ДЗ

Примеры использования датчиков

Некоторые примеры использования датчиков положения разного

типа:

Ультразвуковые датчики расстояния. Распознают объекты в области бампера автомобиля, предотвращая столкновения.

Системы технического зрения. Определяют положение объектов по нескольким координатам (X, Y и плоскость вращения). Например,

устанавливаются для определения положения изделий на конвейере.

Энкодеры (датчики углового положения). Предоставляют информацию о перемещении (направлении и скорости) вращающегося

(движущегося) механизма. Например, в бумажной и металлообрабатывающей промышленности используются для контроля скорости перемещения и длины производимого листа, а также в строительной индустрии, в частности при производстве керамических изделий.

Лазерный дистанционный измеритель. Применяется для определения гладкости поверхности детали. Датчик измеряет отклонение в отражённых лучах, показывая различные неровности размером до 10 мкм.

Система сборки ключа и замка автомобиля. Использует датчик близости для определения готовности корпуса для сборки. Лазерный датчик профиля, установленный на роботе, измеряет профиль ключа.

Основные схемы включения (прямые и инверсные) для контактных и бесконтактных датчиков положения;

Рис. 15. Подключение 2-х, 3-х и 4-х проводные на постоянное

напряжение

Рис. 16. Подключение 2-х, 3-х и 4-х проводные на переменное/постоянное напряжение

Ограничения при эксплуатации бесконтактных выключателей:

1. Напряжение питания бесконтактного выключателя не должно превышать рабочих напряжений питания, указанных в каталоге. Пульсации питающего напряжения постоянного тока не должны превышать 10%

номинального напряжения питания.

2. Недопустимо подключать без нагрузки двухпроводные бесконтактные выключатели напрямую к источнику питания, проверять работоспособность,

используя в качестве нагрузки лампу накаливания или другие нелинейные элементы, а также пускатели выше первой величины.

3. Момент усилия затяжки крепежных гаек для цилиндрических резьбовых выключателей при установке не должен превышать следующих значений:

ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ БПВ

Ктехническим характеристикам БПВ относятся точностные

(метрологические) характеристики, быстродействие, электрические характеристики, габаритные и установочные размеры и масса, номинальные и допустимые условия работы, показатели надежности, стоимость и пр.

Одна из основных характеристик БПВ, непосредственно влияющая на его конструкцию и ряд других технических характеристик, определяется геометрическим расположением управляющего элемента относительно чувствительной поверхности во время работы. Например, для торцевого

выключателя в качестве основной характеристики принимается расстояние между чувствительной поверхностью выключателя и управляющим элементом, при котором происходит срабатывание выключателя. Основной характеристикой щелевого и кольцевого выключателей является ширина щели и внутренний диаметр кольца этих выключателей соответственно.

К точностным характеристикам БПВ относятся основная погрешность,

определяемая точностью срабатывания выключателя, дополнительные погрешности от изменения окружающей температуры и изменения напряжения питания и максимальная суммарная погрешность. Кроме того, к

точностным характеристикам БПВ относится также дифференциал хода

δ=/Хвкл-Хоткл/, где Хвкл - координата точки срабатывания БПВ, Хоткл - координата точки

его отключения при перемещении управляющего элемента в обратном направлении.

Быстродействие (время срабатывания) БПВ – это время между моментом установления координаты срабатывания и моментом достижения установившегося значения напряжения на выходе БПВ. Зная величину быстродействия БПВ, можно определить динамические погрешности работы БПВ при изменении скорости перемещения управляющего элемента.

Электрические характеристики БПВ включают в себя требуемые параметры источника питания: род тока (постоянный, переменный),

напряжение питания и его допустимые отклонения, уровень пульсаций,

потребляемая БПВ мощность, частота сети (для переменного тока); а также нагрузочные характеристики: вид нагрузки (реле, микросхема или др.),

выходное напряжение, мощность или ток, потребляемый нагрузкой.

К показателям надежности и долговечности БПВ в первую очередь относятся: вероятность безотказной работы в течение определенного срока эксплуатации или на определенное число срабатываний БПВ и срок службы БПВ.

К важнейшим параметрам следует отнести также габаритные и

установочные размеры БПВ.

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ГЕНЕРАТОРНЫХ ИНДУКТИВНЫХ ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ

Принцип действия генераторных БПВ основан на изменении при внешнем воздействии параметров колебательного контура генератора. Таким изменяющимся параметром, преобразующим перемещение управляющего элемента в изменяющийся электрический сигнал, является обычно индуктивность колебательного контура или взаимоиндуктивность между катушками контура.

3.1. Генераторные бесконтактные торцевые выключатели

Вгенераторных БПВ торцевого типа управляющий элемент,

представляющий собой токопроводящую пластину, вносит при приближении возмущение в высокочастотное электромагнитное поле, создаваемое катушкой индуктивности контура автогенератора. При этом в управляющем элементе находятся вихревые токи, создающие собственное электромагнитное поле. Электромагнитное поле вихревых токов оказывает обратное воздействие на катушку генератора, вызывая в ней изменение реактивного сопротивления и, следовательно, изменение сигнала на выходе автогенератора по частоте и по амплитуде от начальных значений f0 и A0, соответствующих такому положению управляющего элемента, при котором происходит скачкообразное изменение состояния порогового устройства (рис.2).

Это изменение выходного сигнала автогенератора регистрируется, в

конечном счете, исполнительным устройством, подключенным к выходу БПВ.

Выходным сигналом автогенератора является напряжение частотой несколько сотен килогерц. На выход порогового устройства этот сигнал должен поступить

выпрямитель.

