Interruptores de movimento sem contato

As chaves de deslocamento sem contato (transdutores de trilho operando sem ação mecânica do limitador de movimento) são usadas em circuitos de controle para acionamentos elétricos de máquinas, mecanismos e máquinas. Os interruptores de sensor são projetados para comutar circuitos de controle através de relés eletromagnéticos ou elementos lógicos sem contato, que é realizado sob a influência do elemento de controle.

Classificação dos interruptores de proximidade

As chaves de deslocamento sem contato podem ser classificadas de acordo com: método de ação no elemento sensível, princípio físico de operação do conversor, projeto, classe de precisão, grau de proteção.

De acordo com o método de influência do elemento sensível, os interruptores de deslocamento sem contato podem ser divididos em interruptores mecânicos e paramétricos.

Nas chaves do primeiro tipo, o elemento de controle atua diretamente mecanicamente no acionamento primário da chave fim de curso sem contato, que interage sem contato com o elemento sensor.Nas chaves do segundo tipo, dependendo da posição do elemento de controle, que não está conectado mecanicamente à chave de proximidade, um parâmetro físico do transdutor é alterado. Um determinado valor deste parâmetro altera o estado do elemento do relé.

A classificação das chaves de deslocamento sem contato de acordo com o princípio físico de operação do conversor inclui os seguintes tipos:

Interruptores indutivos construídos na mudança indutância, indutância mútua, bem como interruptores indutivos.

Atualmente, a maioria dos interruptores de viagem sem contato no mercado são aparelho indutivo.

Por sua vez, os conversores indutivos de proximidade podem ser construídos de acordo com os seguintes esquemas: ressonante, autogerador, diferencial, ponte, conversão direta.

Chaves magnéticas indutivas baseadas nos seguintes princípios: efeito Hall, magnetoresistor, magnetodiodo, magnetotiristor, reed switch.

Chaves capacitivas: com área de placa variável, com folga de placa variável, com constante dielétrica variável da folga de placa.

Interruptores fotoelétricos com elementos: fotodiodo, fototransistor, fotoresistor, fototiristor.

Interruptores fotovoltaicos e interruptores de feixe adjacente, nos quais raios de natureza física diferente, por exemplo, radiação radioativa, podem ser usados ​​em conjunto com raios de luz visíveis.

Por design, as chaves fim de curso sem contato são divididas em: slot, anel (meio anel), plano, final, chaves com acionamento mecânico, chaves multielementos.

A divisão das chaves fim de curso sem contato em versões finais e planas é um tanto condicional, uma vez que o movimento do elemento de controle em relação à superfície sensível pode, para alguns tipos de chaves fim de curso sem contato, ocorrer tanto em planos paralelos quanto perpendiculares. Nesse caso, seu uso preferencial pode ser tomado como base.

Classe de precisão (o valor do erro básico) interruptores de movimento sem contato são divididos em baixo (aproximadamente ± 0,5 mm ou mais), médio [aproximadamente ± (0,05-0,5) mm], aumentado [aproximadamente ± (0,005-0,05) mm] e alta precisão (aproximadamente ± 0,005 mm ou menos).

As chaves fim de curso sem contato podem ter diferentes graus de proteção contra entrada de corpos estranhos e entrada de água no dispositivo. As características do grau de proteção dos sensores de proximidade e a classificação relacionada ao grau de proteção correspondem às características e classificação aceitas no país e no exterior para equipamentos elétricos e dispositivos elétricos com tensão de até 1000 V.

Características técnicas dos interruptores de proximidade

As características técnicas dos interruptores de deslocamento sem contato incluem características precisas (metrológicas), velocidade, características elétricas, dimensões gerais e de instalação e peso, condições operacionais nominais e permitidas, indicadores de confiabilidade, preço, etc.

Uma das principais características dos interruptores de deslocamento sem contato, que afeta diretamente sua construção e várias outras características técnicas, é determinada pelo arranjo geométrico do elemento de controle em relação à superfície sensível durante a operação... Para sensores de proximidade em um plano, a característica principal é tomada como a distância de trabalho - a distância entre a superfície sensível da chave e o elemento de controle no qual a chave opera. A principal característica do fim de curso é a distância máxima de influência, ou seja, a distância máxima entre a superfície sensível da chave e o elemento de controle na qual uma mudança em seu estado de comutação é possível. A principal característica dos interruptores de slot e anel é a largura do slot e o diâmetro interno do anel, respectivamente, esses interruptores.

As características de precisão dos interruptores de deslocamento sem contato incluem o erro básico, erros adicionais de mudanças na temperatura ambiente e mudanças na tensão de alimentação e o erro total máximo. As características de precisão dos interruptores de deslocamento sem contato também incluem diferencial de deslocamento, ou seja, a diferença entre a coordenada do ponto de atuação do curso sem contato da chave e a coordenada do ponto de sua desconexão quando o elemento de controle é movido na direção oposta.

