Comparação de interruptores de deslocamento com e sem contato

Na automação industrial, os circuitos são amplamente utilizados interruptores e interruptores de deslocamento (posição) múltiplos projetos projetados para controlar a posição de vários mecanismos de produção e com base na transformação do movimento desses mecanismos em um sinal elétrico.

As chaves de posição também podem ser usadas para executar outras funções além do controle de posição dos mecanismos de produção, por exemplo, controle do ângulo de rotação, nível, pressão do peso, etc.

Os interruptores de direção são dispositivos de ação discreta, que funcionam segundo o princípio do aumento, ou seja, reagem apenas a uma mudança na posição do mecanismo controlado. O sinal de saída das chaves de direção é uma função ambígua do movimento do mecanismo a partir de uma determinada posição inicial.

Tipos de interruptores de estrada

Dependendo dos princípios da comutação posicional, o método de comutação é subdividido em:

• contato mecânico feito com contatos de comutação e elementos sensíveis ao contato;

• contato estático (magnetomecânico), cujo elemento sensível é sem contato e o elemento de comutação é um contato;

• elementos estáticos sem contato, sensíveis e de comutação dos quais são feitos sem contato.

Na natureza de contato do nó "comutação - parada", ou seja, na natureza de contato da conexão do elemento acionador (sinal de controle de entrada) com o elemento sensível, esse nó é chamado mecânico e sem contato - estático .

Dependendo do projeto, os interruptores podem ser combinados ou separados. No primeiro caso, os elementos sensíveis e de comutação são colocados em um invólucro e são executados estruturalmente como um todo. No segundo, o elemento sensível pode estar localizado a uma distância de várias dezenas e centenas de metros do interruptor.

A distorção do campo magnético do interruptor de caminho é obtida alterando os parâmetros circuito magnético elemento sensível. Parâmetros variáveis ​​podem ser a área de superfície ativa e o tamanho do entreferro também permeabilidade magnética circuito magnético.

Atualmente, o campo de aplicação de chaves de posição de contato mecânico na automação industrial está se estreitando, e surge a questão sobre a inutilidade de chaves de posição desse tipo para fins de construção de sistemas de controle automático.

Este último é causado pelo seguinte:

1. A complexidade do projeto do conjunto interruptor-parada, devido ao rigor dos requisitos quanto aos limites de flutuações admissíveis de vários parâmetros, o que causa dificuldades significativas em sua fabricação e ajuste.

2. A criticidade relativamente alta das características de precisão deste dispositivo à influência de fatores desestabilizadores (desgaste das superfícies de contato, frouxidão dos fixadores, desalinhamento dos elementos móveis, etc.).

Várias soluções de design de mecanismos não podem ser implementadas com base em interruptores de contato mecânicos. Isso inclui mecanismos que exigem altos níveis permitidos de velocidade e frequência de interruptores de movimento.

Se a velocidade de operação necessária do interruptor de estrada puder ser reduzida devido a ligações cinemáticas adicionais do mecanismo, que, entre outras coisas, deterioram as características de qualidade do sistema de controle (em particular, parâmetros de precisão), então a frequência operacional permitida ( resolução) não pode ser aumentada por complicações estruturais.

Veja também: Instalação de chaves fim de curso e interruptores

Nesse caso, qual é a razão para o uso generalizado do princípio de contato mecânico da comutação de posição? A resposta a esta pergunta deve ser buscada em dois aspectos: nos princípios existentes de construção de sistemas de controle automático e nas vantagens do circuito de comutação de caminho de contato.

Vantagens das chaves de caminho de contato

As chaves de contato mecânicas, geralmente implementadas com uma saída multicircuito, são caracterizadas pelas seguintes vantagens:

• alta taxa de comutação;

• alta potência de controle específica (a relação entre a potência incluída e as dimensões gerais);

• universalidade, ou seja, a capacidade de alternar circuitos de corrente contínua e alternada;

• ampla gama de tensões incluídas;

• consumo de energia interna desprezível (pequeno valor da resistência transitória dos contatos no estado fechado);

• baixa dependência de precisão e estabilidade de operação em mudanças na potência controlada.

Desvantagens das chaves de caminho de contato

O princípio de contato mecânico desses dispositivos muitas vezes não permite atender aos crescentes requisitos de confiabilidade, durabilidade e precisão dos sistemas de automação. Além disso, os interruptores de contato mecânico são muito sensíveis aos efeitos de vários fatores climáticos (especialmente em baixas temperaturas).

Os interruptores de contato mecânico são caracterizados por níveis permitidos limitados de velocidade máxima e mínima de movimento da parada de comutação, que estão na faixa de 0,3 a 30 m / min, e aumentar a velocidade da parada de comutação acima do nível permitido leva a uma diminuição acentuada em durabilidade mecânica no interruptor.

