Vergelijking van contact- en contactloze reisschakelaars

In de industriële automatisering worden schakelingen veel gebruikt reis (positie) schakelaars en schakelaars meerdere ontwerpen ontworpen om de positie van verschillende productiemechanismen te beheersen en gebaseerd op de transformatie van de beweging van deze mechanismen in een elektrisch signaal.

Positieschakelaars kunnen ook worden gebruikt om andere functies uit te voeren dan positieregeling van productiemechanismen, bijvoorbeeld regeling van rotatiehoek, niveau, gewichtsdruk, enz.

Richtingschakelaars zijn apparaten met een discrete actie die werken volgens het principe van toename, dat wil zeggen dat ze alleen reageren op een verandering in de positie van het gecontroleerde mechanisme. Het uitgangssignaal van de wegschakelaars is een dubbelzinnige functie van de beweging van het mechanisme vanuit een bepaalde beginpositie.

Soorten wegwissels

Afhankelijk van de principes van positioneel schakelen, is de schakelmethode onderverdeeld in:

• mechanisch contact gemaakt met schakelcontacten en contactgevoelige elementen;

• statisch contact (magnetomechanisch), waarvan het gevoelige element contactloos is en het schakelelement een contact is;

• statische contactloze, gevoelige en schakelende elementen waaruit contactloos is gemaakt.

In de contactaard van het "schakel-stop" -knooppunt, dat wil zeggen in de contactaard van de verbinding van het aandrijfelement (ingangsbesturingssignaal) met het gevoelige element, wordt dit knooppunt mechanisch genoemd, en in contactloos - statisch .

Afhankelijk van het ontwerp kunnen schakelaars worden gecombineerd of gescheiden. In het eerste geval zijn de gevoeligheids- en schakelelementen in één behuizing geplaatst en bouwkundig als één geheel uitgevoerd. In het tweede geval kan het gevoelige element zich op een afstand van enkele tientallen en honderden meters van de schakelaar bevinden.

De vervorming van het magnetische veld van de padschakelaar wordt bereikt door de parameters te wijzigen magnetisch circuit gevoelig element. Variabele parameters kunnen ook het actieve oppervlak en de grootte van de luchtspleet zijn magnetische permeabiliteit magnetisch circuit.

Momenteel wordt het toepassingsgebied van mechanische contactpositieschakelaars in de industriële automatisering kleiner en rijst de vraag of dergelijke positieschakelaars nutteloos zijn voor het bouwen van automatische besturingssystemen.

Dit laatste wordt veroorzaakt door het volgende:

1. De complexiteit van het ontwerp van de switch-stop-combinatie, vanwege de striktheid van de vereisten met betrekking tot de limieten van toegestane fluctuaties van een aantal parameters, wat aanzienlijke moeilijkheden veroorzaakt bij de vervaardiging en aanpassing ervan.

2. De relatief hoge kriticiteit van de nauwkeurigheidskenmerken van dit apparaat voor de invloed van destabiliserende factoren (slijtage van contactoppervlakken, loszittende bevestigingsmiddelen, verkeerde uitlijning van bewegende elementen, enz.).

Een aantal ontwerpoplossingen van mechanismen kan helemaal niet worden geïmplementeerd op basis van mechanische contactschakelaars. Deze omvatten mechanismen die hoge toegestane niveaus van snelheid en frequentie van bewegingsschakelaars vereisen.

Als de vereiste werksnelheid van de wegwissel kan worden verlaagd als gevolg van extra kinematische koppelingen van het mechanisme, die onder andere de kwaliteitskenmerken van het besturingssysteem verslechteren (in het bijzonder nauwkeurigheidsparameters), dan is de toegestane werkfrequentie ( resolutie) niet kan worden verhoogd door structurele complicaties.

Zie ook: Installatie van eindschakelaars en schakelaars

Wat is in dit geval de reden voor het wijdverbreide gebruik van het mechanische contactprincipe van positieschakeling? Het antwoord op deze vraag moet in twee aspecten worden gezocht: in de bestaande principes van constructie van automatische besturingssystemen en in de voordelen van het contactpadschakelcircuit.

Voordelen van contactwegschakelaars

Mechanische contactschakelaars, meestal uitgevoerd met een uitgang met meerdere circuits, onderscheiden zich door de volgende voordelen:

• hoge schakelverhouding;

• hoog specifiek stuurvermogen (de verhouding van het opgenomen vermogen tot de totale afmetingen);

• universaliteit, dat wil zeggen het vermogen om zowel gelijkstroom- als wisselstroomcircuits te schakelen;

• groot bereik van opgenomen spanningen;

• verwaarloosbaar intern energieverbruik (kleine waarde van voorbijgaande weerstand van de contacten in gesloten toestand);

• lage afhankelijkheid van nauwkeurigheid en stabiliteit van de werking van veranderingen in gecontroleerd vermogen.

Nadelen van contactwegschakelaars

Het principe van mechanisch contact van deze apparaten maakt het vaak niet mogelijk om te voldoen aan de verhoogde eisen voor betrouwbaarheid, duurzaamheid en nauwkeurigheid van automatiseringssystemen. Bovendien zijn mechanische contactschakelaars erg gevoelig voor de effecten van verschillende klimatologische factoren (vooral bij lage temperaturen).

Mechanische contactschakelaars worden gekenmerkt door beperkte toegestane niveaus van maximale en minimale bewegingssnelheid van de schakelstop, die in het bereik van 0,3 - 30 m / min liggen, en het verhogen van de snelheid van de schakelstop boven het toegestane niveau leidt tot een sterke afname in mechanische duurzaamheid op de schakelaar.

