Емкостные бесконтактные выключатели принцип действия

Описание и классификация датчиков

Описание

Бесконтактным выключателем (ВБ) называется выключатель, приводимый в действие внешним объектом воздействия без механического контакта с выключателем.

Коммутация нагрузки производится полупроводниковыми коммутационными элементами. Все это обеспечивает высокую надёжность работы бесконтактных выключателей.

В системах управления они, как правило, выполняют функции датчиков обратной связи. ВБ выдает пороговый сигнал в систему управления о завершении выполнения конкретным элементом оборудования команды на перемещение, поступившей от системы управления. Но этим их применение не ограничивается.

Входя в зону чувствительности бесконтактного выключателя, движущийся объект воздействия вызывает его срабатывание, при этом коммутационный элемент ВБ коммутирует ток нагрузки (до 400 mА DC или до 250 mА AC). В качестве нагрузки может быть использован вход 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.

Бесконтактные выключатели марки «Сенсор» разработаны и выпускаются в соответствии с ГОСТ Р 50030.5.2 (IEC60947-5-2). Классификация, терминология и система параметров ВБ в данном каталоге также приводятся согласно указанному стандарту.

Понятие «бесконтактные датчики» шире чем «бесконтактные выключатели» и включает в себя также и изделия с аналоговым выходным сигналом и другие специальные датчики.

Классификация

В основе классификации бесконтактных выключателей и бесконтактных датчиков лежат их основные характеристики, по ним строится и система обозначений. Они классифицируются:

1.По принципу действия чувствительного элемента: бесконтактные выключатели делятся на индуктивные, емкостные, оптические, ультразвуковые;

2.По особенностям конструктивного исполнения: датчики различаются формой и размерами корпуса и способом подключения (разъем или встроенный кабель).

3.По возможностям коммутационного элемента и схемам подключения

4.По условиям установки в конструкцию. Индуктивные и емкостные ВБ выпускаются утапливаемого и неутапливаемого исполнения. Последним необходимо наличие вокруг чувствительного элемента зоны, свободной от демпфирующего материала (металла);

5. Оптические датчики по работе чувствительного элемента подразделяются на три вида: работающие на отражение от объекта (тип D),на отражение от светоотражателя (тип R) и с разнесенным излучателем и приемником (тип Т);

620057, г. Екатеринбург, ул. Шефская, д. 62

Принцип действия. Емкостные выключатели бесконтактные

Емкостные выключатели бесконтактные. Измеряют емкость электрического конденсатора в воздушный диэлектрик которого попадает регистрируемый объект. Используются в качестве бесконтактных («сенсорных») клавиатур и как датчики уровня электропроводных жидкостей.

Стремительное расширение спектра областей применения емкостных бесконтактных выключателей обусловлен разнообразием управляющих объектов, от которых они могут срабатывать. Отличительная черта данных датчиков — их способность обнаруживать как металлы, так диэлектрические предметы. Дерево, бумага, полистирол, стекло, цемент, песок, бетон, нефть, вода, спирт, пищевые продукты — вот незначительный перечь материалов, на которые реагируют емкостные датчики. Способность данных выключателей обнаруживать продукты питания объясняет их возросшую популярность у производителей оборудования для пищевой промышленности.

Активная поверхность емкостного выключателя образуется двумя концентрически расположенными металлическими электродами. Их поверхность А и В (см. структуру) расположены в цепи обратной связи высокочастотного генератора, который настроен таким образом, что он не генерирует при отсутствии объекта детектирования. контролируемым предметом. Триггер преобразует аналоговый сигнал в логический, устанавливая уровень переключения и величину гистерезиса.
Если объект приближается к активной поверхности датчика, то он попадает в электрическое поле перед поверхностями электродов и способствует повышению емкости связи между пластинами А и В. При этом амплитуда генератора начинает возрастать. Амплитуда колебаний регистрируется оценочной схемой и преобразуется в команду включения

Индуктивные выключатели бесконтактные. Измеряют параметры катушки индуктивности, в поле которой попадает регистрируемый металлический объект. Дальность регистрации типового промышленного датчика — от долей до единиц сантиметров. Характеризуются простотой, дешевизной и высокой стабильностью параметров. Широко применяются в качестве концевых датчиков станков.

