Berührungslose Bewegungsschalter

Berührungslose Wegschalter (Schienenwandler, die ohne mechanische Einwirkung des Bewegungsbegrenzers arbeiten) werden in Steuerkreisen für elektrische Antriebe von Maschinen, Mechanismen und Maschinen eingesetzt. Sensorschalter dienen zum Durchschalten von Steuerstromkreisen elektromagnetische relais oder kontaktlose Logikelemente, die unter dem Einfluss des Steuerelements durchgeführt wird.

Klassifizierung von Näherungsschaltern

Berührungslose Wegschalter können klassifiziert werden nach: Wirkungsweise auf das empfindliche Element, physikalisches Funktionsprinzip des Wandlers, Design, Genauigkeitsklasse, Schutzart.

Je nach Art der Beeinflussung des empfindlichen Elements lassen sich berührungslose Wegschalter in mechanische und parametrische Schalter unterteilen.

Bei Schaltern erster Art wirkt das Bedienelement direkt mechanisch auf den Primärantrieb des berührungslosen Endschalters, der berührungslos mit dem Tastelement zusammenwirkt.Bei Schaltern der zweiten Art wird abhängig von der Stellung des Bedienelements, das nicht mechanisch mit dem Näherungsschalter verbunden ist, ein physikalischer Parameter des Wandlers verändert. Ein bestimmter Wert dieses Parameters ändert den Zustand des Relaiselements.

Die Klassifizierung berührungsloser Fahrschalter nach dem physikalischen Funktionsprinzip des Umrichters umfasst folgende Typen:

Induktive Schalter, die auf Veränderung basieren Induktivität, Gegeninduktivität sowie induktive Schalter.

Derzeit sind die meisten berührungslosen Fahrschalter auf dem Markt induktiver Apparat.

Induktive Näherungsschalterwandler können wiederum nach den folgenden Schemata aufgebaut werden: Resonanz-, Autogenerator-, Differential-, Brücken-, Direktwandlung.

Magnetische induktive Schalter, die auf den folgenden Prinzipien basieren: Hall-Effekt, Magnetowiderstand, Magnetodiode, Magnetothyristor, Reed-Schalter.

Kapazitive Schalter: mit variierender Plattenfläche, mit variierendem Plattenspalt, mit variierender Dielektrizitätskonstante des Plattenspalts.

Fotoelektrische Schalter mit Elementen: Fotodiode, Fototransistor, Fotowiderstand, Fotothyristor.

Photovoltaikschalter und Nebenstrahlschalter, bei denen Strahlen anderer physikalischer Natur, beispielsweise radioaktive Strahlung, zusammen mit sichtbaren Lichtstrahlen verwendet werden können.

Berührungslose Endschalter werden konstruktionsbedingt unterteilt in: Schlitz-, Ring- (Halbring-), Ebenen-, Endschalter, Schalter mit mechanischem Antrieb und Mehrelementschalter.

Die Unterteilung berührungsloser Endschalter in End- und Planarausführung ist etwas bedingt, da die Bewegung des Bedienelements relativ zur empfindlichen Fläche bei einigen Typen berührungsloser Endschalter sowohl in parallelen als auch senkrechten Ebenen erfolgen kann. In diesem Fall kann von einer bevorrechtigten Verwendung ausgegangen werden.

Die Genauigkeitsklasse (der Wert des Grundfehlers) berührungsloser Bewegungsschalter wird in niedrig (ungefähr ± 0,5 mm oder mehr), mittel [ungefähr ± (0,05–0,5) mm], erhöht [ungefähr ± (0,005–0,05) mm] und unterteilt hohe Genauigkeit (ungefähr ± 0,005 mm oder weniger).

Berührungslose Endschalter können unterschiedliche Schutzgrade gegen das Eindringen von Fremdkörpern und das Eindringen von Wasser in das Gerät haben. Die Merkmale der Schutzart von Näherungsschaltern und die auf die Schutzart bezogene Klassifizierung entsprechen den im In- und Ausland anerkannten Merkmalen und Klassifizierungen für elektrische Betriebsmittel und Elektrogeräte mit einer Spannung bis 1000 V.

Technische Eigenschaften von Näherungsschaltern

Zu den technischen Eigenschaften berührungsloser Fahrschalter gehören genaue (messtechnische) Eigenschaften, Geschwindigkeit, elektrische Eigenschaften, Gesamt- und Einbauabmessungen und -gewicht, nominale und zulässige Betriebsbedingungen, Zuverlässigkeitsindikatoren, Preis usw.

