Лабараторная. Лабораторная работа 4 Изучение бесконтактных датчиков (выключателей)
 Скачать 74.61 Kb.
|
|
Лабораторная работа №4 Изучение бесконтактных датчиков (выключателей) Цель работы: ознакомление с устройством бесконтактных датчиков, изучение принципов работы и схем включения. Теоретическая часть Выключателем бесконтактным (ВБ) называется датчик, приводимый в действие внешним объектом без механического контакта выключателя и объекта. Коммутация нагрузки производится полупроводниковыми элементами узла коммутации ВБ. Всё это обеспечивает высокую надёжность работы ВБ. В системах управления они, как правило, выполняют функцию датчиков обратной связи, сигнализируя о завершении выполнения конкретным элементом оборудования команды на перемещение. Но этим их применение не ограничивается. Датчики используются практически во всех отраслях промышленности, в первую очередь в металлургической, машиностроительной, горнодобывающей, нефтегазовой и других отраслях промышленности. Упрощённая функциональная схема ВБ состоит из трёх блоков (рис. 2.1).
Рис. 2.1. Функциональная схема бесконтактного выключателя Входя в зону чувствительности ВБ, движущийся объект вызывает срабатывание датчика. При его срабатывании полупроводниковый узел коммутации включает или отключает ток нагрузки (до 400 мА постоянного или до 500 мА переменного тока). В качестве нагрузки могут быть использованы входы контроллера, электронной схемы или непосредственно обмотка реле, контактора. Электрическая часть ВБ помещена в корпус из пластмассы или никелированной латуни. Для обеспечения работоспособности в экстремальных условиях эксплуатации электрическая часть герметизируется компаундом. В основе классификации БВ – их основные характеристики, по которым и строится система обозначений. БВ классифицируются: 1. По принципу действия чувствительного элемента – индуктивные, ёмкостные, оптические, ультразвуковые, магнитные и т.д. 2. По условиям установки в конструкцию. Индуктивные и ёмкостные ВБ выпускаются утапливаемого и неутапливаемого исполнения. Последним необходимо наличие вокруг чувствительного элемента зоны, свободной от демпфирующего материала. 3. По возможностям коммутационного элемента. ВБ различаются по коммутационной функции и по типу выхода (схемам подключения). 4. По особенностям конструктивного исполнения. ВБ различаются по форме корпуса и по способу подключения. Низковольтные индуктивные датчики. Индуктивные датчики с низковольтным напряжением питания чаще всего производятся в двухпроводном, трехпроводном, четырехпроводном исполнении. Наиболее распространены датчики в трехпроводном и четырехпроводном исполнении.Датчики имеют два вывода для подключения питания и один или два сигнальных вывода (выхода). Нагрузка (резистор, лампочка, реле и пр.) одним концом подключается к сигнальному выводу (выходу) датчика, вторым концом к одному из выводов питания, который в этом случае является общим для нагрузки и питания. В зависимости от того, к какому выводу питания «плюсовому» или «минусовому» подключается нагрузка, трех-, четырехпроводные индуктивные датчики делятся на две группы: − с «общим минусом» - рисунки 11, 31, 51; − с «общим плюсом» - рисунки 21, 41, 61. По этому признаку датчики должны согласовываться с устройством, контроллеромуправления оборудованием.В низковольтных датчиках в качестве коммутирующего элемента используется транзистор. Ранее применялся биполярный транзистор, откуда и произошло обозначение структуры выходного каскада, присутствующего в обозначениях датчиков:
Сейчас применяются и полевые транзисторы, но обозначение структуры сохранилось. При подборе индуктивного датчика необходимо знать, что большинство систем управления производится с общим минусом питания (PNP). Поэтому, если у Вас выбирается датчик с общим плюсом (NPN), то, во избежание ошибки, советуем перед заказом еще раз перепроверить документацию и может быть проверить подключение на реальном объекте. При подборе индуктивных датчиков необходимо определиться с функцией коммутирующего элемента. Индуктивные датчики трехпроводного исполнения в зависимости от функции коммутирующего элемента имеют схему подключения: - «замыкающий контакт» - в нормальном состоянии при отсутствии объекта воздействия контакт «нормально разомкнут» («NO»), рисунки 11, 21. - «размыкающий контакт» - в нормальном состоянии при отсутствии объекта воздействия контакт «нормально замкнут» («NC»), рисунки 31, 41. Такие датчики применяется реже. Индуктивные датчики четырехпроводного исполнения в зависимости от функции коммутирующего элемента имеют схему подключения «переключающий контакт» («NO», «NC»), рисунки 51,61. Данные датчики используются для экономии некоторых дополнительных элементов, например реле, хотя сам датчик несколько дороже, чем трехпроводный. Так же могут использоваться для однотипности ассортимента. Все индуктивные датчики трех- и четырехпроводного исполнения, производимые фирмой «Мега-К» имеют тригерную защиту от короткого замыкания или перегрузки по току. Защита самовосстанавливается при снятии нагрузки. В каталогах некоторых фирм данный тип защиты называется импульсным. Максимальный рабочий ток большинства датчиков производимых фирмой «Мега-К» - 250 мА. Срабатывание защиты определяется сигналом с датчика тока и происходит на токах свыше 280 мА. Некоторые производители не рекомендуют в качестве нагрузки включать лампу накаливания из-за броска тока во время включения. Индуктивные датчики ЗАО «Мега-К» выдерживают включение ламп накаливания. Некоторые производители не рекомендуют включать индуктивную нагрузку, например обмотки реле, напрямую без диода. Индуктивные датчики производства ЗАО «Мега-К» имеют встроенную защиту от ЭДС самоиндукции. У некоторых ведущих европейских фирм имеется ограничение емкости