Индуктивные бесконтактные выключатели предназначены для контроля положения механизма или отдельных узлов. Они находят широкое применение в станках, кузнечно-прессовом оборудовании, литейных машинах, конвейерах и т.д., во всех отраслях промышленности.

Высокая надежность, независимость срока службы от числа срабатывания, надежная герметизация и возможность применения в неблагоприятных условиях, большое быстродействие, высокая долговечность — все эти преимущества позволяют с успехом заменять контактные путевые переключатели, повышая надежность схем управления различными производственными процессами.

Принцип действия бесконтактного конечного выключателя (ВК) основан на изменении амплитуды колебаний генератора при внесении в активную зону датчика металлического, магнитного, ферро-магнитного или аморфного материала определенных размеров. При подаче питания на конечный выключатель в области его чувствительной поверхности образуется изменяющееся магнитное поле, наводящее во внесенном в зону материале вихревые токи, которые приводят к изменению амплитуды колебаний генератора. В результате вырабатывается аналоговый выходной сигнал, величина которого изменяется от расстояния между датчиком и контролируемым предметом. Триггер преобразует аналоговый сигнал в логический, устанавливая уровень переключения и величину гистерезиса.

Читать еще: Автоматический выключатель формат dwg

Оптические выключатели бесконтактные. Работают на принципе перекрытия луча света непрозрачным объектом. Дальность типовых промышленных датчиков — от долей до единиц метров. Широко применяются на конвейерных линиях как датчик наличия объекта, используются также для контроля пространственных характеристик предмета (высота, длина, ширина, глубина, диаметр) и подачи сигнала на управляемый механизм при достижении указанного порога. Специфическая разновидность — лазерные дальномеры.

Оптические бесконтактные выключатели фиксируют объекты, которые отражают или прерывают оптическое излучение, и содержит полупроводниковые коммутационные элементы. Компания «ТЕКО» предлагает три типа оптических выключателей: датчики с отражением от объекта, с отражением от катафота и датчики «Разнесенная оптика».

У датчиков с отражением луча от объекта приемник и излучатель встроен в один корпус. Ориентация на объект не является критической. Объект обнаружения (например стандартный объект с 90%-ным отражением) отражает часть света от поверхности в противоположную сторону, на приемник. Как только объект вносится в эффективную зону луча, происходит изменение выходного состояния оптического выключателя. У датчиков с отражением луча от катафота приемник и излучатель встроены в один корпус.

Световозвращатель на противоположной от датчика стороне отражает свет от излучателя обратно на приемник. Стандартный объект прерывает отраженный луч света и вызывает изменение выходного сигнала. Что касается отражающих поверхностей, рекомендуется чтобы свет, отраженный от объекта, фильтровался при помощи поляризующего фильтра напротив приемника, с целью предотвращения любых побочных сигналов

Датчики типа «Разнесенная оптика» состоят из отдельных элементов-приемника и излучателя, которые должны быть расположены строго друг на против друга.
Непрозрачный объект обнаружения прерывает луч света и, независимо от поверхностных характеристик, вызывает изменение выходного сигнала. При неблагоприятных условиях (пыль, влажность, масляная пленка на линзах). Система «разнесенная оптика» дает ряд серьезных преимуществ перед другими типами

Ультразвуковые датчики. Работают на принципе эхолокации ультразвуком. Относительно дешевое решение позволяет измерять расстояние до объекта. Широко применяются в парктрониках автомобилей.

Микроволновые датчики. Работают на принципе локации СВЧ излучением «на просвет» или «на отражение». Получили ограниченное распространение в системах охраны как датчики присутствия или движения.

Магниточувствительные выключатели бесконтактные. Простая пара магнит — геркон или датчик Холла. Дешевы и просты в изготовлении. Широко применяются в системах контроля доступа и охраны зданий как датчики открывания дверей и окон.

Пирометрические датчики. Регистрируют изменения фонового инфракрасного излучения. Получили широкое распространение в системах охраны зданий как датчики движения.