Eine der Haupteigenschaften berührungsloser Wegschalter, die sich direkt auf deren Konstruktion und eine Reihe weiterer technischer Eigenschaften auswirkt, wird durch die geometrische Anordnung des Bedienelements relativ zur empfindlichen Fläche im Betrieb bestimmt... Für Näherungsschalter in a In der Ebene wird als Hauptmerkmal der Arbeitsabstand verwendet – der Abstand zwischen der empfindlichen Oberfläche des Schalters und dem Bedienelement, auf das der Schalter wirkt. Das Hauptmerkmal des Endschalters ist der maximale Einflussweg, d.h. der maximale Abstand zwischen der empfindlichen Fläche des Schalters und dem Bedienelement, bei dem eine Änderung seines Schaltzustandes möglich ist. Das Hauptmerkmal von Schlitz- und Ringschaltern ist die Breite des Schlitzes und der Innendurchmesser des Rings bzw. dieser Schalter.

Zu den Genauigkeitsmerkmalen berührungsloser Wegschalter gehören der Grundfehler, zusätzliche Fehler durch Änderungen der Umgebungstemperatur und Änderungen der Versorgungsspannung sowie der maximale Gesamtfehler. Zu den Genauigkeitseigenschaften berührungsloser Wegschalter gehört auch die Wegdifferenz, d. h. die Differenz zwischen der Koordinate des Betätigungspunktes des berührungslosen Hubs des Schalters und der Koordinate des Punktes seiner Trennung, wenn das Bedienelement in die entgegengesetzte Richtung bewegt wird.

Geschwindigkeit (Reaktionszeit) des Näherungsschalters – dies ist die Zeit zwischen dem Zeitpunkt der Festlegung der Arbeitskoordinate und dem Zeitpunkt des Erreichens des stationären Spannungswerts am Ausgang des berührungslosen Endschalters.Wenn man die Größe der Geschwindigkeit des berührungslosen Fahrschalters kennt, ist es möglich, die dynamischen Fehler im Betrieb der berührungslosen Fahrschalter zu bestimmen, wenn sich die Bewegungsgeschwindigkeit des Bedienelements ändert.

Zu den elektrischen Eigenschaften von Näherungsschaltern gehören die erforderlichen Parameter der Stromversorgung (Stromversorgung) und Lasteigenschaften. Zu den Parametern des Versorgungsnetzes gehören: Art des Stroms (Gleichstrom, Wechselstrom), Versorgungsspannung und ihre zulässigen Abweichungen, Höhe der Welligkeit, Leistungsaufnahme eines Näherungsschalters bzw. Stromverbrauchs, Frequenz des Netzes (bei Wechselstrom). Die Belastungsmerkmale berührungsloser Fahrschalter sind die Art der Belastung (Relais, Chip etc.). die von der Last entnommene Ausgangsspannung, Leistung oder Stromstärke.

Indikatoren für die Zuverlässigkeit und Langlebigkeit berührungsloser Endschalter sind vor allem: die Wahrscheinlichkeit eines störungsfreien Betriebs für eine bestimmte Betriebsdauer oder für eine bestimmte Anzahl von Betätigungen sowie die Lebensdauer eines berührungslosen Endschalters.

Zu den wichtigsten Parametern sollten auch die Gesamt- und Montagemaße kontaktloser Bewegungsschalter gehören.

Anforderungen an Näherungsschalter

Eine der wichtigsten Anforderungen an Endschalter ist die Forderung nach einer hohen Zuverlässigkeit ihrer Funktion. Im Vergleich zu anderen elektrischen Geräten, einschließlich elektronischer Geräte, funktionieren Endschalter unter schwierigsten Bedingungen, da sie sich direkt in den Arbeitsbereichen von Prozessmaschinen befinden, wo ein breites Spektrum an Temperaturen, Vibrationen und Stößen, starken elektromagnetischen Feldern und Verunreinigungen herrscht Chips und verschiedene Flüssigkeiten sind möglich.

Bei hohen Betriebsfrequenzen und hohen Bewegungsgeschwindigkeiten der Bedienelemente können Endschalter erforderlich sein.

Die technischen Daten der Kontaktendschalter erlauben es nicht immer, den Anforderungen gerecht zu werden. Dies ist besonders charakteristisch für automatisierte Prozessanlagen mit komplexen elektrischen Geräten, die eine große Anzahl enthalten Kontaktendschalterwie automatische Maschinenlinien, Oberschubförderer und andere verzweigte Fördersysteme, Gießerei- und Hüttenausrüstung usw. Dies gilt auch für Hochleistungsgeräte mit einer großen Anzahl von Arbeitsgängen pro Zeiteinheit, wie zum Beispiel Schmiede- und Pressgeräte.

