Nekontaktiniai mechanizmų padėties jutikliai

Šiame straipsnyje kalbėsime apie mechanizmų padėties jutiklius. Iš esmės pagrindinė bet kurio jutiklio funkcija yra duoti signalą, kai įvyksta konkretus įvykis. Tai yra, kai įvyksta paleidimo įvykis, jutiklis įjungiamas ir generuoja signalą, kuris gali būti analoginis arba diskretinis, skaitmeninis.

Ribiniai jutikliai buvo naudojami kaip padėties jutikliai daugelį dešimtmečių. jungikliai. Jie susideda iš elektrinių kontaktų, kurie mechaniškai atsidaro arba užsidaro, kai koks nors kintamasis (padėtis) pasiekia tam tikrą vertę. Įvairių tipų galiniai jungikliai yra svarbi daugelio valdymo sistemų dalis, nuo kurių priklauso jų patikimumas. tokiuose jutikliuose yra judančių mechaninių elementų, kurių ištekliai yra riboti.

Ribiniai jungikliai šiuo metu aktyviai keičiami įvairiais artumo jutikliais. Dažniausiai šių tipų artumo jutikliai: indukciniai, generatoriai, magnetoherkonas ir fotoelektronika. Šie jutikliai neturi mechaninio kontakto su judančiu objektu, kurio padėtis yra stebima.

Nekontaktiniai padėties jutikliai užtikrina didelį mechanizmo įjungimo greitį ir dažnį. Tam tikras šių jutiklių trūkumas yra priklausomybė, jų tikslumas nuo maitinimo įtampos ir temperatūros pokyčių. Atsižvelgiant į reikalavimus, šių įrenginių išvesties įrenginys gali būti toks bekontaktis loginis elementasir elektros relė.

Tiksliosiose elektrinių pavarų stabdymo schemose artumo jutikliai gali būti naudojami tiek perjungti žemyn, tiek galutinai sustabdyti.

Šiandien rinkoje yra daugybė jutiklių tipų, tačiau šiame straipsnyje mes pabrėžsime temą tiesiogiai indukciniai padėties jutikliai, nes daugiau nei 80% atvejų indukciniai jutikliai tarnauja kaip mechanizmų padėties jutikliai.

Indukcinis jutiklis suveikia, kai metalas artėja prie jo paleidimo zonos. Dėl šios priežasties indukciniai padėties jutikliai dar vadinami buvimo jutikliais, artumo jutikliais arba tiesiog indukciniais jungikliais.

Dabar panagrinėkime indukcinio jutiklio veikimo principą. Kaip minėta aukščiau, kai metalas yra pakankamai arti paleidimo zonos, jutiklis įjungiamas. Šis reiškinys susideda iš dalyvaujančiųjų sąveikos induktoriai prie jo artėjant metalui, kuris smarkiai pakeičia ritės magnetinio lauko dydį, dėl kurio įsijungia jutiklis, jis suveikia, jo išvestyje pasirodo atitinkamas signalas.

Elektroninėje prietaiso dalyje yra valdymo grandinė, kuri savo ruožtu valdo relės arba tranzistoriaus jungiklį. Jį sudaro šios dalys:

• Generatorius, sukuriantis elektromagnetinį lauką, reikalingą sąveikai su objektu.

• Schmitt trigeris, užtikrinantis perjungimo histerezę.

• Stiprintuvas, skirtas padidinti signalo amplitudę, kad jis pasiektų reikiamą įjungimo vertę.

• LED indikatorius, informuojantis apie jungiklio būseną. Ji taip pat užtikrina našumo stebėjimą ir konfigūraciją.

• Junginys, apsaugantis nuo kietųjų dalelių ir vandens prasiskverbimo.

• Korpusas jutiklio tvirtinimui ir apsaugai nuo įvairių mechaninių poveikių.Pagamintas iš žalvario arba poliamido ir apdailintas tvirtinimo detalėmis.

Indukciniai padėties davikliai plačiai naudojami pramoninės automatikos sistemose, kur reikia periodiškai arba nuolat nustatyti kokios nors mechanizmo dalies padėtį. Jutiklis generuoja signalą, kuris siunčiamas į diską. Kaip vykdomasis mechanizmas gali veikti starteris, valdiklis, relė, dažnio keitiklis ir kt. Svarbiausia, kad jutiklio parametrai atitiktų pavaros parametrus pagal įtampą ir srovę.