Bij dergelijke schakelaars zijn de toegestane afwijkingen van de werkingsrichting van de schakelkracht ten opzichte van de as van de hefboom zeer klein, en overschrijding ervan leidt tot mechanische schade, vooral bij schakelaars met een voorste trekstang.

Om relaisuitgangskarakteristieken (besturingskarakteristieken) te verkrijgen, zijn trekkerveerinrichtingen voorzien in het ontwerp van dergelijke schakelaars. De vereiste mate van relaisuitgangskarakteristieken wordt bereikt ten koste van een aanzienlijke vermindering van de levensduur van de schakelaar als gevolg van de grote dynamische spanningen die optreden in de trigger op het moment van activering.

In mechanische tijdelijke contactschakelaars bereikt de breedte van de hysteresislus (slagverschil) van de uitgangskarakteristiek een significante waarde, wat volkomen onaanvaardbaar is voor een aantal technologische processen vanwege een onproductieve toename van de duur van de verwerkingscyclus.

Het verkleinen van het verschil in de slag van deze derailleurs houdt verband met het vergroten van de complexiteit van hun ontwerp of het vergroten van hun omvang. Bovendien zijn in sommige gevallen aanzienlijke mechanische krachten vereist om mechanische contactschakelaars te bedienen.

Voor- en nadelen van naderingsschakelaars

De hierboven genoemde omstandigheden leiden tot de noodzaak om apparaten te ontwikkelen die verstoken zijn van de genoemde nadelen en tegelijkertijd in staat zijn vergelijkbare functies uit te voeren. Dergelijke apparaten zijn naderingsschakelaars, waarvan de voordelen zijn:

• aanzienlijke duurzaamheid met hoge betrouwbaarheid en hoge toegestane werkfrequentie;

• geen mechanische inspanning nodig bij het bedienen, lage gevoeligheid voor trillingen, acceleratie, etc.;

• onbeduidende gevoeligheid van parameters voor veranderingen in een relatief breed scala aan externe omstandigheden;

• verbetering van de voorwaarden van de operationele diensten.

Vanwege het lage feedbackniveau van de naderingsschakelaar wordt een aanzienlijke vereenvoudiging van de constructie van de stopschakelaar bereikt, terwijl een hoge stabiliteit in de tijd van de nauwkeurigheidskarakteristieken behouden blijft. Bovendien zorgt de afwezigheid van elektrische en mechanische contacten voor brand- en explosieveiligheid van deze apparaten, wat het toepassingsgebied aanzienlijk uitbreidt.

Een van de belangrijke nadelen van contactloze eindschakelaars is de complexiteit van het implementeren van vele ontwerpwijzigingen die eenvoudig kunnen worden geïmplementeerd in mechanische contacteindschakelaars.

Naderingsschakelaar apparaat

Het werkingsprincipe van statische contactloze padschakelaars van het parametrische type is gebaseerd op het gebruik van vervorming van het magnetische of elektrische veld dat door het gevoelige element wordt gecreëerd wanneer een aandrijfelement in zijn gebied verschijnt, waardoor een ongebalanceerde toestand treedt op in het elektrische circuit van de schakelaar en het uitvoerapparaat wordt geactiveerd.

Statische naderingsschakelaars worden meestal gemaakt met een enkel uitgangscircuit, en bij sommige schakelaars gaat de bediening gepaard met het verschijnen van een signaal aan de uitgang (direct schakeleffect), in andere - door verdwijning (omgekeerd schakeleffect), wat equivalent is naar respectievelijk het sluiten en het openen van de mechanische contactbanen.

Als er een versterkend element is in het relaismodus-naderingsschakelaarcircuit, kan de uitgangsparameter van het detectie-element continu functioneel afhankelijk zijn van de bestuurde beweging.

Momenteel worden talloze ontwerpwijzigingen van contactloze reisschakelaars gebruikt, die verschillen in het gevoeligheidsniveau (de grootte van de werkopening), de locatie van de sleuf of het vlak van het gevoelige element ten opzichte van het montagevlak, de richting van de geleidingsdraden, het aantal stappen van het sensorelement (bij uitvoering met sleuven), de diepte van de sleuf, de lengte van de aansluitdraden, de hoogte van de voedingsspanning, de aard van de bescherming tegen omgevingsinvloeden, enz.

De mogelijkheden van het gebruik van contactloze bewegingsschakelaars worden bepaald door de parameters van hun elektrische en mechanische eigenschappen.

Elektrische parameters zijn onder meer:

• de aard van het uitgangssignaal en het aantal uitgangscircuits;
• verbruik en uitgangsvermogen;
• vorm van het uitgangssignaal; schakelcoëfficiënt voor weerstand en spanning (voor schakelaars van het transformatortype);
• timingkarakteristieken (trigger- en releasetijden) en schietfrequentie (resolutie);
• de niveaus en vorm van de voedingsspanning, evenals de toegestane limieten van hun afwijkingen.

Mechanische prestatieparameters omvatten:

• gevoeligheid (grootte van werkopening),
• afmetingen en aansluitmaten;
• nauwkeurigheidskenmerken (grote en aanvullende fouten) en slagverschil;
• installatiekenmerken (soorten schakelremmen en hoe ze zijn geïnstalleerd, het niveau van feedback, hoe de schakelaar te monteren en te installeren);
• het geluidsbeschermingsniveau.

Zie hier voor meer informatie over het naderingsschakelaarapparaat en de schakelaars: Contactloze sensoren voor de positie van mechanismen

Ivenski Yu.N.Contactloze reisschakelaars in industriële automatisering