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专业论文

论有接点和无接点磁性开关性能

 1.概要:

   与从来用于气缸活塞位置检出的舌簧接点方式不同,无接点磁性开关使用了磁敏电阻(传感器)和电子回路,因此也被称作电子磁性开关。

2.特征:

   根据内部构成部品的不同,两种磁性开关分别具有下述的各种不同特征。

 1)寿命:

    a)有接点

       有接点开关的寿命标称值为500万回。但是根据所带负载情况的不同,其寿命值也会有比较大的区别,一般分布在几百万回1500万回之间。

    b)无接点

       无接点开关的内部由于没有机械式的接点,因此寿命是半永久*的。

       * 半永久:并不是指没有寿命的限制。

 2)振荡现象:

    a)有接点

       舌簧接点在开闭时产生的弹动,会造成输出信号有振荡的现象。

    b)无接点

       由于使用三极管进行ON/OFF动作,因此不会使输出信号产生振荡。

 3)开闭容量:

    a)有接点

       由于对能流过舌簧接点的电流有限制,不能进行大容量的开闭。

    b)无接点

       虽然基于三极管的热损失也有一定的限制,但是比有接点开关的上限容量大。另外,对于瞬时间的变动(如突入电流等)有一定的余量保证空间。

 4)内部电压降:

    有接点无接点开关都要满足下述条件:

    电源(负载)电压内部电压降负载工作电压 (使用PLC时:ON电压)

    * 如果不能够满足上述条件时,负载不能正常ON(或一直保持OFF的状态)

a)有接点

   因为显示灯(LED)串联在回路中,内部电压降也包括其顺方向的电压降。

       实力值:23V 

    b)无接点

        二线式

         为使电子回路工作,不能将电压设置过低。

         实力值:4.04.5V

        三线式

         可以忽略不计。

 5)漏电流:

    无接点开关必须要满足下述条件:

     负载工作电流 (使用PLC时:OFF电流 漏电流

a) 有接点

不存在漏电流。

b) 无接点

        二线式

     即使开关关闭(OFF)的时候,也有驱动回路工作的电流(漏电流)流向负载。

     实力值:1mA以下。

        三线式

        与二线式一样,需要有能驱动回路工作的电流。但是由于电源线()和信号输出线()

分别独立,从信号输出线流出的电流非常小,可以忽略不计。

 6)磁滞区间:

   a)有接点

      由于舌簧接点材料的磁滞特性,ON/OFF磁场的数值不同,从而产生了磁滞区间

(ON/OFF的位置差)

实力值:0.55mm1.0mm

   b)无接点

      磁滞区间比有接点开关小。

      实力值:0.3mm0.6mm

 7)外乱磁场的影响

    当外乱磁场(如溶接电流产生的磁场)超出气缸的检出磁场强度时,有接点无接点开关都会产生误动作。

a)有接点

   在交流溶接磁场下产生误动作时,舌簧接点开闭次数急速增加,会减低开关的使用寿命。

   对策品:DP7 (交流直流磁场用)

           不能用于标准气缸。

    b)无接点

       即使发生了误动作,也不会对磁性开关造成影响。

       对策品:DP5 (交流磁场用)

               可以用于标准气缸。

 8)内部构造:

    a)有接点

       由舌簧接点和玻璃环氧树脂电路板为基础简单构成。

       对于机械式的振动冲击的耐性很弱。

    b)无接点

       由磁敏电阻和其他电子部品构成,部品都被安装在陶瓷或玻璃环氧树脂电路板上面。

       虽然部品的构成比有接点开关复杂,但是机械强度比较强。

3.有接点无接点开关的选择:

   通过比较有接点无接点的特性,在信赖性寿命信号输出振荡现象等方面上无接点开关的性能比较好。另外,有接点开关也确实有机械上及电气的寿命的限制。

   但是,这里提到的有关优劣特性方面的内容,在实际应用中,几乎还没有造成问题发生的例子。

   有接点和无接点开关的使用区分,按照其在各个领域上的优劣性来区分是很难的,最终还是要根据用户对装置上的设计思想来决定。

   有关这方面的想法,请参考后附资料。

4.无接点磁性开关的动作方框图(三线式)


 

各部分说明:

1)磁敏电阻

   由2个部分构成,输入

回路是一个电桥式回路。

通常A~B间的电压处于平衡状态,

当活塞接近磁石时,A~B间产生电位

差。

这个电位差就是检出的输入信号。

  2)放大部/比较部

     因为磁敏电阻的输出信号非常小,因此需要通过放大部,将该信号放大到便于处理的电平。

     比较部是将放大得到的输出信设号与对应气缸的定电平进行比较,输出检出信号。

 

 3)输出部

    根据检出信号,电流流向负载。

    负载驱动输出(NPN三极管输出)回路和动作显示灯输出回路,各自独立。

 4D1 D2

    D1是为了防止电源逆接用,D2是为了防止输出部的电涌电压用。

                                                                            附

 有接点和无接点开关的使用区分:

  半导体单元的形式一般被评价为高信赖性、长寿命。

  这些评价多是通过产品故障率来表现,即通过如下图所示的故障率与时间的关系来体现。

 

其中,有接点式的磨耗故障时间的起始点是在什么时间什么原因下发生的,可以作为判断的要点。

下述的内容可以被认为是其发生的要素。

 

   判断磨耗故障时间的起始点是很难的,最大的判断依据就是根据过去的实绩。

   这些对无接点开关来说,几乎没有影响。无接点开关成本提高的部份,即是用在了排除这些对信赖性,造成不确定的目视不可的因素上。

   反过来说,即使是对于有接点开关,也可以通过延长磨耗故障时间的起始点来实现减小它们的影响。

 

发布时间:2012-07-18 15:42:17
 
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