Dauguma jutiklių nėra maitinimo įrenginiai, tai pirmiausia signaliniai įrenginiai, todėl pats jutiklis, kaip taisyklė, nieko galingo neperjungia, o tik valdo, duoda valdymo signalą, veikia kaip veiksmo inicijavimo įrenginys, kurį jau galima prijungti. į maitinimo perjungimą.

Šiuolaikiniai indukciniai padėties jutikliai dažniausiai būna dviejų plastikinių arba metalinių korpusų variantų: stačiakampio arba cilindrinio. Apvalaus skerspjūvio jutiklio skersmuo gali būti nuo 4 iki 30 mm, tačiau dažniausiai naudojami 18 ir 12 mm skersmenys.

Kai jutiklis montuojamas ant įrangos, tarp metalinės plokštės ir jutiklio įjungimo zonos nustatomas tarpas, paprastai šis atstumas neviršija jutiklio skersmens ir, kaip taisyklė, yra 2-3 kartus mažesnis nei jo skersmuo.

Pagal prijungimo būdą indukciniai padėties jutikliai gali būti dviejų, trijų, keturių ir penkių laidų.

Dviejų laidų tiesiogiai perjunkite apkrovą, pvz starterio ritėty jie veikia kaip įprastas jungiklis. Dviejų laidų jutikliams reikalingas atsparumas apkrovai, todėl jie ne visada tinka kaip patikimas įrankis, tačiau nepraranda savo aktualumo.

Paprasčiausiai apkrova jungiama nuosekliai su jutikliu, jei naudojama pastovi įtampa, tai svarbu stebėti poliškumą, jei kintamasis poliškumas nesvarbus, svarbiausia yra perjungiama galia ir srovė.

Trijų laidų jutikliai turi trečią laidą, kuris maitina patį jutiklį, ir tai yra populiariausias sprendimas. Keturių ir penkių laidų jutikliai turi tranzistorių arba relinius išėjimus apkrovai prijungti, o penktasis laidas leidžia pasirinkti jutiklio veikimo režimą, pradinę išėjimų būseną.

Kadangi išėjimai gali būti ir reliniai, ir tranzistoriniai, jutikliai atitinkamai skirstomi į tris tipus pagal išėjimų įrenginį: relė, npn ir pnp.

Jutikliai su relės išėjimu

Jutiklis su reliniu išėjimu turi galvaninę maitinimo grandinės izoliaciją nuo įtrauktos grandinės. Jis perjungia vieną laidą, o įtampa perjungiamoje grandinėje nėra ypač svarbi. Kadangi jutiklio maitinimo grandinė yra galvaniškai izoliuota, tai galima laikyti relinio jutiklio pranašumu. Šio tipo jutikliai paprastai yra dideli.

Jutikliai su pnp tranzistoriaus išėjimu

Jutiklio išėjime yra pnp tranzistorius, kuris komutuoja teigiamą laidą su apkrova. Apkrova yra prijungta prie išvesties pnp tranzistoriaus kolektoriaus grandinės, kuri yra nuolat prijungta prie neigiamo per antrąjį laidą.

Jutikliai su npn tranzistoriaus išėjimu

Jutiklio išėjime yra NPN tranzistorius, kuris komutuoja neigiamą laidą su apkrova. Prie išėjimo npn tranzistoriaus kolektoriaus grandinės yra prijungta apkrova, kuri antruoju laidu nuolat prijungta prie teigiamo laido.

Pagal pradinę išėjimų būseną indukciniai padėties jutikliai gali būti normaliai uždari arba normaliai atviri kontaktai. Pradinė būsena reiškia, kad ši būsena yra tuo metu, kai jutiklis dar nėra suaktyvintas, tai yra, jis nėra aktyvuotas.

Jei išvesties kontaktai paprastai yra uždaryti, tada apkrova jungiama tuščiosios eigos metu, jei normaliai atidaryta, tada, kol jutiklis neįsijungs, apkrova bus nutraukta ir pavara (pvz., kontaktorius) nebus tiekiama. Paprastai uždari kontaktai žymimi anglišku formatu – N.C. (Įprastai uždaryta), Įprastai atidaryta – N.O. (Paprastai atidarytas).