Дата добавления: 2015-04-18 ; просмотров: 9 ; Нарушение авторских прав

Бесконтактный выключатель — назначение маркировка и установка

Опубликовано Артём в 03.03.2019 03.03.2019

Бесконтактный выключатель — это устройство управления светом без непосредственного участия человека. В качестве примера бесконтактных приборов можно привести инфракрасные датчики, которые включают свет лишь при приближении к помещению человека. Когда же помещение оказывается пустым, инфракрасное устройство гасит свет.

Принцип действия бесконтактных датчиков

Принцип действия бесконтактных выключателей (датчиков) основан на изменении амплитуды колебаний генератора при внесении в чувствительную зону датчика конкретного материала определенных размеров. Расстояние переключения устройства задается в зависимости от потребностей процесса и разновидности датчика. Бесконтактный способ распознавания объекта воздействия позволяет существенно повысить надежность работы устройства по причине отсутствия движущихся и трущихся деталей.

Перечень функциональных возможностей бесконтактных датчиков широк. Обнаружение положения объекта, подсчет, позиционирование и сортировка предметов на конвейерах, контроль перемещения и скорости, обнаружение поломок механизмов, определение угла поворота, измерение перекоса и еще много других функций заложено в понятие «датчик приближения», как еще называют бесконтактный выключатель.

Именно потому их используют в самых разных отраслях: от металлообработки до пищевого производства, как элемент автоматизации транспорта и для контроля в станкостроении, для управления водо- газо, нефтеснабжением и на морских нефтеперерабатывающих платформах. Чтобы подобрать подходящий переключатель, стоит ознакомиться с классификацией датчиков по принципу их действия.

Индуктивные бесконтактные выключатели

Индуктивные датчики реагируют на металлические, магнитные, ферромагнитные или аморфные материалы нужных размеров. Эффект достигается за счет изменения амплитуды колебаний генератора при попадании объекта в чувствительную зону датчика.

Подберите индуктивный выключатель:

по параметрам по аналогам по отраслям по маркировке

Емкостные бесконтактные выключатели

Емкостные выключатели обнаруживают как металлические, так и диэлектрические объекты. Принцип действия выключателя основан на изменении емкости конденсатора, выполняющего роль чувствительного элемента, при внесении в чувствительную зону объектов.

Читать еще: Уставки защиты автоматического выключателя

Подберите емкостный выключатель:

по параметрам по аналогам по отраслям по маркировке

Оптические бесконтактные выключатели

Оптические бесконтактные датчики обнаруживают контролируемые объекты, отражающие или прерывающие оптическое излучение. Коммутационный элемент у оптических бесконтактных датчиков полупроводниковый или релейный. Дальность действия этих датчиков может достигать значения 150 метров.

Подберите оптический выключатель:

по параметрам по аналогам по отраслям по маркировке

Магниточувствительные бесконтактные выключатели

Магниточувствительные датчики служат для обнаружения в пространстве намагниченного объекта. Срабатывание датчика происходит при изменении напряженности магнитного поля, вызванного, например, перемещением постоянного магнита, расположенного на подвижной части механизма.

Подберите магниточувствительный выключатель:

по параметрам по аналогам по отраслям по маркировке

Бесконтактные датчики могут быть исполнены в особо прочных корпусах из специальных материалов, согласно стандарту NAMUR, а также с приемкой 5.

Достоинства бесконтактных датчиков (выключателей):

частота срабатывания: до 3 кГц, на эффекте Холла до 15 кГц;
высокая надежность;
однозначная зависимость выходной величины от входной;
стабильность характеристик во времени;
небольшие размеры и масса;
отсутствие обратного воздействия на объект;
повышенная герметичность IP 68
различные варианты монтажа
работа при различных условиях эксплуатации:
- в общепромышленных условиях
- в широких температурных диапазонах (от -60C° до +150C°)
- при высоком давлении (до 500 Атм)
- в агрессивных средах
- во взрывоопасных зонах

Виды бесконтактных выключателей

Принципы функционирования чувствительного элемента в бесконтактных моделях могут отличаться в зависимости от рабочих условий и необходимого быстродействия. При этом конструкция устройств всегда включает следующие компоненты:

чувствительный элемент;
элемент для обработки сигнала;
силовой ключ.