нагрузки, например не более 1 мкФ. Индуктивные датчики, трех и четырехпроводные, производства ЗАО «Мега-К» допускают подключение нагрузки емкостью более 2,5 мкФ. Будьте внимательны при подборе индуктивных датчиков, особенно при подборе датчиков в качестве допустимого аналога. Для надежности советуем проконсультироваться у специалистов фирмы «Мега-К». Главная Подбор продукции Полезная информация О фирме Корзина Поиск Выключатели бесконтактные индуктивные (ВБИ) имеют чувствительный элемент в виде катушки индуктивности с открытым в сторону активной поверхности магнитопроводом (рис. 2.2). Рисунок 1 Генератор Демодулятор Триггер Коммутационный элемент Рис. 2.2. Функциональная схема ВБИ Перед активной поверхностью ВБИ образуется магнитное поле. При внесении металлического объекта в это поле колебания генератора затухают, демодулированное напряжение падает, триггер опрокидывается, коммутационный элемент переключается. ВБИ выпускаются в пластмассовых или в латунных никелированных корпусах различной формы с расстоянием срабатывания от 1 до 150 мм. Обычно объект воздействия для ВБИ изготавливается в виде стальной пластины необходимых размеров, соединённой с движущейся деталью механизма, положение которой надо контролировать. Если объект воздействия имеет размеры меньше стандартных, то расстояние срабатывания может измениться. Представление о характере этого изменения даёт график (рис. 2.3) зависимости отношения S/Snот К – отношения площади используемого объекта (толщиной примерно 1 мм) к площади стандартного объекта воздействия. Рис.2.3. Зависимость расстояния срабатывания от площади используемого объекта воздействия При работе с объектами, изготовленными из различных металлов и сплавов, расстояния срабатывания могут уменьшаться. Тогда для предварительных расчётов следует применять поправочные коэффициенты. Например:сталь – 0,8;нихром – 0,9;латунь – 0,5;алюминий – 0,5; медь – 0,48. Для надёжного и однозначного переключения ВБИ расстояние срабатывания и расстояние отпускания при обратном ходе объекта делаются разными. Параметр «Дифференциальный ход» характеризует и нормирует эту разницу. В процессе эксплуатации приближение объекта к ВБИ, как правило, производится не вдоль относительной оси, а перпендикулярно к ней. При этом точка срабатывания в пределах гарантированного интервала срабатывания зависит от удаления объекта от активной поверхности. При наличии люфтов в механизмах это нужно учитывать располагать пластину на минимально возможных расстояниях от активной поверхности с учётом люфтов. ВБИ наиболее широко используются в качестве конечных выключателей в станках с ЧПУ, автоматических поточных линиях, вразного рода приводных устройствах и т.п. ВБИ с напряжением питания 20 – 250 В переменного тока не требуют специального блока питания и часто применяются в простых схемах управления. Выключатель бесконтактный герконовый (ВБГ) – магниточувствительный выключатель с расширенным температурным диапазоном (рис. 2.4) позволяет автоматизировать процессы в тяжёлых температурных условиях и агрессивных средах (крайний север; холодильные установки, подвижные составы, автокраны, бульдозеры, снегоуборочные машины; химическое и металлургическое производство). Рис. 2.4. Функциональная схема ВБГ С помощью герконовых датчиков можно контролировать угловое положение заслонок, положение шиберов, наличие и количество объектов на конвейере. Герконовые выключатели нашли применение в системах охраны, где требуется простой и надёжный датчик с большим диапазоном рабочих температур, выходом типа «сухой контакт» и не потребляющий электроэнергии. Принцип работы и устройство ВБГ. Геркон реагирует на изменение напряженности поля постоянного магнита и производит коммутацию внешней электрической цепи. Схема индикации со светодиодным индикатором обеспечивает работу индикатора при срабатывании геркона, показывает состояние выключателя и обеспечивает контроль работоспособности. Компаунд защищает геркон от механических воздействий и влаги. Корпус, выполненный из латуни, полиамида или пластмассы, при помощи метизных изделий облегчает монтаж выключателя. К достоинствам ВБГ следует отнести: - простота конструкции; - возможность работы при переменном и постоянном напряжении до 300 В; - низкое (близкое к нулю) падение напряжение на контактах. Используемое оборудование лабораторного стенда: лабораторный модуль «Командоаппараты и датчики»; «Модуль питания и измерений»; модуль «Задание сигналов и логические элементы»; соединительные проводники. Порядок выполнения лабораторной работы: Изучить теоретический материал, достаточный для выполнения работы. Собрать схему (рис. 2.5) для исследования индуктивного датчика. Рис. 2.5. Электрическая схема для исследования индуктивного датчика При этом используется дополнительный внешний источник питания (не входит в состав лабораторного стенда). 3. Плавно поднести имитатор объекта к датчику, измерив расстояние срабатывания и последующего отпускания. Результаты занести в таблицу 2.1. Таблица 2.1 Таблица срабатывания датчиков
4. Собрать схему (рис.2.6) для исследования герконового датчика типа MSAF2A. Исследования проводить аналогично исследованию индуктивного датчика. Рис.2.6. Электрическая схема для исследования датчика на герконе 5. После оформления черновика, содержащего принципиальные электрические схемы, описание хода выполнения лабораторной работы, и проверки результатов преподавателем необходимо выключить стенд, разобрать схему, предоставить стенд в полной комплектности и исправности преподавателю. Контрольные вопросы 1. Дайте определение бесконтактных выключателей. 2. Из каких элементов состоит БВ? 3. Приведите классификацию БВ. 4. Каков принцип действия БВИ? 5. Каков принцип действия БВГ? | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