Taigi jutikliai su tranzistoriniais išėjimais yra keturių tipų: dviejų tipų pagal laidumą (pnp arba npn) ir dviejų tipų pagal pradinę išėjimų būseną. Taip pat gali būti delsimas įjungiant arba išjungiant.

Priklausomai nuo pavaros tipo, kuris yra prijungtas prie jutiklio, taip pat nuo maitinimo būdo, jutiklio logika gali būti teigiama arba neigiama. Taip yra dėl įtampos lygio, kuris aktyvuoja įrenginio įvestį.

Jei įėjimas aktyvuojamas, kai neigiamas pavaros laidas yra prijungtas prie žemės, prie minuso, tai logika vadinama neigiama, tokia jungtis būdinga jutikliams su npn tipo tranzistorių išėjimais.

Teigiama logika atitinka pavaros teigiamo laido prijungimą prie teigiamo maitinimo šaltinio, kai jis įjungtas, ši logika būdinga jutikliams su pnp tranzistoriaus išėjimais. Dažniausiai yra teigiama mechanizmų padėties indukcinių jutiklių veikimo logika.

Senesni dažniausiai naudojami indukcinių padėties jutiklių tipai

Indukciniai padėties jutikliai IKV-22

Indukciniai jutikliai IKV-22. Šių jutiklių veikimas pagrįstas ritių su plienine šerdimi indukcinės varžos keitimo principu, kai keičiasi oro tarpas magnetinėje grandinėje.

Magnetinė grandinė su dviem ritėmis sumontuota ant plieninės plokštės, uždaryta plastikiniu dangteliu. Du MBGP kondensatoriai (vienas 15 μF, 200 V, kitas 10 μF, 400 V) yra pritvirtinti prie plokštės iš apačios. Kondensatoriai uždengti dangteliu. Kabelis prijungiamas per sandariklį. Ant mechanizmo sumontuotas magnetinis šuntas, kurio matmenys turi būti ne mažesni: storis 2 mm, plotis 80 mm, ilgis 140 mm. Oro tarpas tarp magnetinės grandinės ir šunto yra 6 ± 4 mm.

Išėjimo relė paprastai įjungiama ir išjungiama tuo momentu, kai magnetinis šuntas praeina per jutiklį, kai dėl ritės indukcinės varžos pasikeitimo atsiranda srovės rezonansas ir srovė per relės ritę krenta. Šios relės: tipo MKU-48, 12 V kintamoji srovė, imama srovė ne didesnė kaip 0,45 A, kritimo srovė ne mažesnė kaip 0,1 A.Jutiklio grandinės maitinimo įtampa yra 24 V kintamosios srovės relė.

Indukciniai padėties jutikliai ID-5

Metalurgijos dirbtuvėse naudojami ID-5 tipo indukciniai jutikliai, skirti dirbti esant aplinkos temperatūrai iki + 80 ° C ir drėgmei iki 100%. Laidžios dulkės ir apnašos yra priimtinos. Su jutikliu naudojamas UID-10 tipo puslaidininkinis išvesties stiprintuvas. Stiprintuvo išėjimo galios (25 W) pakanka įjungti plačiai paplitusias REV-800 reles, kontaktorius KP21, MK-1 ir kt.

Oro tarpas tarp jutiklio ir stebimo feromagnetinio objekto gali būti iki 30 mm. ID-5 jutiklio matmenys 187x170x70 mm, maitinimo įtampa 220 V ± 15%, 50 Hz.

Mažo dydžio BSP bekontakčiai jungikliai

Metalo pjovimo staklėse naudojami nedideli judesio jungikliai BSP-2 (su nekontaktiniu išėjimu, į loginį elementą) ir BRP (su išėjimu į relę PE-21, 24 V, 16 Ohm).

BSP-2 jungiklis susideda iš diferencialinio transformatoriaus jutiklio ir puslaidininkinio paleidimo. Pirmosios jutiklio ritės magnetinę sistemą judina plieninė plokštė, o antra ritė yra manipuliuojama, kai ji juda per savo magnetinę sistemą, prijungtą prie plokščiosios armatūros mechanizmo. Ritės įjungiamos priešinga kryptimi.

Jei armatūra yra virš jutiklio, ritių indukcinės varžos yra lygios, o diferencialinio transformatoriaus jutiklio išėjimas yra lygus nuliui. Tokiu atveju trigerio išėjime atsiranda ne mažesnė kaip 2,5 V įtampa, kurios pakanka loginiam elementui veikti.

