Вивчення конструкцій контактних датчиків і принципу їх роботи

 

Цілі заняття:

1. Ознайомлення з загальними положеннями про датчики.

2. Вивчення конструкцій контактних датчиків і принципу їх роботи.

Основні теоретичні положення

 

У будь-якій системі автоматики і телемеханіки автоматизація здійснюється в залежності від технологічного процесу об'єкта і основних контрольованих величин, що сприймаються датчиками.

Датчиком, чи первинним перетворювачем, називають пристрій, що здійснює сприйняття контрольованої величини і перетворення її у величину, зручну для сприйняття системою автоматизації об'єкта. Датчик характеризується вхідною (контрольованою) величиною і вихідною, які по можливості повинні бути зв'язані лінійною залежністю. З загальноосвітніх курсів відомо кілька видів чуттєвих елементів (датчиків): термопари, фоторезистори, фотодіоди і т.п.

У термопарі вхідною величиною є температура, а вихідною – ЕРС (електрорушійна сила), у фоторезисторі – відповідно освітленість і зміна опору напівпровідника. У залежності від різновиду вихідної величини датчики поділяються на генераторні та параметричні. У генераторних датчиках контрольована величина перетворюється в ЕРС, що генерується.

У ряді випадків датчики мають на виході змінні омічний, індуктивний або ємнісний опори. Включення контактів реле розраховано на використання разом з вимірювальними схемами, що не є їх конструктивними елементами. Датчик, в якому контрольована величина перетворюється в зміну власного параметра, називається параметричним.

У рудниковій автоматиці і телемеханіці (АіТ) датчики класифікуються за родом контрольованої величини і можуть бути поділені на такі, що контролюють температуру, рівень копалини і рідини, механічні переміщення, швидкість та інші величини. В основу роботи таких датчиків покладено принцип включення (чи відключення) ланцюга під дією вхідної контрольованої величини, яка може бути механічним впливом, зміною положення копалини в бункері, рівня води у водозбірнику, тиску рідини в трубопроводі і т.п.

У системах АіТ застосовуються контактні шляхові і кінцеві вимикачі, що фіксують положення механізмів і подають у систему керування дискретні команди: зупинки, реверсування, гальмування і т.п. Для цих цілей застосовують кінцеві вимикачі КУ-131(136), КУ-501(504Т), ВК-311А; щіткові датчики ДЩ-1; вибухобезпечні вимикачі ВВ-5, ВКВ-380В й ін. У ряді контактних систем установлюють мікроперемикачі МП-1, МП-5 й ін.

Для контролю рівня рідин і сипучих матеріалів використовують електродні датчики типів ЕД і ДР. Кінцеві вимикачі типу КУ призначені для комутування ланцюгів керування механізмами. Вимикачі КУ-131(136) випускаються в нормальному загальпромисловому виконанні, а вимикачі КУ-231(236) – у бризгонепроникненому корпусі. Ці кінцеві вимикачі застосовуються для керування двома ланцюгами напруги до 500 В и тривалим струмом до 20 А.

Конструктивно вимикач улаштовано у такий спосіб: у корпусі розташований валик із закріпленими на ньому двома кулачковими шайбами. При повороті валика, шайби впливають на контактні важелі і замикають чи розмикають контакти. Валик зв'язаний з важелем, що приводиться до руху механізмом. Струм вимикача визначається формою важеля.

Вимикачі КУ-500 застосовуються як шляхові чи кінцеві в ланцюгах керування в тих випадках, коли потрібно східчасте замикання двох електричнонезалежних контактів. Виконання вимикачів розрізняються за формою приводного важеля, числом положень вала та способом його фіксації в цих положеннях.

Вимикачі ВВ-6П та ВКВ-380М застосовуються в схемах автоматичного чи дистанційного керування механізмами на гірничих підприємствах в якості шляхових і кінцевих вимикачів.

Мікроперемикачі МП-1 і МП-3 забезпечують миттєве переключення контактів при лінійних переміщеннях стрижня приблизно на 0,3—0,7 мм. Вони допускають тривалий струм до 3 А в ланцюгах напругою 380 В.

Мікроперемикачі часто використовують в якості комутуючих елементів в різних пристроях автоматики, наприклад в пневматичних реле часу РВП-1М, моторних реле часу.

