Меню

As 411 датчик геркон

Герконовые датчики – особенности применения

В ходе автоматизации технологических процессов на объектах производства, в электронных устройствах повсеместно применяются устройства коммутации.

Ранее использовавшиеся для слаботочной коммутации контакты электромагнитных реле имели определенные недостатки, такие как относительно небольшой срок службы и износостойкость, ненадежная конструкция. С целью улучшения характеристик и расширения сфер применения контактных устройств были изобретены и введены в широкую эксплуатацию герконы (если без сокращений – ГЕРметизированный КОНтакт).

Геркон представляет собой магнитоуправляемый контакт, меняющий своё состояние (замыкается или размыкается) при воздействии на него магнитного поля, которое может создаваться как постоянным магнитом, так и электромагнитом.

Датчики, где основным коммутационным устройством являются герконы, называются герконовыми .

Конструктивно геркон содержит в себе ферромагнитные контакты, помещенные в герметичную колбу, наполненную инертным газом, либо вакуумизированную. Расстояние между контактами минимально – всего доли миллиметра для мгновенной коммутации, а инертный газ/вакуум помогают избежать окисления контактов при коммутации и продлить их работоспособность. При этом герконы имеют простой конструктив, малые размеры, долгий срок эксплуатации, и они взрывобезопасны.

Данные удобства применения герконов определили их широкое распространение в различных датчиках для контроля уровня, положения, перемещения (например, герконовые датчики открытия/закрытия двери).

В предыдущей статье был приведён пример их функционирования и использования подобных датчиков.

В настоящей статье рассмотрим существующие типы герконовых датчиков, преимущества, а также более подробно опишем возможности их применения в системах автоматического управления.

Виды герконов

Классифицировать герконовые датчики возможно следующим образом:

По функционалу контактной группы:

  • Нормально разомкнутые
  • Нормально замкнутые
  • Переключающие
  • Сухой контакт
  • Ртутный контакт

По типу устройства в герконовых датчиках с нормально-разомкнутым контактом при отсутствии магнитного поля контактная группа разомкнута, и при воздействии поля она замыкается.

В случае нормально-замкнутого контакта, наоборот, контакты замкнуты в нормальном состоянии, а при воздействии магнитного поля они размыкаются.

У переключающего геркона помимо двух контактов есть еще и третий контакт, на который геркон переключается при воздействии поля. Таким образом, посредством подобного геркона можно задействовать сразу 2 дискретных сигнала для нужд индикации или управления.

По технологии исполнения стандартным вариантом является тип геркона под названием сухой контакт (обычный контакт), а в герконе с ртутным исполнением в колбе на контактной группе имеется добавление ртути, что улучшает свойства коммутации, позволяя устранить дребезг контактов при срабатывании и увеличивая срок эксплуатации геркона.

Особенности работы герконов и их применение в системе управления

В качестве представления возможностей применения герконовых датчиков рассмотрим одну из конфигураций системы управления насосной станцией, где датчиками наполнения резервуара будут служить герконовые датчики уровня. Опишем принципы функционирования подобной системы, работу герконовых датчиков в алгоритме её управления, схему подключения датчиков, и подберем необходимое оборудование.

В состав комплексной системы управления насосной станцией входит следующее автоматизируемое электрооборудование:

  • Насосный агрегат с электродвигателем;
  • Электропривод насоса ввиде преобразователя частоты (ПЧ);
  • Герконовые датчики уровня жидкости (нормально разомкнутые):
  • датчик уровня 1 (защитный, обеспечивает защиту насоса от “сухого хода”);
  • датчик уровня 2 (датчик нижнего уровня воды для включения/отключения насоса);
  • датчик уровня 3 (датчик верхнего уровня воды для увеличения производительности насоса);
  • датчик уровня 4 (аварийный, обеспечивает защиту системы от переполнения);
  • Программируемый логический контроллер (ПЛК) в составе шкафа управления.

Обобщенно, функционирование насосной станции предполагает, чаще всего, автоматический режим работы. В таком режиме система работает в заданном алгоритме управления насосным оборудованием. Сигналами, которые отвечают за запуск, регулирование и остановку насосов, являются сигналы с герконовых датчиков уровня. В данной системе будет 4 датчика уровня жидкости, контакты которых (нормально-разомкнутые) заведены в цепь 24В постоянного тока и которые коммутируют эти сигналы управления в ПЛК после срабатывания герконового датчика. Сигналы поступают на дискретные входы ПЛК, и далее ПЛК в рамках своего алгоритма работы управляет насосами посредством преобразователя частоты, запуская насосы в работу и задавая им необходимую производительность. Непосредственно подключение герконовых датчиков к ПЛК рассмотрим чуть позже.

