75437

Безконтактний ємнісний давач

Лекция

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

В індуктивних генераторних ВПБ перетворювачем є індуктивність. У ємнісних ВПБ перетворювачем є конденсатор коливального контуру. Як і для інших типів генераторних перетворювачів основним параметром ємнісних ВПБ є максимальна відстань впливу. Через властивої ємнісний ВПБ чутливості до запилености зазору вони не знайшли такого широкого застосування як індуктивні але окремими підприємствами ведеться серійне виробництво цих вимикачів.

Украинкский

2015-01-12

283.5 KB

2 чел.

ЛЕКЦІЯ 10

Безконтактний ємнісний давач.

Ємнісний давач створює електричне поле в зоні чутливості і  має напівпровідниковий комутаційний елемент.

Рис.10.1. Загальний вигляд ємнісних давачів

Ємнісні давачі сьогодні широко застосовуються в різних областях промисловості для автоматизації технологічних процесів. Сфера застосування ємнісних давачів дуже широка і включає: контроль наявності і положення об'єктів, підрахунок об'єктів і так далі. Але найбільш поширений спосіб застосування ємнісних  давачів – контроль рівня як рідких, так і сипких речовин, визначення максимального або мінімального рівня речовини. Для вирішення даного технічного завдання – ємкісні безконтактні вимикачі відрізняються дешевизною , простотою і надійністю. Ємнісні давачі для вимірювання рівня можуть застосовуватися для визначення наявності або відсутності рідини в будь-яких баках, резервуарах, а також в трубопроводах.

Загальний вигляд ємнісних давачів можна побачити на рис.10.1.

Можливе виготовлення спеціальних виконань  давачів: стійких до агресивних умови навколишнього середовища, перепадам температури, тиску і т.н. Безконтактні вимикачі – це первинні прилади для автоматизації технологічного процесу різних галузей промисловості, таких як верстатобудування, автомобілебудування, нафтохімічна промисловість, машинобудування, харчова промисловість і ін.. Настільки широка область застосування обумовлена великою кількістю можливих технологічних рішень, реалізованих з їх допомогою: підрахунок кількості об’єктів, контроль розміщення об’єкта, реєстрування наявності чи відсутності об’єкта, відбір об’єктів по габаритам, кольору і іншим фізичним властивостям, визначення швидкості, визначення кута повороту і ін.. В системах керування вони, як правило, виконують функцію давачів зворотнього зв’язку, сигналізуючи про завершення виконання конкретним елементом приладу команди на переміщення (рис.10.2.)

Принцип дії ємнісних давачів

Активна поверхня ємнісного безконтактного вимикача (ВБЄ) складаються з двох концентрично розташованих металевих електродів, які можна представити як електроди «розвернутого» конденсатора (див. рис.10.3). Поверхня електродів такого конденсатора розміщені в колі зворотнього зв’язку генератора високої частоти. Генератор налаштований таким чином, що він не коливається, якщо поверхня  вільна. При наближенні об’єкта до активної поверхні (зони) безконтактного вимикача він попадає в електричне поле поверхності електродів. Це визиває підвищення ємкості зв’язку між платами і коливання генератора. Амплітуда коливань визначається схемою аналізу і перетворюється в комутаційну команду. Між давачом і навколишнім середовищем

існує електростатичне поле.

Рис.10.2. Безконтактні вимикачі  Рис.10.3. Електрична схема ємнісного давача

Давач працює на визначення зміни ємкості в цьому ланцюзі, при зміні ємкості в даному полі (при попаданні в полі будь-якого обекта|) відбувається  спрацювання.

Складові ланки ємнісного безконтактного вимикача :

  1.  Генератор забезпечує електричне поле взаємодії з об'єктом.
  2.  Демодулятор перетворює зміни амплітуди високочастотних коливань генератора в зміну постійної напруги.
  3.  Тригер забезпечує необхідну крутизну фронту сигналу перемикання і значення гістерезису.
  4.  Підсилювач забезпечує необхідну крутизну фронту сигналу перемикання і значення гістерезису.
  5.  Світлодіодний індикатор покзує стан вимикача, забезпечує контроль працездатності, оперативності налаштування.
  6.  Компаунд забезпечує необхідний клас захисту від проникнення твердих частин і води.
  7.  Корпус забезпечує монтаж вимикача, захищає від механічного впливу. Виконується з латуні чи поліаміда, комплектується метизними виробами.

Обов'язковим елементом будь-якого генераторного безконтактного вимикача є коливальний контур автогенератора. В індуктивних генераторних ВПБ перетворювачем є індуктивність. Ємність контуру при цьому залишається постійної. У ємнісних ВПБ перетворювачем є конденсатор коливального контуру.

Відносна зміна ємності є лінійною функцією площі обкладок конденсатора, діелектричної проникності середовища між обкладками й нелінійної (гіперболічної) функцією зміни відстані між обкладками. При проектуванні ємнісного перетворювача необхідно завжди враховувати можливість появи більших температурних погрішностей.

Як і для інших типів генераторних перетворювачів, основним параметром ємнісних ВПБ є максимальна відстань впливу. Через властивої ємнісний ВПБ чутливості до запилености зазору вони не знайшли такого широкого застосування, як індуктивні, але окремими підприємствами ведеться серійне виробництво цих вимикачів.

Наприклад, серію З J ємнісних ВПБ освоїла фірма Pepperl+Fucks Mannheim. ВПБ серії CJ виконані в латунних циліндричних корпусах діаметрами 12, 18, 30 мм, відповідно до європейського стандарту EN50008 для індуктивних вимикачів, а також ВПБ діаметром 40 мм. Чутлива поверхня ВПБ, у якості якої виступає одна з обкладок конденсатора, може бути вільна або покрита шаром пластмаси. ВПБ зберігають свої характеристики в діапазоні температур від 0 до 60° С По ступені захисту вони відповідають JP67, a CJ10-30GM-N і CJ15-40-N - ступеня захисту JP65. Завдяки уніфікованим габаритним і настановним розмірам вимикачі серії CJ без додаткових переробок можуть установлюватися замість індуктивних ВПБ у стандартизованих корпусах.