Применяются следующие виды датчиков: емкостные, индуктивные, оптические, ультразвуковые. Об особенностях этих устройств пойдет речь ниже.

Емкостные датчики

Функционирование емкостных датчиков основано на взаимодействии с человеческим телом: когда человек поблизости, возникает электрическая емкость, в результате чего запускается задающий время контур мультивибратора. Чем ближе человек к выключателю, тем больше объем емкости и ниже частота, создаваемая мультивибратором. После преодоления частотой минимального порога устройство включается, однако стоит человеку отойти на определенное расстояние, датчик срабатывает на выключение.

Функцию чувствительного элемента в приборе выполняет пластина, наложенная на конденсатор, который, в свою очередь, подключается к мультивибратору. На выходе мультивибратор стыкуется с преобразователем частоты и напряжения, а также компаратором, выступающим в качестве порогового элемента.

Индуктивные датчики

Бесконтактные выключатели этого типа отзываются не на присутствие человека, а на передвижения магнита. В зависимости от исполнения магнитного изделия, датчик изготавливается с металлическим или намагниченным сердечником. Индуктивный датчик создает электрические импульсы разной направленности в зависимости от приближения или отдаления объекта. Сигнал обрабатывается пороговым элементом: после превышения определенного уровня напряжения на обмотке датчика включается триггер, который открывает ключ.

Оптические датчики

Оптические приборы включают в себя инфракрасный светодиод и фототранзисторы. Светодиод работает вне зависимости от помех, создаваемых естественным освещением. Устройство может отражать свет (принцип работы устройства, считывающего штрих-код) или прерывать поток (предмет должен располагаться между датчиком и световым источником).

Ультразвуковые датчики

В ультразвуковых устройствах применяются кварцевые звуковые излучатели. На звук реагирует настроенный на определенную частоту приемник. Ультразвуковые приборы имеют и другое название — датчики движения и объема. При этом в помещении, где отсутствуют движущиеся объекты, период возврата и амплитуда сигнала являются постоянными. Если в помещении появляется движущийся объект, звуковые волны распределяются иначе, что отражается на изменении в сигнале, получаемом датчиком.

Преимущества бесконтактных моделей

Главным преимуществом бесконтактных выключателей является экономия электричества. Электроэнергия не тратится в случае отсутствия людей в помещении. Человеку не нужно принимать участие, чтобы включить или выключить свет. Следовательно, использование таких моделей считается комфортным.

Техническая простота является плюсом стандартных контактных выключателей, но есть некоторые минусы:

Маленький ресурс при применении максимальной нагрузки. Если контакты размыкаются, возникает искра, что вызывает поломку выключателя. При наличии постоянного тока устранить аварию поможет конденсатор, имеющий параллельное подключение к контактам. При наличии в сетях переменного тока понадобится тугоплавкая напайка из вольфрама.
Минусом контактного устройства считается сильная чувствительность к пыли и грязи. Это вызывает нарушение электрической цепи. Далее происходит снижение взаимодействия контактов, а в итоге — перегрев и поломка.

Бесконтактные выключатели отличаются от традиционных моделей высокой надежностью. Работа современных приборов заключается в использовании транзисторных ключей, имеющих незначительное сопротивление. Это способствует проведению значительных токов с отсутствием перегрева.

Огромный выбор дает возможность найти элемент для использования в конкретном случае. Если нужно реализовать сенсорное управление, подойдет емкостный выключатель, а для использования в загрязненных условиях лучше выбрать индуктивный вариант.

Кол-во блоков: 5 | Общее кол-во символов: 8049
Количество использованных доноров: 3
Информация по каждому донору:

Читать еще: Если перевернуть автоматический выключатель

Разновидности и принцип работы бесконтактных выключателей света

Бесконтактный выключатель используется для автоматического включения и выключения света. Встроенные инфракрасные датчики обеспечивают включение освещения в момент приближения людей. Когда в помещении никого нет, система отключает осветительные приборы. Это способствует снижению затрат на электроэнергию и увеличению ресурса ламп.

Например, бесконтактные выключатели применяют для освещения в коридорах и на лестничных площадках. В таких случаях свет включается, когда человек входит. При отсутствии движения, если на площадке никого нет, свет выключается.

