接近开关是一种常用的利用电涡流原理的位置开关,以金属为被测物体,当被测物体接近探头时,一旦二者距离小于某一数值,接近开关动作,开闭状态改变,发出接近信号;当被测物体远离探头时,一旦二者距离大于某一数值,接近开关再次动作。接近开关不需要与被测物体发生接触,无机械损伤的风险。
下面分析接近开关的工作机理。接近开关电路主要由振荡电路、检波电路、输出电路三部分构成。振荡电路以LC信号发生器为主,在接通电源后,LC谐振产生高频信号;检波电路设电感,感应出测量电压,测量电压经二极管整流后送至三极管并提供偏置电流,该三极管的集电极和发射极快速放电;输出电路设晶闸管,晶闸管的门极与检波电路三极管集电极相连,晶闸管阳极经输出继电器线圈后接电源正极。在LC振荡电路振荡稳定时,晶闸管的门极电压为零,晶闸管为关断状态,输出继电器线圈失电,触点不动作。当有金属物体靠近探头时,高频交变磁场能量传递给金属物体,在其表面产生电涡流,LC电路参数发生变化,谐振停止,检波电路中的电感检测到电压为零,晶闸管的门极具备正偏置电压,晶闸管转为导通状态,输出继电器线圈得电,触点动作。
接近开关式皮带打滑保护装置的安装方法如下:在皮带滚筒侧面圆周内侧焊接感应金属,之后将接近开关安装于皮带滚筒侧面的下方,保证皮带滚筒转动时感应金属能与接近开关探头相对,二者之间的距离通常为6~10 mm。安装方式如图1所示。
接近开关检测皮带打滑保护的方法主要有两种,第一种是“接近开关连续动作+PLC计数运算”的方法,第二种是“接近开关内置芯片+打滑总信号”的方法。对于第一种方法,感应金属每次经过接近开关时,接近开关继电器动作,皮带正常运转时,接近开关连续动作,将连续开关信号送入PLC计数。根据皮带具体参数,可计算出固定时间内接近开关应动作的次数,将其与PLC同时间段内的计数值相比,若送入PLC动作的次数减少至一定比例,可由PLC程序判定皮带打滑,PLC向皮带电机配电柜发出停车指令。对于第二种方法,市场上有较为成熟的产品,以ThermoFisher公司制造的Ramsey 60-23P型打滑开关为例,该产品将接近开关、计数电路和内置芯片集成于铁盒内并良好密封,采用220 V交流电源供电,可检测1~10 Hz的计数脉冲,使用内置旋钮设置额定皮带运行速度下的脉冲频率,当皮带打滑时,计数电路收到的脉冲减少,若低于脉冲频率设定值,由内置芯片发出打滑总信号指令,此时该开关的打滑总信号由闭点变为开点,送至控制系统。
接近开关非接触式皮带打滑保护装置可避免机械损伤,目前已得到比较普遍的使用,但相比接触式皮带打滑保护装置,其价格较高。