Принцип действия бесконтактного путевого выключателя

Выключатели бесконтактные путевые ВБШ03

Выключатель ВБШ-03 является емкостным датчиком, используемым в системах автоматизации для определения положения металлических и диэлектрических элементов технологического оборудования, подсчета деталей, контроля целостности движущихся протяженных объектов. Отдельное направление – дискретный контроль уровня сыпучих и жидких веществ.

Типы бесконтактных путевых выключателей

На рис. 9.54 приведены схемы магнитных систем индуктивных бесконтактных путевых выключателей типов ВИ-1, ВИ-2, ВИ-5,. ВИ-6, БИКВ-1 и БИКВ-3.
В табл. 9.11 приведены технические данные этих типов выключателей. Выключатель типа ВИ-1 имеет П-образный сердечник и плоский якорь. Сердечник крепится ко дну корпуса, а якорь перемещается поступательно с помощью немагнитного толкателя — планки. Выключатель типа ВИ-2 аналогичен ВИ-4. Выключатель ВИ-5 подобен выключателю с нормально закрытым контактом, магнитопровод его П-образной формы имеет поворотный якорь. Выключатель типа ВИ-6 имеет две поочередно включаемые магнитные системы и напоминает реле с одним нормально открытым и одним нормально закрытым контактами.

Выключатели типов БИКВ-1 и БИКВ-3′ работают как неполностью уравновешенный индуктивный мост переменного тока. Выключатель типа БИКВ-1 выполняется в корпусе ВК-211. Магнитопровод его (рис. 9.54, д) собран из Ш-образной листовой трансформаторной стали. Две симметричные половины магнитной системы выключателя поочередно замыкаются Т-образным поворотным якорем, который приводится в действие от супорта станка через ролик. Выключатель типа БИКВ-3 — малогабаритный.

Рис. 9.54
Индуктивный датчик типов И КВ-10, И КВ-22, И КВ-30. Эти датчики используются также в качестве путевых выключателей. Датчики типов ИКВ-10 и ИКВ-22 применяются в схемах, где величина управляющего импульса не зависит от направления, перемещения элемента системы, датчики типа ИКВ-30 — в схемах, где изменение управляющего импульса по величине и направлению зависит от направления перемещения элемента системы.

Бесконтактный путевой переключатель, типа БВК-24 (рис. 9.55). Этот переклЪчатель работает по схеме блокинг-генератора и срабатывает при введении в щель алюминиевой пластины (экрана) 4 толщиной 3 мм и шириной не менее 30 мм. Блокинг- генератор собран на полупроводниковом триоде, помещен в корпус и залит компаундной массой. Переключатель типа БВК-24 предназначен для работы в схемах управления производственными механизмами и рассчитан на подключение к его выходу электромагнитного реле Р.

Рис. 9.55
Предельный ток нагрузки 120 ма, напряжение сети 24 в постоянного тока. Допускаемые колебания питающего напряжения 0,85—1,25(/ном.
Для подсоединения переключателя к реле и источнику питания реле имеет три разноцветных маркированных провода (1 — зеленый, 2 — белый, 3 — красный) длиной 2 м. Допускаемая длина соединительных проводов до 100 м.

Путевые выключатели

В полном понимании выключатель является лишь устройством, позволяющим по действию человека или автоматики разрывать электрическую цепь. Автоматизация этих узлов является одной из ключевых задач в электромеханической отрасли. Зачем делать сложные реле, если при достижении определенного параметра сети можно выполнить полное отключение? Использование путевых выключателей позволяет существенно повысить уровень надежности различных систем. Впервые они начали применяться в авиации, но постепенно перекочевали на все уровни применения, включая жилые дома, квартиры и офисы. Сейчас они наиболее часто встречаются в сложных системах освещения и концептуальных решениях умного жилища. Название связано с нарушением пути следования электрического тока по проводникам. Эти узлы никогда не зависят от решения и действий человека, обычно они работают только в автоматическом или автоматизированном режиме.

Ключевые положения и особенности

И так, путевой выключатель является электромеханическим устройством, принимающим управляющую функцию в полном объёме. Он может заменить многие датчики, формируя систему сигналов в ответ на достижение определенного параметра электрического тока. Сигнализировать он может о контакте пары механических частей, которые должны в нормальном состоянии не соприкасаться поверхностями. Одним из вариантов этих устройств являются бесконтактные оптические пары с каналом открытого типа. Они состоят из фотоэлемента, резистора и пульсирующего светодиода. В некоторой степени можно считать путевыми выключателями датчики дыма. Они используются, например, в лазерных и струйных принтеров. Именно эта система оповещает о том, что застряла бумага.

На схемах эти устройства могут обозначаться в качестве обычного выключателя, но обычно на модификацию поставлена сноска, раскрываемая в спецификации. Необходимость использования обычно обоснована предварительными расчётами, хотя они также часто встречаются в любительских схемах.