Читайте также:  Датчик холостого хода лада веста где находится

Теперь более подробно остановимся на этапах функционирования такой системы управления.

  • В исходном состоянии система находится в режиме ожидания. Насосные агрегаты станции отключены, клапан подачи воды открыт, вода поступает в накопительный резервуар, осуществляется связь с рабочим местом оператора (АРМ).
  • В накопительном резервуаре уровень воды достигает первого датчика (срабатывает геркон, замыкая цепь 24В, направляя сигнал о достижении 1-ого уровня воды в ПЛК, система пока не предпринимает никаких действий), затем достигает датчика второго уровня (замыканием геркона посылается сигнал в ПЛК). После получения данного сигнала ПЛК дает команду ПЧ на запуск насоса, разгоняет его до определенного уровня производительности (например, 70% от номинала). Если данной производительности достаточно для откачки воды (оставляя этот уровень в промежутке выше 1-ого уровня и ниже 3-его), система продолжает работать в данном режиме.
  • Если уровень воды понижается и достигает 1-ого уровня, срабатывает герконовый датчик, подавая сигнал в ПЛК, и ПЛК направляет команду в ПЧ на отключение насоса. Система возвращается в режим ожидания (п.1).
  • Если уровень воды повышается и достигает 3-его уровня, срабатывает герконовый датчик, подавая сигнал в ПЛК, и ПЛК направляет команду в ПЧ на увеличение производительности насоса до номинала (100%). Если данной производительности насоса достаточно для откачки подаваемой в резервуар воды (уровень в промежутке выше 2-ого уровня и ниже 4-ого), система продолжает работать в данном режиме.
  • Если уровень воды понижается и достигает 2-ого уровня, срабатывает герконовый датчик, подавая сигнал в ПЛК, и ПЛК направляет команду в ПЧ на уменьшение производительности насоса. Система возвращается в режим работы (п.2).
  • Если уровень воды повышается и достигает 4-ого уровня, срабатывает герконовый датчик и подает сигнал в ПЛК, свидетельствуя о переполнении резервуара, далее ПЛК направляет команду на закрытие подающего клапана, перекрывая поступление воды в резервуар, и направляет команду в ПЧ на остановку насоса. Высвечивается аварийная сигнализация на АРМ оператора о переполнении.

Далее оператор оценивает состояние системы и дает команду в систему управления об откачке воды из резервуара, если оборудование в порядке, либо, если система показала неисправность оборудования, направляет ремонтную бригаду на осмотр насосного комплекса.

Подбор оборудования насосной станции

Характеристики и свойства оборудования насосных станций различаются в зависимости от объемов перекачиваемой жидкости и индивидуальных требований по техническому оснащению и автоматизации комплекса. Поэтому, при выборе электрооборудования следует учесть особенности автоматизируемого комплекса.

О выборе приводного устройства (преобразователя частоты) для подобных применений в составе насосной станции мы рассказывали в одной из наших прошлых статей .

В нашей текущей статье для системы управления подберём необходимые герконовые датчики уровня жидкости и программируемый логический контроллер (ПЛК).

Выбор датчика уровня

Для насосных комплексов, где сточные воды достаточно однородны, подходящим вариантом будут герконовые датчики уровня, как самые экономичные и неприхотливые в эксплуатации. Подобные датчики автономны и подойдут для большинства систем управления. Для своих нужд можем выбрать датчики FCH21PDD05X , которые применяются для сигнализации уровня жидкостей и растворов, совместимых с материалом датчика PP – полипропилен, при температуре от -20°С до +80°С.

Когда магнитное поле постоянного магнита внутри поплавкового механизма действует на контакты герконового датчика, контакты геркона замыкаются, подавая сигнал в ПЛК. Когда действие магнитного поля прекращается, контакты геркона размыкаются, снимая сигнал с ПЛК.

Выбор программируемого логического контроллера

В качестве логического контроллера нам подойдет промышленный ПЛК с набором стандартных дискретных входов и выходов и возможностью организации связи по сетям RS-485 и Ethernet.

