la ranura y el diámetro interior del anillo respectivamente de estos interruptores.
Las características de precisión de los interruptores de viaje sin contacto incluyen el error básico, errores adicionales por cambios en la temperatura ambiente y cambios en el voltaje de suministro, y el error total máximo. Las características de precisión de los interruptores de viaje sin contacto también incluyen el diferencial de viaje, es decir, la diferencia entre la coordenada del punto de actuación de la carrera sin contacto del interruptor y la coordenada del punto de su desconexión cuando el elemento de control se mueve en la dirección opuesta.
Velocidad (tiempo de respuesta) del interruptor de proximidad: este es el tiempo entre el momento de establecimiento de la coordenada de trabajo y el momento de alcanzar el valor de voltaje estacionario en la salida del interruptor de límite sin contacto.Conociendo la magnitud de la velocidad del interruptor de viaje sin contacto, es posible determinar los errores dinámicos en la operación de los interruptores de viaje sin contacto cuando cambia la velocidad de movimiento del elemento de control.
Las características eléctricas de los interruptores de proximidad incluyen los parámetros requeridos de la fuente de alimentación (fuente de alimentación) y las características de carga. Los parámetros de la red de suministro incluyen: tipo de corriente (continua, alterna), voltaje de suministro y sus desviaciones permitidas, nivel de ondas, potencia consumida por un interruptor de proximidad o consumo de corriente, frecuencia de la red (para corriente alterna). Las características de carga de los interruptores de viaje sin contacto son el tipo de carga (relé, chip, etc.). la tensión de salida, la potencia o la corriente extraída de la carga.
Los indicadores de confiabilidad y durabilidad de los interruptores de límite sin contacto incluyen, en primer lugar: la probabilidad de operación sin problemas durante un cierto período de operación o para una cierta cantidad de operaciones y la vida útil de un interruptor de límite sin contacto.
Los parámetros más importantes también deben incluir las dimensiones generales y de montaje de los interruptores de movimiento sin contacto.
Requisitos para los interruptores de proximidad
Uno de los requisitos más importantes para los interruptores de límite es el requisito de una alta confiabilidad de su operación. En comparación con otros equipos eléctricos, incluidos los electrónicos, los interruptores de final de carrera funcionan en las condiciones más difíciles, porque están ubicados directamente en las áreas de trabajo de las máquinas de proceso, donde existe una amplia gama de temperaturas, vibraciones y choques, fuertes campos electromagnéticos, contaminación por chips y diferentes líquidos son posibles.
Es posible que se requiera que los interruptores de límite operen a altas frecuencias de operación a altas velocidades de movimiento de los controles.
Los datos técnicos de los finales de carrera de contacto no siempre permiten cumplir los requisitos. Esto es especialmente característico de los equipos de procesos automatizados con equipos eléctricos complejos que contienen un gran número interruptores de límite de contactocomo líneas de máquinas automáticas, transportadores de empuje superior y otros sistemas de transporte ramificados, equipos de fundición y metalúrgicos, etc. Esto también se aplica a los equipos pesados con un gran número de operaciones por unidad de tiempo, como los equipos de forja y prensa.
En muchos de los casos anteriores, cuando se utilizan finales de carrera de contacto, es imposible asegurar una fiabilidad aceptable del funcionamiento de los equipos tecnológicos automatizados, y además, estos interruptores deben ser reemplazados periódicamente en los equipos de trabajo debido a su corta vida útil en relación con el número total de operaciones.
Como regla general, los interruptores de proximidad son altamente confiables, capaces de operar a una alta frecuencia de operaciones y tienen una larga vida útil en términos del número total de operaciones. Una ventaja importante de los interruptores de movimiento sin contacto es que su fiabilidad (la probabilidad de funcionamiento sin problemas durante un cierto período) es prácticamente independiente de la frecuencia de las operaciones.
El aumento de la confiabilidad del equipo cuando se usan interruptores de viaje sin contacto también se ve facilitado por el hecho de que los interruptores de viaje sin contacto solo se pueden encender cuando sea necesario.En el caso de utilizar finales de carrera de los contactos, la conmutación de los contactos se produce con cada pulsación de la leva, independientemente de que estos contactos estén o no conectados al circuito eléctrico.
Algunos requisitos para los interruptores de proximidad también se deben a las condiciones de funcionamiento.
Las principales condiciones ambientales a tener en cuenta suelen ser la tensión de alimentación de CA y la temperatura ambiente. Dentro de los límites especificados de cambios en las condiciones externas, los interruptores de límite sin contacto deben mantener la operabilidad y la precisión requerida. El funcionamiento de los interruptores no debe verse afectado significativamente por la humedad del aire circundante, así como por la altitud sobre el nivel del mar dentro de los límites aceptados para los interruptores de fin de carrera.
Los requisitos que se suelen imponer a los interruptores de viaje sin contacto son la capacidad de ocupar cualquier posición de trabajo en el espacio y la ausencia de influencia del material base sobre el que se instalan y de los cuerpos metálicos en contacto con el cuerpo del sin contacto. viajar. El funcionamiento de los sensores de proximidad no debe verse afectado por vibraciones y golpes, así como por la penetración de aceite, emulsión, agua, polvo.
La frecuencia de actuación más alta de los interruptores de viaje sin contacto cuando se utilizan como relé electromagnético de carga puede alcanzar prácticamente las 120 operaciones por minuto. Si se utilizan dispositivos electrónicos como carga de los interruptores de proximidad, la frecuencia de funcionamiento del sistema puede ser significativamente mayor.