Фірмою Telemecanique (Франція) розроблені ємнісні ВПБ серій ХТА-А15 і ХТА-А20, що спрацьовують при наближенні провідників і діелектриків. Вимикачі виготовляються у двох конструктивних виконаннях: у циліндричному корпусі із зовнішнім різьбленням М 30x1,5 ( ХТА-А159105) і в циліндричному гладкому корпусі діаметром 32 мм, кріплення якого здійснюється за допомогою спеціального фланця ( ХТА-А209105 і ХТА-А209106).

Осьовий розмір вимикачів - 80 мм, ВПБ призначені для експлуатації при температурах у межах від -25 до +65° С. Живлення від мережі змінного струму    50 Гц напругою 110 і 220 В. Сила струму, що перемикається, 300 і 150 мА при цих напругах відповідно. Відстань впливу (у міліметрах) описуваних вимикачів залежить від матеріалу, що грає роль керуючого елемента.

В якості керуючого об’єкта для ємнісного вимикача можуть використовуватись різні матеріали: магнітні і немагнітні, провідники і діалектрики, тверді та рідкі. Об’єкти з металу чи з діалектрика з великою діаектричною постійною, наприклад  вода, діють на ВБЄ з великою стелінню впливу. Маленькі чи тонкі об’єкти практично не впливають на ВБЄ.

Відстань спрацювання ємнісних безконтактних вимикачів залежить від параметрів управляючого об’єкта. Чим менша діалектрична проникність матеріалу об’єкта і чим менші його розміри, тим менша повинна бути відстань між об’єктом і чутливою поверхнею вимикача для його спрацювання. Відстань дії вимірюється за допомогою нормованої пластини з сталі, пластина заземляється. Пластина має форму квадрата із стороною, рівною діаметру чутливої поверхні вимикача чи потрійній номінальній відстані впливу Sn в залежності від того, яка величина більша. Товщина пластини 1мм.

При робочих умовах експлуатації (в тому числі при робочих значеннях напруги живлення та температури навколишнього середовища) ГОСТ передбачає надійне спрацювання всіх виробів ВБЄ в гарантованому інтервалі спрацювання Sa (рис.10.4.).

Для визначення фактичної номінальної відстані спрацювання можна використовувати наступні поправляючі коефіцієнти, зменшуючи номінальну відстань спрацювання: При використанні діалектриків в якості керуючого об’єкта залежність номінальної відстані спрацювання від діалектричної проникності можна визначити за допомогою графіка (рис.10.5.):

Рис.10.4. Інтервал спрацювання давача

  •  метал — 1,0
  •  вода — 1,0
  •  скло — 0,5
  •  дерево — 0,2–0,7
  •  масло — 0,1

Рис.10.5. Залежність номінальної відстані

спрацювання від діалектричної проникності

Монтаж та налаштування

Рис.6.6. Умови монтажу

При проектуванні розташування ВБЄ неуглиблювального виконання слід враховувати мінімально допустиму стандартом відстань до оточуючих елементів конструкцій з метала.

Для ВБЄ, які мають фланцевий корпус, перед активною поверхністю також потрібна зона, вільна від демпферуючого матеріалу (метала) на відстані, рівному 3Sn. На практиці допускають розміщення ВБЄ з меншим відстанями до металу, але при цьому знижується його чутливість.

При монтажу і експлуатації виконують налаштування спрацювання ВБЄ за допомогою вмонтованого багатозворотнього потенціометра регулювання чутливості. Слід пам’ятати, що при цьому змінюється не тільки спрацювання, але і повернення в початкове положення ВБЄ.

Ємнісні ВБ можуть мати не регулюючу затримку перемикального комутаційного елемента 500 мс для уникнення хибних спрацювань.



 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

29470. Необходимый признак сходимости(расходимости) гармонического ряда 23.45 KB
  Необходимый признак сходимостирасходимости гармонического ряда Необходимый признак сходимости ряда. Если то ряд расходится это достаточный признак расходимости ряда. Также следует запомнить понятие обобщенного гармонического ряда:1 Данный ряд расходится при . Еще раз подчеркиваю что почти во всех практических заданиях нам совершенно не важно чему равна сумма например ряда важен сам факт что он сходится.
29471. Признак Даламбера в предельной и непредельной форме 168.98 KB
  При́знак дАламбе́ра или Признак Даламбера признак сходимости числовых рядов установлен Жаном дАламбером в1768 г. Если для числового ряда существует такое число что начиная с некоторого номера выполняется неравенство то данный ряд абсолютно сходится; если же начиная с некоторого номера то ряд расходится. Признак сходимости дАламбера в предельной форме[править] Если существует предел то рассматриваемый ряд абсолютно сходится если а если расходится. Если то признак д′Аламбера не даёт ответа на вопрос о сходимости ряда.
29472. Признак коши (радикальный) 15.45 KB
  Радикальный признак Коши: Рассмотрим положительный числовой ряд .в При признак не дает ответа. Нужно использовать другой признак.
29474. Накочередующиеся ряды, признак Лейбница 18.25 KB
  Теорема Лейбница о сходимости знакочередующихся рядов Признак Лейбница признак сходимости знакочередующегося ряда установлен Готфридом Лейбницем. Формулировка теоремы: Пусть для знакочередующегося ряда выполняются следующие условия: монотонное убывание. Тогда этот ряд сходится.