Читайте также:  Нет датчика температуры двигателя polo sedan

Для своих нужд подберем базовый модуль DVPSV DVP28SV11R2 с 16 входными и 12 выходными дискретными сигналами, портами Ethernet и RS-485.

В качестве блока для питания ПЛК и подключения коммутационных цепей герконовых датчиков, выберем блок DVPPS02 с выходным током 2А и напряжением 24В постоянного тока.

На основе выбранного ПЛК рассмотрим схему подключения герконового датчика к дискретному входу ПЛК.

У данного ПЛК Delta дискретные входы являются оптоизолированными и позволяют протекать току в обоих направлениях. В связи с этим, существует два способа подключения входов контроллера – по PNP или NPN логике в пределах одной общей точки (S/S). PNP (от слова “Positive”) коммутирует положительный выход источника питания, NPN (от слова “Negative”) – отрицательный.

  • При подключении по логике PNP к общей точке ПЛК S/S подводится «минус» источника питания, а на выходе герконовых датчиков коммутируется «плюс».
  • При подключении по логике NPN к общей точке S/S подводится «плюс» источника питания датчиков, а на выходе герконовых датчиков коммутируется «минус».

Срабатывание входа контроллера происходит при замыкании токовой цепи:

При логике PNP: «плюс» источника питания – геркон – входная клемма контроллера Xn – общая точка S/S – «минус» источника питания. Данная схема получила название «Истоковой» (англ. SOURCE).

При логике NPN: «плюс» источника питания – общая точка S/S – входная клемма контроллера Xn – геркон – «минус» источника питания. Данная схема получила название «Стоковой» (по англ. SINK).

Рекомендации по защите оборудования

Для защиты электрооборудования в системе управления, в первую очередь, предусматривают автоматические выключатели в силовых цепях и цепях управления.

В качестве защиты приводного оборудования большую роль играет преобразователь частоты, который обеспечивает регулирование, контроль работы двигателя, а также выполняет программные защиты привода (для насосных систем – функции сна/пробуждения ПЧ, защита от “сухого хода” насоса).

Защиты герконовых датчиков обеспечиваются контролем цепей управления 24 В постоянного тока при помощи автоматических выключателей, выполнением в системе управления гальванических развязок, а также, с целью предотвращения выхода из строя герконового датчика и продления его срока эксплуатации, рекомендуется защищать геркон от обратного тока, возникающего при размыкании цепи, имеющей в своём составе индуктивную нагрузку.

Выводы

Применение современных герконовых датчиков в системах автоматики объяснимо и оправдано, как с технической точки зрения, так и с экономической.
Учитывая простоту конструкции, неприхотливость в эксплуатации, небольшую стоимость и универсальность герконовых датчиков, они нашли своё применение в быту и практически во всех сферах автоматизации.
Их можно одинаково удачно использовать как в качестве основных датчиков уровня в системах управления, так и в алгоритме работы совместно с аналоговыми датчиками, оставляя для герконов функцию защитных, либо дублирующих датчиков, а аналоговыми датчиками контролировать фактический уровень жидкости.

Таким образом, несмотря на появление всё новых и более функциональных датчиков, герконовые датчики благодаря своим преимуществам и в наши дни прочно занимают лидирующие позиции среди прочих устройств контроля и управления.

Для выбора конкретной модели герконового датчика и иных необходимых вам средств автоматизации обратитесь к техническим специалистам нашей компании. Инженеры компании ООО «РусАвтоматизация» помогут в подборе оборудования в соответствии с поставленными задачами и техническими требованиями.

Подписывайтесь, чтобы не пропускать новые публикации.

Источник

Что такое герконовый датчик и где он применяется?

Ни одна современная система охраны, контроля, пожаротушения, экстренного оповещения не может функционировать без применения датчиков, связывающих ее с окружающим миром. Датчики определяют наличие задымления, пыли в воздухе, движение объектов и еще множество других изменений.

Герконовый датчик по-прежнему используется во многих подобных системах благодаря своей надежности.

Что такое геркон

Геркон — электромеханическое устройство, замыкающее либо размыкающее электрические контакты под влиянием магнитного поля, генерируемого электромагнитом, либо постоянным магнитом.

