概述
通常,電感式接近接近開關(guān)均有著相同的工作原理及應(yīng)用。然而,本文所要討論的是模擬量接近開關(guān)的一些特殊特性。下面所講述的例子均來源于實踐,由于篇幅有限,只能選擇部分實例。但從中可以看出它的應(yīng)用是極其廣泛的。
應(yīng)用實例
1. 一個模擬量接近開關(guān)控制幾個開關(guān)點
人們常常會遇到這種情形,在被檢測目標物體的運動過程中,某一動作需要在不止一個位置被觸發(fā)。更多的是:不同的位置往往發(fā)生一些相關(guān)的動作。因此,一個程序控制站,可用一張金屬盤片和一個模擬量接近開關(guān)替代幾個凸輪和同等數(shù)量的接近開關(guān)來解決此類問題(圖1)。 例如通過一個帶模擬量輸入的PLC輸入模塊來實現(xiàn)該功能( 例如西門子 S5 , 6ES5 464-8MC11 ) ,F(xiàn)在以非常合理的價格便可買到這些模塊。當然也可以使用其它供應(yīng)商的信號處理裝置來實現(xiàn)該功能。
2. 模擬量接近開關(guān)線性運動轉(zhuǎn)換成電子信號
圖2所示是用接近開關(guān)將線性運動轉(zhuǎn)換成電子信號的最直接簡單的辦法。但是這種情況,必須保證設(shè)備沒有被物理接觸。然而在實踐中, 開關(guān)的檢測范圍往往不夠大,造成直接檢測有困難。但如果使用楔形的物體,便能隨意調(diào)節(jié)檢測范圍。同時如果此物體為非平面物時,可供調(diào)節(jié)的范圍會更廣。如圖4,很輕易便能把線型轉(zhuǎn)換成電子信息 。
3. 模擬量接近開關(guān)旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成電子信號
通過一個偏心金屬盤片,模擬量裝置便可采集到旋轉(zhuǎn)運動信號或角度信號(圖5)。與上例相似,如果盤片的形狀合適,角度的可調(diào)范圍相應(yīng)比較大,線性度也能做得較好。
4. 模擬量接近開關(guān)啟動調(diào)節(jié)
典型的控制程序通常在通過基點時,含有一個簡單的驅(qū)動通斷切換。 (該點可由一個普通的接近開關(guān)進行檢測) 。但是由于偏差,該點很難精確定位。如果使用帶模擬量輸出的接近開關(guān)和 PLC,在啟動時便可進行低成本的精確調(diào)節(jié)了(圖6),。
5. 模擬量接近開關(guān)電梯的啟動調(diào)節(jié)
啟動調(diào)節(jié)最令人感興趣的是應(yīng)用在電梯領(lǐng)域里。通常,一臺電梯在到達?奎c之前的短時間內(nèi)會轉(zhuǎn)換成緩慢行駛,然后突然停止于?奎c上。技術(shù)上看,非常簡單,但有兩個缺點。 第一, 緩慢行駛階段會延長電梯運行的時間, 第二, 停靠位置的精確性有限且受負載影響。但如果采用模擬量接近開關(guān)會同一個啟動調(diào)節(jié)裝置(圖6)作為發(fā)送器來檢測電梯的位置,這些問題都可以解決,并且還不會增加多少接近開關(guān)費用。若采用可調(diào)節(jié)的驅(qū)動會增加額外的費用,但使用模擬量接近開關(guān),這些費用都可以省去了。
6. 模擬量接近開關(guān)檢測機動車里的踏腳板位置
現(xiàn)代車輛里的踏腳板位置是很多控制過程的信息源。當踏腳板改變路徑或轉(zhuǎn)換角度時,接近開關(guān)需要能捕捉到這些變化,并轉(zhuǎn)換成電子信號,再反饋到控制系統(tǒng)。最簡單的轉(zhuǎn)換器是由電位計組成的, 也可使用磁場敏感元件。更多地人們使用根據(jù)微分轉(zhuǎn)換原理工作的位移接近開關(guān)。然而, 還有一些以前沒有好的解決方案,依現(xiàn)在的技術(shù)都已能得到圓滿解決,比如建筑裝備(高頻率振動再加上極其惡劣的環(huán)境,如塵土飛揚,工作溫度和濕度高,不好安裝)。另外,永久性磁鐵由于吸附金屬和鐵屑 ,可靠性不好,也被棄用。但模擬量接近開關(guān)就不同了,它能滿足上面所有的要求, 并且價格還比較低廉。同時構(gòu)造上的實現(xiàn)也很簡單, 如圖 7所示。
7. 模擬量接近開關(guān)非接觸電位計(角位移)
上面所說的關(guān)于踏腳板位的檢測也可應(yīng)用到其它需要把機械信號轉(zhuǎn)換成電子信號的應(yīng)用上面。把接近開關(guān)當作電位計使,起初不被人們看好。但是它能解決安裝上的問題(如圖5)。使用模擬量的接近開關(guān)也可實現(xiàn)現(xiàn)帶軸的多圈多匝的電位計一樣的功能(使用紡綞體狀的設(shè)計)。
8. 模擬量接近開關(guān)對零部件的控制
很早以前,人們就開始使用光電開關(guān)和光纖監(jiān)測傳送帶上的零部件位置。在檢測金屬部件時,特別是在對塵土的敏感度方面,模擬量接近開關(guān)也有很好的應(yīng)用價值。參見圖 |
