Датчики давления и вакуума

Датчики давления и вакуума широко используются в пневматических системах не только для измерения этого важного параметра, но и для организации нужной последовательности перемещений наряду с концевыми выключателями. Например, при остановке поршня цилиндра давление в одной из его полостей поднимается до уровня давления питания. Поэтому по сигналу от подключенного к этой полости реле давления можно судить об остановке поршня в конце хода или в промежуточном положении. Таким же образом можно ограничивать усилие цилиндра или глубину вакуума в вакуумном захвате.

Обычно датчики давления/вакуума делят на три группы:

• механические реле с контактными выходами
• электронные реле с дискретным выходом
• электронные датчики с аналоговым выходом (часто имеют еще один-два дискретных).

По диапазону измеряемого датчики подразделяют на:

1. датчики/реле избыточного давления (0…16 бар, а работающие в том числе и на жидкой среде до 600 бар)
2. вакуума (–1…0 бар)
3. смешанного диапазона (например, –1…+1 или –1…+10 бар).

Используются и устройства с двумя точками подключения к пневматической системе, которые измеряют разницу (перепад) давлений между этими точками.

Механические реле давления

Механические реле давления имеют толкатель, мембрану или поршень, на которые с одной стороны действует давление, а с другой – находится пружина, предварительная настройка которой и определяет точку переключения. Настройка делается за счет поворота винта, гайки или рукоятки, инструментом или вручную. Некоторые устройства имеют шкалу настройки.

Как только давление на входе в реле достигается определенного настройкой значения, толкатель, мембрана или поршень перемещаются, сжимая пружину и переключая контакты. При измерении перепада давление из разных точек системы подается с обеих сторон поршня или мембраны. Некоторые устройства с двумя пневматическими подключениями можно использовать для измерения избыточного давления или для измерения вакуума, но одновременно оба входа используются только при измерении перепада.

Механические реле давления: внешний вид, принцип действия (с толкателем), УГО

Поскольку реле давления/вакуума должно присутствовать на пневматической и на электрической принципиальных схемах, для них используются разные условные графические обозначения. На пневматической схеме показывается точка регистрации давления, а на электрической – логика переключения или подключение к определенному входу ПЛК и питанию.

Кроме значения точки переключения на механическом реле можно настроить гистерезис, а также выбрать нужный контакт – НО или НЗ. Для визуализации срабатывания имеются светодиоды или иные оптические индикаторы. Как и большинство реле, они работают в диапазоне напряжения до 250 В постоянного или переменного тока. Степень защиты и диапазон температур типовые для большинства рассмотренных датчиков.

Электронные реле давления

Электронные реле давления/вакуума в основе конструкции имеют мембрану, которая взаимодействует с пьезорезистором, индуктивным или емкостным датчиком приближения. При смещении мембраны под действием давления на выходе датчика пропорционально меняется сигнал, обычно в диапазоне 0…10 В или 4…20 мА. В дискретном режиме такие устройства могут иметь PNP или NPN выход, переключаться как НО, НЗ контакт, работать в режиме порога, компаратора окна или регулируемого гистерезиса.

Электронные реле и датчики давления: внешний вид, схемы

Все параметры, включая точку переключения и единицы измерения, можно настраивать с помощью кнопок и экрана. В простых реле с единственной кнопкой точку переключения можно задать в режиме обучения «подал-нажал-запомнил».

Напряжение питания обычно 15…30 В постоянного тока. Степень защиты и диапазон температур типовые для большинства датчиков.

Датчики воздушного зазора сопло-заслонка

Датчики давления можно использовать и для бесконтактного измерения расстояния (воздушного зазора), используя принцип «сопло-заслонка». Из небольшого сопла воздух вытекает в атмосферу, и в зависимости от расстояния до расположенной перед соплом заслонки давление внутри сопла меняется. Чем ближе объект (заслонка) к соплу, тем выше давление внутри сопла. Диапазон измерения обычно не превышается 200 мкм, точность 5 мкм, давление питания 0,8…1,6 бар.