На рис.3 приведена зависимость напряжения на выходе генератора U от расстояния l между управляющим элементом и чувствительной поверхностью выключателя. Значение напряжения Uc соответствует срабатыванию порогового устройства выключателя при приближении управляющего

элемента к чувствительной поверхности, значение Uв – возврату порогового устройства выключателя в исходное состояние при удалении управляющего элемента от чувствительной поверхности. Этим двум значениям напряжения соответствуют lвкл и lоткл расстояния срабатывания и отключения БПВ. Из графика видно, что при достаточном удалении управляющего элемента изменение амплитуды незначительно. С точки зрения выбора режима работы генератора наибольший интерес представляет средний линейный участок кривой, так как крутизна определяет возможности БПВ по чувствительности и обеспечению стабильности работы. Величина напряжения генератора определяет максимальное расстояние воздействия, на которое может быть настроен выключатель. Для обеспечения стабильности работы БПВ необходимо, чтобы амплитуда генерации превышала верхнее значение напряжения Uв, так как при изменении положения точек Uс и Uв по кривой под влиянием внешних факторов, в частности при изменении температуры,

параметры выключателя будут меньше изменяться, если новые значения Uс и

Uв будут оставаться на линейном участке кривой. Крутизна характеристики

U=ƒ(l) определяет дифференциал хода δ, который определяется для данных значений Uс и Uв разностью /lвкл-lоткл/. С возрастанием крутизны уменьшается приращение расстояния срабатывания ∆l, характеризующее стабильность положения точки срабатывания выключателя.

Основными конструктивными элементами, определяющими функциональные параметры генератора, являются катушка индуктивности,

магнитопровод и заливочный компаунд. Конструктивные исполнения магнитопроводов генераторных БПВ определяются их функциональным назначением и габаритами. В большинстве случаев используются ферритовые сердечники броневого типа (рис.4).

График (рис.5) иллюстрирует характер зависимости между геометрическим размером ферритового броневого сердечника (внешним диаметром D) и максимальным расстоянием срабатывания Н, принятым для торцевых БПВ.

Рассмотрим взаимодействие преобразователя с управляющим элементом.

Размеры магнитной системы определяют дальность распространения

элемента относительно оси симметрии поля и чувствительной поверхности

изготавливать из стали толщиной 1мм

квадратной формы с длиной стороны не менее диаметра выключателя. Точка прямого срабатывания БПВ А и точка отключения В при движении управляющего элемента в радиальном направлении r изменяют свое положение относительно оси симметрии Z в зависимости от расстояния между управляющим элементом и чувствительной поверхностью. Соответственно изменяется и дифференциал хода при радиальном δr и осевом δz

перемещениях управляющего элемента. На рис.7 приведена динамическая характеристика БПВ, которая показывает связь между скоростью Vr движения

управляющего элемента в радиальном направлении, при которой на заданном расстоянии Z его от чувствительной поверхности происходит четкое срабатывание БПВ. Значение скорости управляющего элемента не должно превышать Vmax.

В нашей стране разработан и освоен производством ряд серий торцевых БПВ, основные характеристики которых приведены в таблице 1.

Результаты исследований в виде таблицы и графиков;

СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

1.Назначение и классификация датчиков положения (путевых выключателей).

2.Конструкции и схемы, поясняющие принципы действия различных датчиков положения:

Контактные (прямоходовые и мгновенного действия),

Герконовые (плоские и щелевые),

Индуктивные (дроссельные, трансформаторные, дифференциальные, с постоянными магнитами),

Емкостные,

Оптические,

Ультразвуковые.

3.Примеры использования датчиков положения разного типа;

4.Основные схемы включения (прямые и инверсные) для контактных и бесконтактных датчиков положения;

5.Конструкция (рис.10 и 11) и основные характеристики индуктивных генераторных БПВ;

6.Результаты исследований в виде таблицы и графиков;

7.Необходимые расчеты метрологических характеристик индуктивного БПВ;

8.Выводы и предложения по работе.

Раздел №2

Цель работы: Сборка и проверка схемы для нереверсивного управления асинхронным двигателем с помощью кнопочного поста

Краткая теория Наиболее распространенным потребителем электрической энергии

является электродвигатель. Основным коммутационным аппаратом,

осуществляющим подключение электродвигателя к питающей сети, является

контактор. Электромагнитный контактор представляет собой выключатель,

приводимый в действие с помощью электромагнита. Для автоматического пус-

ка, остановки и реверса электродвигателей применяют магнитные пускатели.

Они представляют собой комплектные электрические аппараты, включающие в себя электромагнитные контакторы, кнопки управления, различные реле защиты и блокировки.

К этой же группе электрических силовых аппаратов следует отнести

автоматические выключатели, которые также предназначены для подключения к питающей сети мощных электропотребителей. Замыкание их контактов производится не с помощью электромагнита, а вручную. Автоматически они производят лишь выключение нагрузки, защищая ее от перегрузок по току.

Устройство и особенности контакторов

Принцип действия контакторов такой же, как и у электромагнитных реле. Поэтому и устройство их во многом сходно. Главное отличие заключается в том, что силовые контакты контакторов коммутируют большие токи.

Поэтому они выполняются более массивными, требуют больших усилий,

между ними при разрыве возникает дуга, которую необходимо погасить.

Основными узлами контактора являются электромагнитный механизм,

главный контактный узел, дугогасительная система, блокировочный контактный узел, кроме того, контактор имеет вспомогательные элементы

(корпуса, крепления, монтажа и пр.).