Читайте также:  Датчик парктроника lexus rx300

Термин «геркон» означает герметичный контакт. Обусловлено это его конструкцией. Состоит он из двух ферромагнитных пластин, запаянных в стеклянную капсулу с двумя выходными контактами и заполненную инертным газом. Такая оболочка минимизирует воздействие окружающей среды и обеспечивает надежное функционирование устройства.

Колба может содержать азот, иссушенный воздух, иной инертный газ. Также из колбы может быть откачан весь газ до состояния вакуума. Этим добиваются повышения уровня коммутируемого напряжения.

Назначение и область применения

Герконовые датчики, несмотря на вытеснение их датчиками Холла, по-прежнему находят применение во многих устройствах и системах:

  1. Клавиатуры синтезаторов и промышленного оборудования. Конструкция датчиков исключает возможность возникновения искры. Поэтому в первую очередь их применяют на взрывоопасном производстве, где присутствуют горючие испарения или пыль.
  2. Бытовые счетчики.
  3. Автоматические системы охраны и контроля положения.
  4. Оборудование, работающее под водой или в условиях высокой влажности.
  5. Телекоммуникационные системы.
  6. Медицинское оборудование.

В системах безопасности применяются устройства, состоящие из геркона и магнита. Они сообщают об открытии или закрытии дверей.

Также применяются герконовые реле, состоящие из контактного датчика и проволочной обмотки. Такая система обладает некоторыми преимуществами: простота, компактность, влагостойкость, отсутствие движущихся деталей.

Используются герконы и в особых областях — это механизмы защиты от перегрузок и короткого замыкания высоковольтных и радиотехнических электроустановок. Также это высокомощные радары, лазеры, радиопередатчики и прочее оборудование, работающее под напряжением до 100 кВ.

Разновидности

В зависимости от нормального состояния контактов устройства разделяют на:

  • замкнутые — цепь размыкается под воздействием магнитного поля;
  • переключаемые — под воздействием поля замыкается один контакт, а при отсутствии поля — другой;
  • разомкнутые — срабатывание геркона происходит при появлении магнитного поля.

В зависимости от конструкции датчики бывают:

  • газовые — стеклянная гильза заполнена сухим воздухом или инертным газом;
  • ртутные — на контакты, дополнительно наносится ртуть, которая способствует улучшению коммутации, минимизирует сопротивление и убирает вибрацию замыкаемых пластин.

Герконы по техническим характеристикам подразделяются на:

  1. Герконы.
  2. Газакон — устройство, обладающее функцией памяти. То есть положение контактов сохраняется после отключения магнитного поля.
  3. Геркотроны — реле с высоковольтной изоляцией. Предназначено для работы в устройствах с напряжением от 10 до 100 кВ.
  4. Герсикон — реле, предназначенное для управления оборудованием и автоматикой с мощностью до 3 кВт. Конструкция характеризуется увеличенным коммутационным током и наличием дугогасительных контактов.

Благодаря разнообразию конструкций герконы продолжают использовать во многих областях.

Принцип действия

Геркон по принципу работы схож с выключателем. Реле состоит из пары токопроводящих сердечников с зазором между ними. Они герметично запаяны в стеклянной колбе с инертной средой, исключающей процесс окисления.

Вокруг колбы размещается управляющая обмотка, питаемая постоянным током. При подаче питания обмотка генерирует магнитное поле, воздействующее на сердечники, и приводит к замыканию контактов между собой.

При отключении катушки от питания магнитный поток исчезает и контакты размыкаются пружинами. Надежность обеспечивается отсутствием трения между контактами, которые, в свою очередь, выполняют роль проводника, пружины и магнитопровода.

Особенностью герконового датчика является то, что на пружины реле в состоянии покоя не действуют никакие силы. Это позволяет им замыкать контакт за доли секунды.

Применяться могут и постоянные магниты. Такие устройства называют поляризованными.

Нормально замкнутые устройства имеют другой принцип функционирования. Под воздействием электромагнитной силы система магнитов заряжает сердечники одним потенциалом, заставляя их отталкиваться друг от друга, размыкая цепь.

Переключаемые герконы состоят из трех контактов. Один из них установлен стационарно и не магнитится, 2 других сделаны из ферромагнитного сплава. При наведении магнитного поля пара разомкнутых контактов замыкается, размыкая пару с немагнитным контактом.

Источник

Adblock
detector