К составным частям бесконтактного выключателя относятся:

чувствительный элемент;
схема обработки сигнала;
силовой ключ.

Разновидности

Существует несколько типов датчиков, входящих в состав бесконтактных моделей:

емкостные;
индуктивные;
оптические;
ультразвуковые.

Емкостные датчики

Суть работы емкостного выключателя света заключается в том, что электрическая емкость образуется при приближении людей. Это позволяет запустить контур мультивибратора, задающего время.

Объем емкости возрастает, а частота снижается, если приблизиться к прибору. Минимальная частота датчика вызывает срабатывание устройства на включение. Если человек отдаляется от помещения, происходит отключение. Чувствительный элемент в устройстве работает за счет пластины, находящейся на конденсаторе, подключенном к мультивибратору.

Иногда емкостные бесконтактные модели похожи на обычные настенные выключатели, но без использования клавиш. Очень удобно иметь подобного вида устройство на кухне, чтобы не прикасаться к нему своими руками.

Индуктивные датчики

Работа бесконтактных моделей такого типа обусловлена передвижением магнита. Датчики содержат металлический или намагниченный сердечник. Электрические импульсы создаются, если объект находится близко или далеко. В момент, когда превышено напряжение порогового элемента, обрабатывается сигнал. Далее включается триггер, который открывает ключ.

Например, человек, который входит в помещение, имеет связку ключей, что вызовет реакцию датчика на металл. Бесконтактные модели с индуктивным датчиком отличаются от емкостных вариантов отсутствием чувствительности к влажному воздуху или смене плотности.

При установке устройств стоит учитывать, что входящие люди должны иметь металлический предмет. Поэтому, к примеру, для бани такой выключатель не подойдет.

Оптические датчики

В состав оптических приборов входят фототранзисторы и светодиод. Помехи от освещения не мешают функционированию светодиодного элемента. Суть работы устройства — прерывать либо отражать поток света. Чтобы осветить небольшие участки помещения, используются светодиодные ленты.

Ультразвуковые датчики

Данные устройства работают благодаря кварцевым звуковым излучателям. Для этого необходимо настроить на нужную частоту приемник, который будет давать реакцию на звук. Ультразвуковые модели иногда называют датчиками движения и объема. При возникновении движения, вызванного присутствием людей, распределение звуковой волны меняется, датчик получает измененный сигнал.

Концевые выключатели

В основном бесконтактные выключатели используются в промышленности. Емкостные выключатели являются основой различных уровневых датчиков, находящихся в дозаторах. Это обеспечивает контроль над определенными материалами, например, при наполнении емкости жидкостью концевой выключатель срабатывает, чтобы вовремя прекратить поступление вещества.

Как это работает

Бесконтактные модели имеют чувствительный элемент, принцип действия которого зависит от условий функционирования и нужного быстродействия. Так как индуктивные выключатели реагируют на нагрузку и передвижение, их используют в системах безопасности. Эти приборы нечувствительны к загрязнениям, поэтому их применяют в различных технологических процессах.

Концевые бесконтактные выключатели востребованы на таком производстве, где нужна особая точность. Оптические сенсоры применяют в станкостроении, а также для регулировки движения деталей, автоматических ворот.

Преимущества бесконтактных моделей

Техническая простота является плюсом стандартных контактных выключателей, но есть некоторые минусы:

Маленький ресурс при применении максимальной нагрузки. Если контакты размыкаются, возникает искра, что вызывает поломку выключателя. При наличии постоянного тока устранить аварию поможет конденсатор, имеющий параллельное подключение к контактам. При наличии в сетях переменного тока понадобится тугоплавкая напайка из вольфрама.
Минусом контактного устройства считается сильная чувствительность к пыли и грязи. Это вызывает нарушение электрической цепи. Далее происходит снижение взаимодействия контактов, а в итоге — перегрев и поломка.

Бесконтактные выключатели отличаются от традиционных моделей высокой надежностью. Работа современных приборов заключается в использовании транзисторных ключей, имеющих незначительное сопротивление. Это способствует проведению значительных токов с отсутствием перегрева.

0 0 голоса

Рейтинг статьи