Оптимизация конструкции для использования в системах управления изменялась с 1940-х годов, но общие положения практически не претерпели изменений. Обязателен мощный корпус из литого металла или твердого пластика. Ещё одно требование заключается в возможности быстро менять и фиксировать положение очень гибко. Фиксация возможна только в случаях, когда сфера применения заранее предопределена. В остальных случаях регулировка может осуществляться даже при помощи дополнительных приспособлений. Также для внешней диагностики рабочего состояния крайне важна яркая светодиодная индикация. Подключение к питанию обычно производится при помощи унифицированных разъёмов, позволяющих при необходимости соединить всё напрямую.

Контактная часть

Внутри находится обычно две пары функциональных контактов, нормализованных по прохождению тока, а также относящихся к замкнутому и незамкнутому типу. Первая разновидность используется для срабатывания при условии того, что сигнал не возвращается после подачи. Это значит, что проводник серьезно поврежден. Задержка говорит о серьезных дефектах, включая обгорание и оплавление оболочек. Вторая пара участвует в оповещении о том, что произошло срабатывание.

Где ещё применяются эти устройства

Основным потребителем путевых выключателей до сих пор является авиация, а за ней следуют другие различные отрасли машиностроения. Применение этих узлов очень широко, начиная от высоких технологий, заканчивая обычными откатными воротами и системами сигнализации. Наибольшая степень надежности заложена в модификациях, устанавливаемых на шасси и бомбовых люках.

Где приобрести эти изделия

Купить путевые выключатели вы всегда можете в интернет-магазине «ПрофЭлектро». Мы поставляем их только от лучших проверенных производителей без посредников. Это позволяет выдавать длительную официальную гарантию и устанавливать справедливую цену. Разобраться в ассортименте достаточно сложно, ведь эти устройства часто имеют запутанную маркировку. Поэтому вы должны знать хотя бы ключевые параметры, чтобы запросить консультацию наших специалистов. Доставка производится в любой город и регион России при помощи популярных транспортных служб.

Принцип действия и разновидности

Путевые выключатели устанавливают таким образом, чтобы движущиеся элементы системы в определенном положении воздействовали на датчики. В результате этого цепь размыкается либо замыкается, что приводит к желаемому действию. Принцип действия у разных видов может быть:

• механическим (контактным);
• бесконтактным;
• магнитным.

Самый простой тип – механический. Эти путевые переключатели срабатывают, если в процессе перемещения движущегося рабочего органа происходит нажатие на рычаг, кнопку или колесико. Одни из популярных моделей контактных выключателей — КУ представлены по ссылке https://prommetey.com/g93041848-vyklyuchateli-putevye.

Контакты замыкаются, и совершается определенное действие. Для поддержания нормальной работы важно следить за состоянием путей. Загрязнения могут привести к ложному срабатыванию или, наоборот, исчезновению контакта. Магнитные устройства срабатывают при воздействии электромагнитных полей.

Бесконтактные бывают нескольких типов: оптические, ультразвуковые, емкостные и индуктивные. Бесконтактные устройства меньше подвержены износу, поэтому считаются более долговечными и надежными.

Бесконтактные концевые выключатели

Концевые или как их еще называют путевые, выключатели бывают бесконтактными, они осуществляют работу, основываясь на применении электромагнитных реле, а также на использовании логических элементов, работа происходит без воздействия со стороны движущейся части устройства.

Бесконтактные путевые выключатели подразделяются на два основных типа по принципу действия и влиянию на чувствительный элемент:

1. Механического воздействия.
2. Параметрического воздействия, за счет изменения физических параметров преобразователя.

Параметрические выключатели подразделяются на следующие типы:

1. Индуктивные.
2. Емкостные.
3. Оптические.

Подключение таких устройств происходит на основе использования 2-х и 3-проводной схемы. Питание в случае с 3-проводной схемы приходит по специальному проводу.

Рис. №7. Бесконтактные путевые выключатели (датчики).

К бесконтактным путевым выключателям предъявляются повышенные требования надежности эксплуатации, потому как работать таким устройствам приходится в тяжелых условиях. Расположение этих устройств находится в рабочей зоне машин и агрегатов, где они могут подвергаться влиянию значительных высоких температур, могут попадать под удар и работать под воздействием сильной вибрации. Также могут находиться под влиянием сильного магнитного поля, на них могут действовать различные, в том числе и агрессивные жидкости и загрязнения.

Особенно важным является высокое требование повышенной частоты срабатывания, особенно в условиях использования на сложных технологиях, например, станочные линии, работающие в автоматическом режиме, сложные транспортные системы, металлургия и литейное производство.