9. 模擬量接近開關(guān)軸的同心度監(jiān)測 在預防護方面,軸的同心度監(jiān)測起著一個非常重要的作用。在運動過程中,由于軸的磨損,同心軸可能被損壞,導致機器出現(xiàn)故障,并隨之而來的是昂貴的修理費并導致工廠停工。對軸的同心度持續(xù)監(jiān)測,可以獲得軸承的許多實時信息。 現(xiàn)在市面上有很多這種監(jiān)測產(chǎn)品,但由于價格昂貴,人們并沒有廣泛使用。與此不同的是,模擬量接近開關(guān)的價格僅為其它產(chǎn)品價格的一個零頭,而使用卻又十分方便,另一方面,接近開關(guān)的性能好,能應(yīng)用于比其價格昂貴得多的系統(tǒng)中。精度和重復精度能達到< 0.1um, 遠超過普通工廠所能測量到的精度,唯一需要注意的是,要使二次儀表能跟得上。 10. 模擬量接近開關(guān)對振動的監(jiān)測
振動也是顯示機器狀態(tài)的一種指標,通過對一定時間段內(nèi)的振幅進行監(jiān)測,可以進行預防護,也有助于消除因故障引起的維修和關(guān)停等。這種情況下, 也可以用帶模擬量輸出的接近開關(guān)和PLC 一起使用,來解決就這些問題,并且費用不高。監(jiān)測也以用單軸式,雙軸式或三軸式,但是每一個軸向都必須安裝一個接近開關(guān),同時也必須注意設(shè)備的上限頻率。
11. 模擬量接近開關(guān)開關(guān)點的自動調(diào)節(jié)
許多情況下,開關(guān)點都必須保持極高的精度,因此通常必須通過擰螺坶來進行經(jīng)常調(diào)節(jié),以保證精度。雖然有點費事,但原裝設(shè)備初裝時一般不至于產(chǎn)生問題。不過備品備件替換完全不同,維修安裝人員的綜合技能通常是參差不齊的。 就這個應(yīng)用而言,相對來說模擬量的接近開關(guān)價格還比較低廉。原因就在于在安裝時,接近開關(guān)只需模糊調(diào)節(jié),例如,可直接用眼睛進行調(diào)節(jié)。緊接著,初始化開始, 其中大部分可以通過軟件來完成。僅需配套使用一個合適的低成本模塊,在初始化的過程中,先將設(shè)備置于開關(guān)所應(yīng)動作的位置,再將模擬量接近開關(guān)的輸出讀入PLC,并存儲起來。該值將一直保留到下一次初始化。因此無論怎樣多的接近開關(guān)都可以被技術(shù)人員快速準確地安裝,與安裝維護人員的技能無多大關(guān)系。
12. 模擬量接近開關(guān)離散樣本的自動校正
象其它元件一樣,模擬量接近開關(guān)也受離散樣本的影響。制造商在技術(shù)參數(shù)中給出的數(shù)據(jù)通常是粗略的。在Bode 數(shù)據(jù)表曲線上,有三個點顯示這個值。但是它仍然無法改變離散程度對應(yīng)用的影響。這就意味著必須進行手動調(diào)節(jié),導致現(xiàn)場安裝、更換部件的不方便。不過沒關(guān)系,可以應(yīng)用前述方式來解決此類問題。
13. 模擬量接近開關(guān)響應(yīng)曲線的線性化
由感應(yīng)技術(shù)所產(chǎn)生的曲線不太平滑。如圖11。從圖中可以看出在結(jié)束端時所產(chǎn)生的曲線非線性。當然,接近開關(guān)制造商也可以在設(shè)備中額外附加一個線性電路,但這將大大加大費用,而在控制電子的實際應(yīng)用中也用不上。 相反, 曲線應(yīng)該數(shù)字線性化。為了達到這一目標,可以在初始化階段把開關(guān)的響應(yīng)曲線存儲到PLC 內(nèi)存中。與例11的單個開關(guān)點不同,如果采取這樣的解決方案,可以多采些開關(guān)點,那么在初始化階段,就可以存貯開關(guān)的整個響應(yīng)曲線了。在獲得開關(guān)的數(shù)字化測量值以后,就可以計算每個測試點的測量值和理想值之間的差異,并且以校正表的形式存貯在 PLC中。在運行期間,通過插入法就可以進行進一步信號處理了。
14. 模擬量接近開關(guān)用一個接近開關(guān)辨認旋轉(zhuǎn)方向
通過適當放置齒狀和孔狀盤,模擬量接近開關(guān)可以精確辨認旋轉(zhuǎn)方向(可參考作為編碼器的模擬量接近開關(guān)的應(yīng)用報道)。在這種情況下,用一只模擬量接近開關(guān)便可測定旋轉(zhuǎn)方向。如圖12所示,在二次儀表上, 設(shè)置了3個開關(guān)點, 其中2個位于齒表面,另一個位于齒外。依他們移動的順序,可以得出齒狀和孔狀盤的旋轉(zhuǎn)方向。不用說,也可同時測出旋轉(zhuǎn)速度。
Bode提供的遠距離模擬量接近開關(guān)系列 |