Em tais interruptores, os desvios permitidos da direção de ação da força de comutação em relação ao eixo da alavanca são muito pequenos e excedê-los leva a danos mecânicos, especialmente em interruptores com haste de tração frontal.

Para obter as características de saída do relé (características de controle), dispositivos de mola de gatilho são fornecidos no projeto de tais chaves. O grau necessário de características de saída do relé é alcançado ao custo de uma redução significativa na durabilidade do interruptor devido às grandes tensões dinâmicas que ocorrem no gatilho no momento da atuação.

Em interruptores mecânicos de contato momentâneo, a largura do loop de histerese (diferencial de curso) da característica de saída atinge um valor significativo, o que é totalmente inaceitável para vários processos tecnológicos devido a um aumento improdutivo na duração do ciclo de processamento.

Reduzir a diferença no curso desses desviadores está relacionado ao aumento da complexidade de seu design ou ao aumento de seu tamanho. Além disso, em alguns casos, forças mecânicas significativas são necessárias para acionar interruptores de contato mecânico.

Vantagens e desvantagens dos sensores de proximidade

As circunstâncias listadas acima levam à necessidade de desenvolver dispositivos que não apresentem as desvantagens mencionadas e, ao mesmo tempo, sejam capazes de desempenhar funções semelhantes. Tais dispositivos são sensores de proximidade, cujos benefícios incluem:

• durabilidade significativa com alta confiabilidade e alta frequência operacional permitida;

• não há necessidade de esforço mecânico no acionamento, baixa sensibilidade a vibrações, acelerações, etc.;

• sensibilidade insignificante dos parâmetros a mudanças em uma gama relativamente ampla de condições externas;

• melhorar as condições dos serviços operacionais.

Devido ao baixo nível de feedback do sensor de proximidade, uma simplificação significativa da construção do interruptor de parada é alcançada, mantendo uma alta estabilidade ao longo do tempo das características de precisão. Além disso, a ausência de contatos elétricos e mecânicos garante a segurança contra incêndio e explosão desses dispositivos, o que amplia significativamente a área de sua possível aplicação.

Uma das desvantagens significativas das chaves fim de curso sem contato é a complexidade de implementar muitas modificações de projeto que são facilmente implementadas em chaves fim de curso de contato mecânico.

Dispositivo de troca de proximidade

O princípio de operação dos interruptores de caminho estático sem contato do tipo paramétrico é baseado no uso da distorção do campo magnético ou elétrico criado pelo elemento sensível quando um elemento acionador aparece em sua área, como resultado de um estado de desequilíbrio ocorre no circuito elétrico do interruptor e o dispositivo de saída é acionado.

Os interruptores de proximidade estáticos são geralmente feitos com um único circuito de saída e, em alguns interruptores, a atuação é acompanhada pelo aparecimento de um sinal na saída (efeito de comutação direta), em outros - pelo desaparecimento (efeito de comutação reversa), que é equivalente aos contatos de fechamento e abertura dos caminhos de contato mecânico, respectivamente.

Se houver um elemento amplificador no circuito do interruptor de proximidade do modo relé, o parâmetro de saída do elemento sensor pode estar em dependência funcional contínua do movimento controlado.

Atualmente, são usadas inúmeras modificações de projeto de interruptores de deslocamento sem contato, diferindo no nível de sensibilidade (o tamanho da folga de trabalho), a localização do slot ou o plano do elemento sensível em relação ao plano de montagem, a direção de os fios principais, o número de etapas do elemento sensor (para design com slots), a profundidade do slot, o comprimento dos fios de conexão, o nível da tensão de alimentação, a natureza da proteção contra influências ambientais, etc.

As possibilidades de uso de chaves de movimento sem contato são determinadas pelos parâmetros de suas características elétricas e mecânicas.

Os parâmetros elétricos incluem:

• a natureza do sinal de saída e o número de circuitos de saída;
• consumo e potência de saída;
• forma do sinal de saída; coeficiente de comutação para resistência e tensão (para interruptores do tipo transformador);
• características de temporização (tempos de disparo e liberação) e frequência de disparo (resolução);
• os níveis e a forma da tensão de alimentação, bem como os limites permitidos de seus desvios.

Os parâmetros de desempenho mecânico incluem:

• sensibilidade (tamanho da lacuna de trabalho),
• dimensões e dimensões de conexão;
• características de precisão (erros maiores e adicionais) e diferencial de curso;
• características de instalação (tipos de freios de comutação e como são instalados, o nível de realimentação, como montar e instalar o comutador);
• o nível de proteção contra ruído.

Para obter mais informações sobre o dispositivo e os interruptores de proximidade, consulte aqui: Sensores sem contato para a posição dos mecanismos

Ivenski Yu. N.Interruptores de viagem sem contato na automação industrial