Типы устройств

Данные приспособления специалисты разделили на три большие категории, в частности, они бывают:

1. Механическими. Запускаются при контакте с рычагом либо колесиком, при этом контакты замыкаются или размыкаются, подаются предупредительные, возможно, управляющие сигналы.
2. Бесконтактными. Срабатывают при приближении любых металлических предметов либо других предметов, к которым настроили коммутацию.
3. Магнитными. Приводится в действие приближением на некоторое расстояние магнита. Их называют также герконами.

Оптические бесконтактные выключатели

Оптический бесконтактный выключатель представляет собой электронное устройство, реагирующее на изменение принимаемого светового потока. Оптические бесконтактные выключатели используются для определения наличия (отсутствия) объекта в заданном пространстве, поскольку наличие (отсутствие) объекта приводит к изменению параметров светового потока, принимаемого выключателем. Для повышения эффективности работы оптических бесконтактных выключателей и улучшения их характеристик производится модуляция и пространственная селекция светового излучения.
Эти меры позволяют устранять влияние посторонних световых засветок и помехи от других оптических выключателей.

Принцип работы оптических бесконтактных выключателей

Передатчик

• Генератор вырабатывает последовательность электрических импульсов на излучатель оптического бесконтактного выключателя.

• Излучатель — светодиод, создающий излучение оптического диапазона.

• Индикатор показывает наличие напряжения питания на передатчике оптического бесконтактного выключателя.

• Оптическая система формирует диаграмму направленности излучения и при необходимости его поляризацию.

• Компаунд обеспечивает необходимую степень защиты от проникновения твердых частиц и воды. Корпус обеспечивает монтаж выключателя, защищает от механических воздействий. Выполняется из латуни или полиамида, комплектуется метизными изделиями.

Приемник излучения

• Оптическая система формирует диаграмму направленности приемника излучения и при необходимости производит поляризационную селекцию.

• Фотоприемник воспринимает оптическое излучение и преобразует его в электрический сигнал.

• Усилитель усиливает входной сигнал до необходимого значения.

• Пороговый элемент обеспечивает необходимую крутизну фронта выходного сигнала и величину гистерезиса.

• Электронный ключ обеспечивает коммутацию выходного тока выключателя, определяет схему подключения нагрузки, имеет защиту от перегрузки и короткого замыкания.

• Светодиодный цветной индикатор показывает состояние выключателя, позволяет определить функциональный резерв по выбранному объекту, обеспечивает контроль работоспособности, оперативность настройки.

• Регулятор чувствительности позволяет производить настройку выключателя по фактической контрастности объекта на фоне окружающих предметов.

Функциональный резерв определяется как отношение светового потока, полученного приемником, к минимальному световому потоку, вызывающему срабатывание выключателя. Функциональный резерв позволяет компенсировать ослабление сигнала в результате загрязнения оптики и наличия аэрозольных компонентов в окружающем пространстве.

Цветной светодиодный индикатор работает следующим образом:

• при отсутствии сигнала на входе приемника индикатор не светится

• при появлении сигнала с уровнем, при котором происходит срабатывание выключателя, индикатор светится зеленым цветом

• при дальнейшем увеличении уровня сигнала зеленый цвет плавно изменяется через желтый — оранжевый до красного

Контрастность объекта определяется его собственным коэффициентом отражения и величиной отраженного света от окружающего фона.

Принцип работы оптических бесконтактных выключателей на прямом луче (Тип T)

Оптические выключатели, работающие на прямом луче, состоят из приемника и передатчика, выполненных в отдельных корпусах. При эксплуатации они располагаются соосно дуг против друга. Поток излучения от излучателя передатчика направлен на приемник. Срабатывание происходит при прерывании луча объектом. Выключатели, использующие принцип прерывания луча, отличаются большой дальностью действия — до нескольких десятков метров и большой помехозащищенностью от воздействия посторонних факторов (пыль, капли воды и других жидкостей)

.

Основными недостатками таких выключателей является наличие двух отдельных изделий, что не всегда удобно при их монтаже и прокладке проводов питания к ним.

Необходимо иметь в виду, что:

• посторонние предметы с высоким коэффициентом отражения, подобные рефлектору, находящиеся в области перекрытия диаграмм направленностей приемника и передатчика, могут вызвать ложное срабатывание;

• прозрачные и полупрозрачные объекты недостаточно ослабят луч до порога срабатывания.

Для уменьшения или полного устранения вышеперечисленных эффектов оптические выключатели снабжены регуляторами чувствительности.
Диаметр прямого луча определяет минимальный размер регистрируемого объекта.