Електродні датчики призначені для контролю рівнів рідин і сипучих матеріалів.

Датчик рівня ДУ-1 (рис. 1), призначений для контролю рівня копалини в бункері, вміщений у пластмасовому корпусі 5 з кришкою 4. У корпусі на сталевій основі 1 жорстко закріплений рим-болт 7 за допомогою гайки 2, на якому є гак для підвішування електроду 6. У нижній частині корпуса встановлене охоронне кільце 9, що запобігає помилковому спрацьовуванню датчика через шар пилоутворення. Гумові прокладки 3, 8, 10 слугують для герметизації та ущільнення корпуса. В якості електрода застосовується металева труба, ланцюг чи трос. Датчик встановлюється над бункером, при заповненні якого створюється ланцюг струму між корпусом бункера, копалиною та електродом і спрацьовує відповідна схема АіТ.

Електродний датчик ЕД-1 (рис. 2) призначений для контролю рівня води у водозбірнику при автоматизації водовідливних установок.

Датчик складається зі сталевого диска 1, армованого для захисту від корозії шарами свинцю 8. На стакан 2 диску нагвинчено кабельне введення 4 з затискною гайкою 5 і ущільнююче гумове кільце 6. Усередині стакана уварено контактний гвинт 3 для приєднання кабелю. Простір 7 після приєднання кабелю заливається мастикою для запобігання корозії проводу в місці з'єднання. Датчик підвішується на контрольованому рівні води у водозбірнику і при досягненні цього рівня утворюється ланцюг струму між заземленням, водою і диском, що забезпечує роботу автоматизованого водовідливу.

Щітковий датчик ДЩ-1, призначений для контролю положення вагонеток, скипів, перекидачів і т.п., являє собою сталеву основу, на якій в ізольованій обоймі закріплена щітка з контактного дроту. Датчик встановлюється в місці проходження об'єкта, при цьому утворюється ланцюг між об'єктом і електродом щітки. Можливість іскроутворення при терті щітки виключає роботу

датчика у вибухонебезпечному середовищі.

 

Ряд датчиків у рудниковій автоматиці, що мають релейну характеристику, прийнято іменувати реле. До таких датчиків відносяться реле контролю РПН, РПФВ-1ДО, РДВ й ін.

Реле контролю продуктивності РПН (рис. 3) призначено для автоматизації водовідливних установок. Реле має корпус 11 і плату 2,з'єднані болтами. У верхній частині є два отвори: одне для введення валика 1, і друге, яке заглушене пробкою 13 – для ключа під спеціальну гайку 12, що кріпить шток з гумовим прапорцем 9. Нижня частина корпуса складається з масивної плати з двома проушинами для поворотних валиків 8,за допомогою яких шпильками 10 реле закріплюється на трубопроводі. Кришка 3 закриває робочу камеру реле, у якій розміщується контактна група 4. При впливі потоку рідини на прапорець 9 повертається жорстко зв'язаний з ним валик 1 і важіль 5, який переключає контактну групу. Змінюючи попередній натяг пружини 6 за допомогою гвинта 7, реле можна настроїти на спрацювання при визначеній швидкості потоку рідини. При зниженні швидкості рідини в трубопроводі прапорець під дією пружини повертається у вихідне положення. При цьому замикаються чи розмикаються електричні ланцюги, що сигналізують про несправність насоса чи його зупинку.

Реле контролю тиску РДВ (рис. 4) призначене для контролю заливання насоса.

Чуттєвий елемент реле тиску – діафрагма 6. Реле має два ступеня регулювання спрацьовування по тиску. Вибір ступені здійснюється при введенні в дію за допомогою гвинта 4 малого поршня 7 чи малого і великого 5 поршня разом, що відповідає зменшенню чи збільшенню робочої площі діафрагми. Сила тиску води, що сприймається діафрагмою, передається через поршень на шток 9, що впливає на мікроперемикач 1. Попередній натяг пружини 10, необхідний для чіткого спрацювання реле, регулюється штоком 9,у верхній частині якого є ділянка шестигранного перетину. При регулюванні шток угвинчують у спеціальну гайку 8,що фіксується шпилькою 3. Зазор між штоком і мікроперемикачем установлюється регулювальною гайкою 2.