In vielen der oben genannten Fälle ist es beim Einsatz von Kontaktendschaltern nicht möglich, eine akzeptable Zuverlässigkeit des Betriebs automatisierter technologischer Geräte zu gewährleisten, und außerdem müssen diese Schalter aufgrund ihrer kurzen Lebensdauer regelmäßig an den Arbeitsgeräten ausgetauscht werden Verhältnis zur Gesamtzahl der Operationen.

In der Regel zeichnen sich Näherungsschalter durch eine hohe Zuverlässigkeit, eine hohe Schalthäufigkeit und eine lange Lebensdauer bezogen auf die Gesamtschaltzahl aus. Ein wichtiger Vorteil berührungsloser Bewegungsschalter besteht darin, dass ihre Zuverlässigkeit (die Wahrscheinlichkeit eines störungsfreien Betriebs über einen bestimmten Zeitraum) praktisch unabhängig von der Häufigkeit der Betätigungen ist.

Die Erhöhung der Gerätezuverlässigkeit beim Einsatz berührungsloser Fahrschalter wird auch dadurch erleichtert, dass berührungslose Fahrschalter nur bei Bedarf eingeschaltet werden können.Bei der Verwendung von Endschaltern der Kontakte erfolgt die Umschaltung der Kontakte bei jeder Betätigung des Nockens, unabhängig davon, ob diese Kontakte mit dem Stromkreis verbunden sind oder nicht.

Einige Anforderungen an Näherungsschalter sind auch auf die Betriebsbedingungen zurückzuführen.

Die wichtigsten zu berücksichtigenden Umgebungsbedingungen sind normalerweise die Wechselstromversorgungsspannung und die Umgebungstemperatur. Innerhalb der vorgegebenen Grenzen der Änderung der äußeren Bedingungen müssen berührungslose Endschalter ihre Funktionsfähigkeit und die erforderliche Genauigkeit aufrechterhalten. Die Funktion der Schalter sollte durch die Luftfeuchtigkeit in der Umgebung sowie durch die Höhe über dem Meeresspiegel innerhalb der für die Endschalter zulässigen Grenzen nicht wesentlich beeinträchtigt werden.

Die Anforderungen, die normalerweise an berührungslose Wegschalter gestellt werden, sind die Fähigkeit, jede Arbeitsposition im Raum einzunehmen und keine Beeinflussung durch das Grundmaterial, auf dem sie installiert sind, und die Metallkörper, die mit dem Körper des berührungslosen Schalters in Kontakt stehen reisen. Die Funktion der Näherungssensoren darf nicht durch Vibrationen und Stöße sowie durch das Eindringen von Öl, Emulsion, Wasser, Staub beeinträchtigt werden.

Die höchste Betätigungsfrequenz berührungsloser Wegschalter beim Einsatz als elektromagnetisches Lastrelais kann praktisch 120 Betätigungen pro Minute erreichen. Werden elektronische Geräte als Last von Näherungsschaltern verwendet, kann die Betriebsfrequenz des Systems deutlich höher sein.

Näherungsschalter für Generatoren

Das Funktionsprinzip berührungsloser Generatorfahrschalter basiert auf Änderungen der Parameter des Schwingkreises des Generators unter äußerer Einwirkung. Ein solcher sich ändernder Parameter, der die Bewegung des Bedienelements in ein sich änderndes elektrisches Signal umwandelt, ist üblicherweise die Induktivität oder Kapazität des Schwingkreises oder die Gegeninduktivität zwischen den Spulen des Kreises. Bei berührungslosen Endschaltern mit einem induktiven Generator vom Endtyp führt das Steuerelement, bei dem es sich um eine leitende Platte handelt, bei Annäherung eine Störung in das hochfrequente elektromagnetische Feld ein, das von der induktiven Spule des Oszillatorkreises erzeugt wird.

Gleichzeitig im Bedienelement Wirbelströmeein eigenes elektromagnetisches Feld erzeugen. Elektromagnetisches Feld Wirbelströme haben den gegenteiligen Effekt auf die Spule des Wandlers und verursachen Änderungen des Wirk- und Blindwiderstands darin und damit eine Änderung des Oszillatorausgangssignals in Frequenz und Amplitude von den Anfangswerten entsprechend einem erheblichen Abstand von das Bedienelement den Werten dieser Parameter entsprechend an der Stelle des Bedienelements, an der es zu einer abrupten Zustandsänderung kommt, dem Schwellwertgerät. Diese Änderung des Oszillatorausgangssignals wird letztendlich vom Antrieb erfasst.