Принцип работы оптических бесконтактных выключателей на отраженном луче (Тип D)

В оптических выключателях, использующих эффект диффузного и зеркального отражения потока излучения от объекта, приемник и излучатель выполнены в одном корпусе. Поток излучения от передатчика попадает на поверхность объекта, от которого происходит его отражение в различных направлениях. Распределение отраженного потока определяется оптическими свойствами объекта. Часть потока возвращается обратно в приемник, вызывая его срабатывание.
Преимущество данного вида выключателей заключается в простоте применения, при котором не требуется никаких дополнительных приборов.
При использовании выключателей данного типа необходимо учитывать возможность появления ложных срабатываний в случае появления за контролируемым объектом предметов с гораздо большей отражательной способностью. В этих случаях следует применять диффузные оптические выключатели с подавлением фона.
Поскольку различные материалы отражают падающий на них поток излучения по-разному, то для нормирования расстояния срабатывания согласно по ГОСТ Р 50030.5.2-99 выбран стандартный объект воздействия — лист белой бумаги с размерами 100×100мм для выключателей с расстоянием срабатывания до 400мм и лист белой бумаги с размерами 200×200мм для выключателей с расстоянием срабатывания более 400мм.
Но учитывая специфику машиностроительных предприятий, технологические процессы на которых требуют контроля объектов с достаточно низкой отражающей способностью, сильно отличающейся от чистой белой бумаги, ПКФ “СТРАУС” использует в своей системе обозначений привязку к отражающей способности листа горячекатаной стали. Поэтому в каталоге присутствует информация по расстоянию срабатывания по 2-м видам стандартных объектов воздействия. Вторым видом стандартного объекта воздействия является пластина из горячекатаной стали с размерами 100×100мм для выключателей с расстоянием срабатывания до 400мм и пластина из горячекатаной стали с размерами 200×200мм для выключателей с расстоянием срабатывания более 400мм.
Для пересчета расстояния срабатывания для объектов из других материалов, имеющих другую отражающую способность, следует выбрать тип материала из приведенной ниже таблицы (табл.1). Затем следует выбрать соответствующий этому материалу поправочный коэффициент, который покажет в какую сторону и насколько отличается расстояние срабатывания по сравнению с расстоянием срабатывания на стандартный объект.
Например, оптический выключатель в обозначении имеет значение расстояния срабатывания 100мм. Это значит, что если потребитель будет использовать данный выключатель для контроля объекта из холоднокатаной стали, то расстояние срабатывания изменится в 1,5 раза и составит 150мм. Аналогично, расстояние срабатывания на объект из белой бумаги составит около 120мм.
Минимальный размер регистрируемого объекта определяется его отражающей способностью, контрастностью и функциональным резервом.

Таблица 1

Принцип работы оптических бесконтактных выключателей на отраженном от рефлектора луче (Тип R)

Излучение светодиода имеет круговую поляризацию, т.е. представляет собой совокупность множества плоскополяризованных пространственных световых колебаний (волн) с различными плоскостями поляризации.
Если на пути луча установить оптический поляризационный фильтр, то через него пройдут только те волны, плоскость поляризации которых совпадает с плоскостью поляризации фильтра. Таким образом, поляризационный фильтр формирует луч с плоской поляризацией.
При отражении поляризованного луча от различных предметов плоскости поляризации падающего и отраженного луча, как правило, совпадают.
Плоскость поляризации изменяется на 90град. при отражении от специальных световозвращателей (уголковых отражателей или рефлекторов).
Если на пути поляризованного луча расположить еще один поляризационный фильтр с плоскостью поляризации, развернутой на 90град. по отношению к первому, то луч через него не пройдет. Таким образом, данный фильтр будет для него барьером.

Предприятие «СТРАУС» предлагает специальные световозвращатели -«рефлекторы», которые поворачивают плоскость поляризации на 90град. Они выполнены в виде самоклеящейся пленки или в виде отдельного устройства для монтажа на объектах.
Если такой рефлектор поместить на пути поляризованного луча, то луч, отразившись от него, изменит плоскость поляризации и свободно пройдет через входной поляризационный фильтр фотоприемника, повернутый на 90град. по отношению к поляризационному фильтру излучателя.
Работая с поляризованным излучением, выключатель воспринимает только поток от световозвращателя, который поворачивает плоскость поляризации на 90град. Все предметы, появляющиеся между выключателем и световозвращателем, вызывают прерывание поляризованного луча и срабатывание выключателя.
Данный эффект реализован в оптических выключателях с обозначением TRP. Поляризационные фильтры встроены вовнутрь, поэтому по внешнему виду такие выключатели ничем не отличаются от выключателей, использующих принцип отражения луча от объекта. Эти выключатели по помехозащищенности от воздействия посторонних факторов приближаются к выключателям, использующим прерывание луча.

Принцип работы оптоволоконного выключателя

Предприятие «СТРАУС» также предлагает выключатели с оптоволоконным кабелем.
Выключатели с оптоволоконным кабелем способны обнаруживать объекты в самых труднодоступных местах.
Выключатели с оптоволоконным кабелем могут работать и на отраженном луче (тип D) и на прямом луче (тип T).