Jei virš jutiklio nėra armatūros, trigeriui įjungiama įtampa, kuri grąžina jį į pradinę būseną. Tada jungiklio išėjimo signalas yra lygus nuliui.

BRP jungiklio veikimo principas daugeliu atžvilgių panašus į BSP-2.Dėžutės viduje sumontuotas indukcinis jutiklis (pagal diferencialo transformatoriaus grandinę), trigeris ir stiprintuvas. Antrinės ritės su skirtingu apsisukimų skaičiumi įjungiamos priešinga kryptimi. Armatūrai persidengus su jutiklio magnetine sistema, signalas mažėja ir pakeitus fazę įjungiamas trigeris ir įsijungia išorinė išėjimo relė (PE-21, 24 V, 16 Ohm).

Prie mechanizmo pritvirtinto inkaro matmenys yra 80x15x3 mm. Tarpas tarp inkaro ir jutiklio yra 4 mm. Vardiniu režimu jungiklių tikslumas yra ± 0,5 mm, įjungimo skirtumas ne didesnis kaip 5 mm. At. maitinimo įtampos ir temperatūros svyravimai, BSP-2 ir BRP jungiklių paklaida gali siekti ± (2,5-f-3,0) mm.

Aukšto dažnio indukciniai jutikliai VKB

Metalo pjovimo staklių automatizavimui taip pat naudojami didelio tikslumo indukciniai VKB tipo jutikliai su U formos arba plokščia armatūra. Įmontuoto transformatoriaus poliai sudaro atvirą elektromagnetinę sistemą. Darbinis oro tarpas 0,1-0,15 mm.

Transformatoriaus antrinės apvijos išėjimo įtampa tiekiama į diferencialinio matavimo grandinę, o po to į tranzistoriaus stiprintuvą. Bendra jutiklio paklaida su temperatūros svyravimais nuo 5 iki 40 ° C ir įtampa nuo 85 iki 110% vardinės vertės yra ± (0,064-0,15) mm, atsako skirtumas neviršija 0,4 mm. Maksimalus mechanizmo judėjimo greitis yra 10 m / mm. Jutiklio matmenys 62x34x24 mm. Maitinimo įtampa 12 V.

Specialių tipų tiksliųjų indukcinių jutiklių, skirtų metalo pjovimo staklėms su diferencine grandine, paklaida yra mažesnė nei ± 0,01 mm.Tokiuose jutikliuose yra VPB12 tipo nekontaktinis judesio jungiklis, susidedantis iš jutiklio bloko elektroniniame bloke. Jutiklio bloką sudaro indukcinis darbo jutiklis, indukcinis kompensavimo jutiklis ir spausdintinės plokštės. Sumontuotas mechanizmas: valdymo ferito elementas. Maitinimo įtampa 12 V DC. Maksimalus ekspozicijos atstumas yra ne didesnis kaip 0,12 mm. Prie jutiklio išvesties galima prijungti RPU-0 tipo relę. Didžiausia išvesties įrenginio apkrovos srovė yra 0,16 A.

Generatoriaus padėties jutikliai

Šio tipo jutikliai yra kompaktiški ir labai tikslūs. KVD-6M ir KVD-25 serijų (su lizdais), KVP-8 ir KVP-16 (orlaivių) jutiklių generatoriai pasitvirtino. Jie tinkami naudoti esant didelėms drėgmės ir dulkių koncentracijoms. Jutiklio tranzistoriaus grandinės elementai (generatorius ir gaidukas) yra korpuse, pagamintame iš smūgiams atsparaus polistirolo. Sandarinimas atliekamas šaltai kietėjančiu mišiniu. Darbinės temperatūros diapazonas yra nuo -30 iki +50 °C.

HPC jutiklis generuoja atskirą signalą, kai metalinė plokštelė („vėliava“) praeina pro angą, todėl nutrūksta gaiduko generavimas ir perjungimas. Angos plotis yra 6 mm jutikliui KVD-6M ir 25 mm jutikliui KVD-25.

KVP-8 ir KVP-16 jutikliai aktyvuojami, kai metalinė plokštelė praeina pro juos atitinkamai ne didesniu kaip 8 ir 16 mm atstumu.