Das Ausgangssignal des Oszillators ist eine Spannungsschwankung mit einer Frequenz von mehreren hundert Kilohertz. Am Ausgang des Schwellwertgerätes muss dieses Signal unipolar ankommen. Daher ist zwischen Generator und Schwellwertgerät ein Gleichrichter geschaltet.

Näherungsschalter BVK-24

Weitverbreitete Schlitznäherungsschalter mit im Generatorbetrieb arbeitenden Transistorverstärkern. In Abb. 1 und zeigt eine Gesamtansicht des Schaltertyps BVK-24. Sein Magnetkreis, der sich im Kasten 4 befindet, besteht aus zwei Ferritkernen 1 und 2 mit einem 5-6 mm breiten Luftspalt dazwischen. Im Kern 1 gibt es eine Primärwicklung wk und eine Mitkopplungswicklung wp.c, im Kern 2 gibt es eine Gegenkopplungswicklung wо.s. Ein solcher Magnetkreis eliminiert den Einfluss externer Magnetfelder. Die Rückkopplungsspulen sind in Reihe geschaltet – also gegensätzlich. Als Schaltelement wird ein Aluminiumblatt (Platte) 3 mit einer Dicke von bis zu 3 mm verwendet, das in den Schlitz (im Luftspalt) des Magnetsystems des Sensors verschoben werden kann.

Berührungsloser Bewegungsschalter BVK -24: a – Gesamtansicht; b – elektrischer Schaltplan

Befindet sich das Blütenblatt außerhalb des Kerns, ist die Differenz zwischen den in den Wicklungen wpc und wo.c induzierten Spannungen positiv, der Transistor VT1 ist geschlossen und es werden konstante Schwingungen im Stromkreis wc — C3 erzeugt (Abb. 1, b ) tritt nicht auf. Wenn ein Blütenblatt in den Sensorschlitz eingeführt wird, wird die Verbindung zwischen den Spulen wk und wо.c geschwächt (daher wird das Blütenblatt auch als Schirm bezeichnet), an die Basis des Transistors VT1 wird eine negative Spannung angelegt und dieser öffnet. In der Schaltung wk — C3 wird erzeugt und Wechselstrom, die in der Spule wp.c im Hauptstromkreis des Transistors eine EMK induziert. Im Basiskreis des Transistors VT1 wird der variable Anteil des Basisstroms erfasst. Der Transistor öffnet, wodurch das Relais K anzieht

Um den Betrieb des Transistors bei Temperatur- und Spannungsschwankungen zu stabilisieren, wird ein nichtlinearer Spannungsteiler verwendet, der aus einem linearen Element R1, einem Halbleiterthermistor R2 und einer Diode VD2 besteht.

Der Antwortfehler beträgt 1-1,3 mm. Die Versorgungsspannung des BVK-24-Schalters beträgt 24 V.

Schaltplan des kontaktlosen Schalters BVK

Schema des sequentiellen Schaltens zweier kontaktloser Schalter BVK

Schema der Parallelschaltung zweier kontaktloser Schalter BVK

Kontaktlose KVD-Schalter

Berührungslose Endschalter vom Typ KVD sind zum Schalten elektrischer Steuer- und Signalkreise bei der Automatisierung verschiedener Anlagen bestimmt. Die Schaltung umfasst einen Oszillator und einen Transistor-Trigger. Wenn eine Metallplatte in den Arbeitsspalt eingeführt wird, verringert sich der Rückkopplungskoeffizient, was zu einem Zusammenbruch der Erzeugung führt, der Auslöser umkippt und ein normalerweise geschlossener Ausgangstransistor öffnet, wodurch ein Relais oder ein Logikelement aktiviert wird. Versorgungsspannung – 12 oder 24 V

Berührungslose Endschalter BTB

BTB-Schalter sind zum Schalten von Steuerkreisen mittels Relais oder durch Anpassung von Elementen berührungsloser Logikelemente bestimmt. Die Schalter ändern den Schaltzustand (Wirkung) bei Annäherung an das empfindliche Element des Stahlbau-Bedienelements. Die Schalter arbeiten nach dem Prinzip eines gesteuerten Generators, die Umschaltung erfolgt bei Annäherung an das empfindliche Element des gesteuerten Teils oder Bedienelements aus Baustahl.

Alle Schalter sind mit Schutzschaltungen gegen Verpolung der Versorgungsspannung und Überspannung beim Abschalten induktiver Lasten ausgestattet. Die Schalter BTP 103-24, BTP 211-24-01 und BTP 301-24 sind zusätzlich zu den oben genannten Schutzschaltungen mit einer Schutzschaltung gegen ausgestattet Überlastung und Kurzschluss in der Frachtkette. Versorgungsspannung der BTB-Schalter – 24 V.