Mechanické relé - relé reagující na změny mechanických veličin ( posuv , rychlost , zrychlení , průtok , tlak , síla , moment , výkon ) nebo mechanických parametrů látek ( elastičnost , viskozita , hustota atd . ) . Ve většině případů se jedná o snímač různých mechanických veličin, mající reléový výstup nebo působící na reléové prvky.
Principy mechanického reléového zařízení mohou být různé: mechanické, akustické, tepelné, optické, magnetické, elektrické, využívající radioaktivní izotopy atd. Výstupní signály mohou být: elektrické ( DC nebo AC ), pneumatické, hydraulické.
Pohybová relé, postavená na mechanickém principu, jsou kontakty umístěné buď v daném bodě dráhy [přes kontakty, přes spínač (spínač), průchozí relé] nebo na konci dráhy [koncové kontakty, koncový spínač (spínač), limitní relé], které je poháněno mechanickým tlačným zařízením nebo spojkou.
Mechanická posuvná relé, postavená na akustickém principu, obsahují emitor (mechanický, magnetostriktivní, elektrostrikční), který vysílá spojité nebo pulzní signály o určité frekvenci, a přijímač, který tyto signály přijímá. Pokud se fáze spojitého akustického signálu tvořeného stojatou vlnou nebo okamžik příjmu pulzního akustického signálu shoduje s danými hodnotami, pak se přijatý akustický signál v přijímači převede na elektrický signál, zesílí a prochází.
Mechanická posuvná relé, postavená na tepelném principu, využívají změnu přenosu tepla přijímače (nebo zvýšení tepelného toku do přijímače z vnějšího zdroje) při pohybu pohyblivé části relé (klapka, sloupec kapaliny atd.). ) dosáhne předem určené polohy.
Relé mechanického posuvu, postavené na optickém principu, využívají při pohybu pohyblivé části prudké změny světelného toku (např. při optickém kontaktu, kdy dojde k porušení mechanického kontaktu mezi dvěma průhlednými hranoly , hodnota světelného toku přecházejícího do přijímací hranol se prudce mění) nebo s ním spojená závěrka, překrývající se světelný tok , nebo zrcadlo , které mění velikost světelného toku dopadajícího na přijímač . V jiných případech se zdroj světelného toku pohybuje na pohyblivé části a naráží na přijímač, když se pohyblivá část pohybuje do předem stanovené polohy.
Mechanická posuvová relé, postavená na elektrickém principu, reagují na prudkou změnu odporu v elektrickém obvodu, když pohyblivá část (klapka, sloupec kapaliny atd.) dosáhne určitého bodu na dráze. Toho je dosaženo buď přímým uzavřením obvodu s pohyblivou částí relé, nebo přerušením toku iontových (například v kapalině) nebo elektronických proudových nosičů nebo změnou kapacity nebo indukčnosti (a v důsledku toho , odpor v obvodu střídavého proudu), nebo změnou frekvence kmitů nebo přerušením kmitů generátoru .
Mechanická pohybová relé na magnetickém principu mají v nejjednodušším případě kontakty s feromagnetickou kotevní deskou, která je přitahována magnetem umístěným na pohyblivé části při pohybu pohyblivé části do předem určené polohy, kde dojde ke kontaktu. U jiných typů magnetický tok z magnetu umístěného na pohyblivé části ovlivňuje tok elektronů v přijímači, což způsobuje jeho odchylku a prudkou změnu odporu v řízeném obvodu. Používají se i relé, u kterých změna magnetického toku při pohybu pohyblivé části způsobí změnu odporu polovodičových plastů (z germania , indium antimon nebo arsen indium ) nebo vzhled Hallova EMF .
Mechanická pohybová relé využívající radioaktivní izotopy využívají buď blokování toku α- , β- nebo γ-záření pohybující se částí (klapka, sloupec kapaliny), nebo ozařování přijímače umístěného v daném místě cesty proudem α-. , β- nebo γ-záření, jejichž zdroj je umístěn na pohyblivé části.
Mechanické hladinové spínače jsou modifikací posuvového relé. Obvykle používají jako pohyblivou část plovák. Činnost ostatních hladinových spínačů je založena na změně tlaku kapaliny ( jejíž hustota je známa) na membráně umístěné na dně nebo stěně nádrže.
