Датчики времени, скорости, тока и положения
Информация - Физика
Другие материалы по предмету Физика
Датчики времени, скорости, тока и положения
Для работы схем управления электропривода, в том числе и разомкнутого, необходима информация о текущих значениях его скорости, тока, момента, ЭДС и других координат, а также времени. Устройства, которые выдают подобную информацию в виде электрических сигналов, получили название измерительных преобразователей или датчиков.
Датчики времени. При построении схем управления по принципу времени в качестве датчиков используются различные реле времени - электромагнитные, моторные, электронные, анкерные и пневматические. Рассмотрим кратко их принцип действия и основные технические характеристики.
Электромагнитное реле времени состоит из неподвижной части магнитопровода 2, на котором установлена катушка 1 (рис. 1), и подвижной части магнитной системы (якорь 6) с установленными на ней контактами 8 и 9. При отсутствии напряжения на катушке якорь 6 под действием пружины 4 находится в поднятом положении.
Рис. 1. Электромагнитное реле времени: а - устройство; б - контакты
Особенностью конструкции реле времени является наличие на магнитопроводе 2, массивной медной трубки 3 (гильзы), которая и обеспечивает выдержку времени реле при отключении его катушки. Рассмотрим этот процесс подробнее. Включение реле происходит, как у обычного электромагнитного реле, подачей напряжения U на катушку 1 после замыкания контакта 10. Якорь 6, притягиваясь к сердечнику, осуществляет без выдержки времени переключение контактов 8 и 9.
Выдержка времени обеспечивается за счет замедления возврата якоря в исходное положение. При снятии с катушки напряжения спадающий магнитный поток создает в гильзе вихревые токи, которые, по правилу Ленца, своим магнитным потоком поддерживают основной поток. Другими словами, наличие гильзы замедляет (демпфирует) спадание магнитного потока, а тем самым и перемещение якоря и контактной системы в исходное (отключенное) положение. В соответствии с таким принципом действия электромагнитное реле времени обеспечивает выдержку при замыкании замыкающего контакта и замыкании размыкающего контакта (рис. 1, б).
Выдержка времени реле регулируется ступенчато путем установки латунной немагнитной прокладки 7 определенной толщины, закрепляемой на якоре 6 (уменьшение толщины прокладки вызывает увеличение выдержки реле и наоборот), или плавно за счет изменения натяжения пружины 4 с помощью гайки 5. Чем меньше будет затянута пружина, тем больше будет выдержка времени и наоборот.
Выдержка времени может быть получена у электромагнитного реле без установки гильзы путем закорачивания катушки после отключения ее от сети. В этом случае замкнутый контур, образованный катушкой и замыкающим ее контактом 11, играет роль электромагнитного демпфера. Однако выдержка времени в этом случае получается меньше, чем у реле с гильзой.
Промышленность выпускает несколько типов электромагнитных реле времени. Реле РЭВ 811 - РЭВ 818 обеспечивают выдержку времени от 0,25 до 5,5 с и изготовляются с катушками на напряжение постоянного тока 10,24,48, 100 и 220 В. Реле времени типа РЭВ 81 обеспечивают выдержку времени от 0,15 до 4 с.
Моторное (электромеханическое) реле времени в своей основе имеет специальный низкоскоростной двигатель и редуктор с большим передаточным числом, на выходном валу которого устанавливается по шкале уставок времени реле. Рычаг управляет работой вспомогательных контактов, которыми, в свою очередь, включается выходное электромагнитное реле. Работает такое реле времени следующим образом.
Начало отсчета времени соответствует подаче напряжения на двигатель, который, включившись, начинает вращаться и медленно поворачивать рычаг на валу редуктора. Через заданное время, определяемое начальным положением рычага, он доходит до вспомогательных контактов и замыкает их. Это приведет к включению выходного реле, которое одним из своих контактов отключает двигатель. На этом завершается отсчет выдержки времени.
Выпускаемое моторные реле времени типов Е 510 и РБ 4 обеспечивают выдержку времени до нескольких минут.
Электронные реле времени обычно в своих схемах используют различные полупроводниковые элементы (чаще всего транзисторные) и конденсаторы, время разряда или заряда которых и определяет выдержку времени (рис. 2).
Рис. 2. Электронное реле времени
В исходном положении внешний управляющий контакт К замкнут и на базу транзистора VT1 подан отрицательный потенциал источника питания GB. Транзистор открыт, при этом потенциал базы транзистора VT2 будет положительным по отношению к его эмиттеру и он будет закрыт. В результате выходное реле KV будет отключено. В исходном положении конденсатор С будет заряжен с показанной на рисунке полярностью своих обкладок.
Команда на начало отсчета времени подается при замыкании внешнего управляющего контакта К. после чего начинается разряд конденсатора С через резистор R2 и переход эмиттер - база транзистора VT1. В конце разряда транзистор VT1 закроется, что приведет к появлению на базе транзистора VT2 отрицательного потенциала. Он откроется, по обмотке реле KV начнет протекать ток, оно сработает и переключит свои контакты. Отсчет времени закончится.
Выдержка времени такого реле определяется временем разряда конденсатора С, которое зависит от величины его емкости и сопротивления резистора R2. Регулируя эти величины, мо