Interruptores de proximidad del generador
El principio de funcionamiento de los interruptores de viaje del generador sin contacto se basa en cambios en los parámetros del circuito oscilante del generador bajo influencia externa. Dicho parámetro cambiante que convierte el movimiento del elemento de control en una señal eléctrica cambiante suele ser la inductancia o capacitancia del circuito oscilante o la inductancia mutua entre las bobinas del circuito. En los finales de carrera sin contacto con generador inductivo de tipo final, el elemento de control, que es una placa conductora, introduce, cuando se acerca, una perturbación en el campo electromagnético de alta frecuencia creado por la bobina inductiva del circuito oscilador.
Al mismo tiempo en el elemento de control, corrientes de Foucaultcreando su propio campo electromagnético. Campo electromagnetico Las corrientes de Foucault tienen el efecto opuesto en la bobina del convertidor, provocando cambios en la resistencia activa y reactiva en el mismo y, por lo tanto, un cambio en la señal de salida del oscilador en frecuencia y amplitud de los valores iniciales correspondientes a una distancia significativa de el elemento de control a los valores de estos parámetros correspondientes en esa posición del elemento de control en la que se produce un cambio brusco de estado, el dispositivo de umbral. Este cambio en la señal de salida del oscilador es finalmente detectado por el variador.
La señal de salida del oscilador es una fluctuación de voltaje con una frecuencia de varios cientos de kilohercios. A la salida del dispositivo de umbral, esta señal debe llegar unipolar. Por lo tanto, se conecta un rectificador entre el generador y el dispositivo de umbral.
Interruptores de proximidad BVK-24
Interruptores de proximidad tipo ranura generalizados con amplificadores de transistores que funcionan en modo generador. En la Fig. 1, y muestra una vista general del interruptor tipo BVK-24. Su circuito magnético, ubicado en la caja 4, consta de dos núcleos de ferrita 1 y 2 con un entrehierro de 5-6 mm de ancho entre ellos. En el núcleo 1 hay un devanado primario wk y un devanado de retroalimentación positiva wp.c, en el núcleo 2 hay un devanado de retroalimentación negativa wо.s. Tal circuito magnético elimina la influencia de campos magnéticos externos. Las bobinas de retroalimentación están conectadas en serie, opuestas. Como elemento de conmutación, se utiliza un pétalo de aluminio (placa) 3 con un grosor de hasta 3 mm, que se puede mover en la ranura (en el espacio de aire) del sistema magnético del sensor.
Interruptor de movimiento sin contacto BVK -24: a — vista general; b - diagrama esquemático eléctrico
Si el pétalo está fuera del núcleo, entonces la diferencia entre los voltajes inducidos en los devanados wpc y wo.c será positiva, el transistor VT1 se cierra y la generación de oscilaciones constantes en el circuito wc — C3 (Fig. 1, b ) no se produce. Cuando se introduce un pétalo en la ranura del sensor, la conexión entre las bobinas wk y wо.c se debilita (por lo tanto, el pétalo también se llama pantalla), se aplica un voltaje negativo a la base del transistor VT1 y se abre. En el circuito wk — C3 se genera y corriente alterna, que induce un EMF en la bobina wp.c en el circuito principal del transistor. En el circuito base del transistor VT1, se detecta el componente variable de la corriente base. El transistor se abre, haciendo que el relé K
Para estabilizar el funcionamiento del transistor con fluctuaciones de temperatura y voltaje, se utiliza un divisor de voltaje no lineal, que consta de un elemento lineal — R1, un termistor semiconductor R2 y un diodo VD2.
El error de respuesta es de 1-1,3 mm. La tensión de alimentación del interruptor BVK-24 es de 24 V.
Diagrama de circuito del interruptor sin contacto BVK
Esquema de conmutación secuencial de dos interruptores sin contacto BVK
Esquema de conexión en paralelo de dos interruptores sin contacto BVK.
Interruptores sin contacto KVD
Los interruptores de final de carrera sin contacto del tipo KVD están diseñados para conmutar circuitos eléctricos de control y señalización durante la automatización de varios sistemas. El circuito incluye un oscilador y un disparador de transistor. Cuando se introduce una placa de metal en el espacio de operación, se produce una disminución en el coeficiente de realimentación, provocando una falla en la generación, el gatillo salta y se abre un transistor de salida normalmente cerrado, lo que activa un relé o elemento lógico. Tensión de alimentación — 12 o 24 V
Finales de carrera sin contacto BTB
Los interruptores BTB están diseñados para conmutar circuitos de control por medio de relés o elementos coincidentes de elementos lógicos sin contacto. Los interruptores cambian el estado de conmutación (acción) cuando se acercan al elemento sensible del elemento de control de acero estructural. Los interruptores funcionan según el principio de un generador controlado, la conmutación se produce al acercarse al elemento sensible de la parte controlada o elemento de control hecho de acero estructural.
Todos los interruptores están equipados con circuitos de protección contra inversión de polaridad de la tensión de alimentación y sobretensión al desconectar cargas inductivas. Los interruptores BTP 103-24, BTP 211-24-01 y BTP 301-24, además de los esquemas de protección anteriores, están equipados con un circuito de protección contra sobrecarga y cortocircuito en la cadena de carga. Tensión de alimentación de los interruptores BTB: 24 V.