Velocidade (tempo de resposta) do interruptor de proximidade - este é o tempo entre o momento de estabelecimento da coordenada de trabalho e o momento de atingir o valor da tensão estacionária na saída do interruptor de limite sem contato.Conhecendo a magnitude da velocidade da chave de deslocamento sem contato, é possível determinar os erros dinâmicos na operação das chaves de deslocamento sem contato quando a velocidade de movimento do elemento de controle muda.

As características elétricas dos sensores de proximidade incluem os parâmetros necessários da fonte de alimentação (fonte de alimentação) e características de carga. Os parâmetros da rede de alimentação incluem: tipo de corrente (contínua, alternada), tensão de alimentação e seus desvios permitidos, nível de ondulação, potência consumida por um sensor de proximidade ou consumo de corrente, frequência da rede (para corrente alternada). As características de carga das chaves de deslocamento sem contato são o tipo de carga (relé, chip, etc.). a tensão de saída, potência ou corrente consumida da carga.

Os indicadores de confiabilidade e durabilidade das chaves fim de curso sem contato incluem, em primeiro lugar: a probabilidade de operação sem problemas por um determinado período de operação ou por um certo número de operações e a vida útil de uma chave fim de curso sem contato.

Os parâmetros mais importantes também devem incluir as dimensões gerais e de montagem das chaves de movimento sem contato.

Requisitos para interruptores de proximidade

Um dos requisitos mais importantes para fins de curso é o requisito de alta confiabilidade de sua operação. Em comparação com outros equipamentos elétricos, inclusive eletrônicos, as chaves fim de curso trabalham nas condições mais difíceis, pois estão localizadas diretamente nas áreas de trabalho das máquinas de processo, onde há uma ampla gama de temperaturas, vibrações e choques, fortes campos eletromagnéticos, contaminação de chips e diferentes líquidos são possíveis.

Os interruptores de limite podem ser necessários para operar em altas frequências de operação em altas velocidades de movimento dos controles.

Os dados técnicos dos fins de curso de contato nem sempre permitem atender aos requisitos. Isso é especialmente característico de equipamentos de processo automatizado com equipamentos elétricos complexos contendo um grande número interruptores de limite de contatocomo linhas de máquinas automáticas, transportadores top push e outros sistemas de transporte ramificados, fundição e equipamentos metalúrgicos, etc. Isso também se aplica a equipamentos pesados ​​com um grande número de operações por unidade de tempo, como equipamentos de forjamento e prensagem.

Em muitos dos casos acima, quando são usados ​​interruptores de limite de contato, é impossível garantir uma confiabilidade aceitável da operação de equipamentos tecnológicos automatizados e, além disso, esses interruptores devem ser substituídos periodicamente no equipamento de trabalho devido à sua curta vida útil em relação ao número total de operações.

Como regra, os sensores de proximidade são altamente confiáveis, capazes de operar em alta frequência de operações e possuem uma longa vida útil em termos do número total de operações. Uma vantagem importante dos interruptores de movimento sem contato é que sua confiabilidade (a probabilidade de operação sem problemas por um determinado período) é praticamente independente da frequência das operações.

O aumento da confiabilidade do equipamento ao usar interruptores de deslocamento sem contato também é facilitado pelo fato de que os interruptores de deslocamento sem contato só podem ser ativados quando necessário.No caso de utilização de fins de curso dos contatos, a comutação dos contatos ocorre a cada acionamento do came, independentemente de estes contatos estarem conectados ao circuito elétrico ou não.

Alguns requisitos para chaves de proximidade também são devidos às condições de operação.

As principais condições ambientais a serem consideradas são geralmente a tensão de alimentação CA e a temperatura ambiente. Dentro dos limites especificados de mudanças nas condições externas, as chaves fim de curso sem contato devem manter a operacionalidade e a precisão exigida. O funcionamento das chaves não deve ser significativamente afetado pela umidade do ar circundante, bem como pela altitude acima do nível do mar dentro dos limites aceitos para as chaves fim de curso.

Os requisitos geralmente impostos aos interruptores de deslocamento sem contato são a capacidade de ocupar qualquer posição de trabalho no espaço e a ausência de influência do material de base sobre o qual são instalados e dos corpos metálicos em contato com o corpo do sem contato viagem. O funcionamento dos sensores de proximidade não deve ser afetado por vibrações e choques, bem como pela penetração de óleo, emulsão, água, poeira.

A maior frequência de atuação das chaves de deslocamento sem contato, quando usadas como relé eletromagnético de carga, podem atingir praticamente 120 operações por minuto. Se dispositivos eletrônicos forem usados ​​como carga de sensores de proximidade, a frequência operacional do sistema pode ser significativamente maior.

