Рекомендации по выбору электрической схемы датчиков

При заказе любого датчика перед потребителем возникает вопрос: какую схему подключения датчика выбрать?

Попробуем дать некоторые рекомендации для решения этой задачи.

Сначала необходимо рассмотреть структуру обозначения датчиков конвейерной автоматики.

Маркировка датчика включает в себя четыре обязательных параметра (см. приложение):

• Аббревиатура общего названия датчика;
• Обозначение принципа действия;
• Обозначение корпусного исполнения;
• Обозначение типа контакта, контролирующего возникновение аварийной ситуации.

Перечислим наиболее часто применяемые выходные схемы датчиков. Датчики конвейерной автоматики по напряжению питания выпускаются трёх типов:

1. Датчики без напряжения питания (механические или герконовые). Обозначение выходных схем (тип контакта) этих датчиков начинается с цифры «0»:
• 00 – один нормально замкнутый контакт, без напряжения питания;
• 01 – один нормально разомкнутый и один нормально замкнутый контакт, без напряжения питания;
• 02 – один переключающий контакт, без напряжения питания;
• 03 – два нормально замкнутых (размыкающих) контакта, без напряжения питания;
• 04 – два нормально замкнутых контакта и один нормально разомкнутый контакт, без напряжения питания;
• 07 – один нормально разомкнутый контакт, без напряжения питания;
2. Датчики с электронным ключом и постоянным напряжением питания (индуктивные, емкостные, оптические, и т.д.). Тип контакта этих датчиков имеет обозначение, начинающееся с цифры «1»:
• 10 – переключающий контакт (PNP), напряжение питания DC номинал 24В, диапазон 10…30В;
• 11 – нормально замкнутый контакт (PNP), напряжение питания DC номинал 24В, диапазон 10…30В;
• 12 – нормально разомкнутый контакт (PNP), напряжение питания DC номинал 24В, диапазон 10…30В;
3. Датчики с электронным ключом, рассчитанные как на постоянное, так и на переменное напряжение питания. Обозначение типа контакта этих датчиков начинается с цифры «2»:
• 20 – нормально замкнутый контакт, напряжение питания AC/DC 20…250/20…320В;
• 22 – нормально разомкнутый контакт, напряжение питания AC/DC 20…250/20…320В;

Отдельно стоит упомянуть датчики с релейным выходом: они, подобно механическим датчикам, имеют сухой контакт, но требуют напряжения питания для катушки реле и электронной схемы: постоянного (24В) – обозначение «51», если датчик имеет один переключающий контакт, или «52», если датчик имеет два переключающих контакта; или переменного (220В), обозначение, соответственно, «61» или «62».

При применении датчиков с электронным ключом в качестве коммутирующего элемента, кроме максимальных коммутируемых тока и напряжения датчика, необходимо обращать внимание на следующие моменты:

• Для двухпроводных датчиков переменного/постоянного напряжения (схемы 20, 22):
• Падение напряжения на датчике может составлять до 5 В. (Полного напряжения в цепи может не хватить для включения исполнительного реле);
• Ток холостого хода датчика. Ток холостого хода может оказаться выше, чем ток удержания исполнительного реле. Так, например, происходит при использовании в качестве исполнительных миниатюрных реле Finder. В этом случае необходимо установить шунтирующий резистор параллельно катушке реле. Аналогичные проблемы возникают при включении двухпроводного датчика переменного/постоянного напряжения на вход программируемого контроллера.
• Два датчика могут быть подключены последовательно по следующей схеме:
  
  При этом минимальный рабочий ток должен быть не менее 5 миллиампер:
  I_{р min} = U/(R_н + R) 5мА;
  Сопротивление резисторов:
  R = (U – 0,005R_н)/0,005 (Ом);
  Сопротивление нагрузки:
  R_н < 5R;
  Напряжение в цепи:
  U > 2U_{раб.мин.};
  Мощность резисторов:
  P_R > U²/R.
• Для датчиков постоянного напряжения (выходные схемы датчиков 10, 11, 12):
• Падение напряжения на датчике может составлять до 2,5В, что ограничивает количество датчиков, включаемых последовательно.

Подытожим сказанное:

• Датчики переменного/постоянного напряжения с электронным ключом предпочтительно подключать так, чтобы каждый датчик управлял своим реле. При этом необходимо обращать внимание, чтобы ток удержания катушки реле был не выше рабочего тока датчика, и не ниже тока холостого хода датчика.
• Датчики постоянного напряжения с электронным ключом можно подключать последовательно, но необходимо рассчитывать, чтобы напряжения в цепи хватало для управления катушкой исполнительного реле с учётом падения напряжения на датчиках.
• Датчики с сухим контактом (механические, герконовые) могут подключаться как угодно – параллельно или последовательно. Ограничение – только по максимальному рабочему току и рабочему напряжению датчика.
• Датчики с релейным выходом: выходные контакты реле можно подключать любым образом, так же как и у датчиков с сухим контактом, а к цепи питания датчики необходимо подключать параллельно друг другу.

Отдельно необходимо остановиться на выборе аварийных тросовых выключателей.

Пункт 3.9 ГОСТ 12.2.022-80 гласит: «В схеме управления конвейерами должна быть предусмотрена блокировка, исключающая возможность повторного включения привода до ликвидации аварийной ситуации». То есть, снимая блокировку, оператор должен быть уверен, что причина остановки конвейера устранена. В случае если длина конвейера велика, или если конвейер расположен отдельно от органов управления (в другом помещении), данная блокировка должна быть предусмотрена в конструкции аварийного тросового выключателя.

Все выключатели, предлагаемые нашим предприятием, кроме одного, соответствуют этому требованию. Особняком стоит АТВ-1020, который имеет два отличия:

• выход выключателя представляет собой нормально замкнутый электронный ключ;
• выключенное состояние АТВ не блокируется.

То есть, при применении АТВ-1020, блокировка, указанная в п.3.9 ГОСТ 12.2.022-80, должна быть выполнена в шкафу управления или пульте управления конвейером, и при снятии блокировки (после аварийного останова) оператор должен видеть всю конвейерную линию.