Interruptores de proximidade do gerador

O princípio de operação dos interruptores de deslocamento do gerador sem contato é baseado em alterações nos parâmetros do circuito oscilante do gerador sob influência externa. Tal parâmetro variável que converte o movimento do elemento de controle em um sinal elétrico variável é geralmente a indutância ou capacitância do circuito oscilante ou a indutância mútua entre as bobinas do circuito. Nas chaves fim de curso sem contato com gerador indutivo do tipo final, o elemento de controle, que é uma placa condutora, introduz, ao ser aproximado, uma perturbação no campo eletromagnético de alta frequência criado pela bobina indutiva do circuito oscilador.

Ao mesmo tempo no elemento de controle, correntes parasitascriando seu próprio campo eletromagnético. Campo eletromagnetico as correntes parasitas têm o efeito oposto na bobina do conversor, causando mudanças na resistência ativa e reativa nela e, portanto, uma mudança no sinal de saída do oscilador em frequência e amplitude dos valores iniciais correspondentes a uma distância significativa de o elemento de controle aos valores desses parâmetros correspondentes àquela posição do elemento de controle em que há uma mudança abrupta de estado, o dispositivo de limite. Essa alteração no sinal de saída do oscilador é, em última instância, detectada pelo inversor.

O sinal de saída do oscilador é uma flutuação de tensão com uma frequência de várias centenas de kilohertz. Na saída do dispositivo de limiar, este sinal deve chegar unipolar. Portanto, um retificador é conectado entre o gerador e o dispositivo de limite.

Chaves de proximidade BVK-24

Comutadores de proximidade do tipo slot amplamente difundidos com amplificadores de transistor operando no modo gerador. Na fig. 1 e mostra uma visão geral do tipo de chave BVK-24. Seu circuito magnético, localizado na caixa 4, consiste em dois núcleos de ferrite 1 e 2 com um entreferro de 5 a 6 mm de largura. No núcleo 1 existe um enrolamento primário wk e um enrolamento de realimentação positiva wp.c, no núcleo 2 existe um enrolamento de realimentação negativa wо.s. Tal circuito magnético elimina a influência de campos magnéticos externos. As bobinas de realimentação são conectadas em série – opostas. Como elemento de comutação, é utilizada uma pétala de alumínio (placa) 3 com espessura de até 3 mm, que pode ser movida para dentro da ranhura (no entreferro) do sistema magnético do sensor.

Chave de movimento sem contato BVK -24: a — visão geral; b - diagrama esquemático elétrico

Se a pétala estiver fora do núcleo, a diferença entre as tensões induzidas nos enrolamentos wpc e wo.c será positiva, o transistor VT1 está fechado e a geração de oscilações constantes no circuito wc - C3 (Fig. 1, b ) não ocorre. Quando uma pétala é introduzida no slot do sensor, a conexão entre as bobinas wk e wо.c é enfraquecida (portanto, a pétala também é chamada de tela), uma tensão negativa é aplicada à base do transistor VT1 e ela se abre. No circuito wk — C3 é gerado e corrente alternada, que induz um EMF na bobina wp.c no circuito principal do transistor. No circuito de base do transistor VT1, o componente variável da corrente de base é detectado. O transistor abre, fazendo com que o relé K

Para estabilizar a operação do transistor com flutuações de temperatura e tensão, é utilizado um divisor de tensão não linear, composto por um elemento linear - R1, um termistor semicondutor R2 e um diodo VD2.

O erro de resposta é de 1-1,3 mm. A tensão de alimentação do interruptor BVK-24 é de 24 V.

Esquema do circuito do interruptor sem contato BVK

Esquema de comutação sequencial de dois interruptores sem contato BVK

Esquema de conexão paralela de dois interruptores sem contato BVK

Chaves sem contato KVD

As chaves fim de curso sem contato do tipo KVD são projetadas para comutação de controle elétrico e circuitos de sinalização durante a automação de vários sistemas. O circuito inclui um oscilador e um gatilho de transistor. Quando uma placa de metal é introduzida na folga de operação, ocorre uma diminuição no coeficiente de realimentação, causando uma quebra na geração, o gatilho vira e um transistor de saída normalmente fechado se abre, o que aciona um relé ou elemento lógico. Tensão de alimentação - 12 ou 24 V

Chaves fim de curso sem contato BTB

As chaves BTB são projetadas para comutação de circuitos de controle por meio de relés ou combinando elementos de elementos lógicos sem contato. As chaves alteram o estado de comutação (ação) ao se aproximar do elemento sensível do elemento de controle de aço estrutural. Os interruptores funcionam com base no princípio de um gerador controlado, a comutação ocorre ao se aproximar do elemento sensível da parte controlada ou do elemento de controle feito de aço estrutural.

Todos os interruptores são equipados com circuitos de proteção contra inversão de polaridade da tensão de alimentação e sobretensão ao desligar cargas indutivas. As chaves BTP 103-24, BTP 211-24-01 e BTP 301-24, além dos esquemas de proteção acima, são equipadas com um circuito de proteção contra sobrecarga e curto-circuito na cadeia de frete. Tensão de alimentação dos interruptores BTB — 24 V.