Mechanická rychlostní relé, postavená na mechanickém principu, při řízení úhlové rychlosti rotujících částí využívají síly viskózního tření mezi rotujícím diskem a dalším rovnoběžným diskem, jehož úhel natočení závisí na rychlosti otáčení prvního disku. a tuhost pružiny , zkroucené, když se druhý kotouč otáčí. Po dosažení nastavené rychlosti bude úhel natočení druhého disku dostatečný k sepnutí kontaktů. U jiných typů mechanických rychlostních relé je otočný hřídel spojen s odstředivým čerpadlem , jehož výstupní tlak závisí na rychlosti otáčení hřídele. Běžná jsou mechanická rychlostní relé, ve kterých se zátěže rozbíhající se pod vlivem odstředivých sil pohybují spojkou spojenou s kontakty.
Hojně se používají mechanická rychlostní relé, u kterých kontakt s každou otáčkou sepne proudový obvod. Výstupní signál ve formě pulzní frekvence měnící se úměrně k hodnotě rychlosti se v přijímacím bodě převádí na průměrnou hodnotu proudu, při jejíž určité hodnotě se aktivuje příjem (elektrické relé).
Mechanická rychlostní relé využívající akustický princip činnosti mají generátor akustických kmitů, který vysílá spojité nebo pulzní akustické signály. Změna frekvence v přijímači se spojitým signálem vlivem Dopplerova jevu nebo v časovém intervalu mezi dvěma přijatými pulzními signály je úměrná rychlosti řízeného objektu.
Mechanická rychlostní relé, založená na tepelném principu činnosti, využívají změnu teploty (a tím i odporu ) vodiče nebo polovodiče ohřívaného proudem v závislosti na rychlosti proudění prací kapaliny nebo plynu.
Mechanická rychlostní relé optického principu činnosti mají kotouč se štěrbinami, které přerušují světelný tok, nebo s plochami odrážejícími světelný tok. Část pulsů světelného toku dopadajícího na přijímač je úměrná rychlosti.
Mechanická rychlostní relé, založená na elektrickém principu činnosti, využívají EMF indukovanou ve vodiči pohybujícím se v magnetickém poli . Strukturálně taková relé vypadají jako malý generátor ( tachogenerátor ) stejnosměrného nebo střídavého proudu , v jehož zátěžovém obvodu je umístěno elektrické relé. U jiného běžného typu rychlostního relé vytváří rotující permanentní magnet vířivé proudy v disku nebo válci , které při interakci s tokem permanentního magnetu způsobují moment , který má tendenci otáčet disk nebo válec ve směru pohybu magnetu. Protože kotouč nebo válec je držen pružinou , úhel otáčení kotouče nebo válce je úměrný rychlosti otáčení magnetu.
Mechanická rychlostní relé využívající radioaktivní izotopy mají buď kotouč, který přeruší tok α- , β- nebo γ-záření dopadající určitou rychlostí na přijímač, nebo zdroj záření umístěný na otočné části, který přijímač ozařuje s každou otáčkou. .
Relé mechanického zrychlení jsou obvykle založena na pohybu pevného nebo rotujícího tělesa, zavěšeného na pružině nebo zavěšeného v kapalině, když je vystaveno zrychlení.
Mechanické průtokové spínače pro kapalinu nebo plyn, založené na mechanickém principu, využívají spinner se spirálovými lopatkami, jehož rychlost otáčení je úměrná množství plynu nebo kapaliny protékající potrubím. Rychlost otáčení se měří pomocí kontaktního, indukčního nebo radioaktivního senzoru a elektrického relé, které reaguje na průměrnou hodnotu proudu. Průtokový spínač může také využívat změnu diferenčního tlaku, která se vyskytuje na obou stranách omezení ( membrána , Venturiho omezení atd.) v potrubí a je úměrná průtoku. Po dosažení nastavené hodnoty diferenčního tlaku se aktivuje tlakový spínač.
Mechanický průtokový spínač akustického principu činnosti obsahuje generátor akustických kmitů a dva přijímače umístěné podél potrubí na obou stranách generátoru. V případě spojitého signálu se měří fázový rozdíl kmitů vnímaných přijímači a v případě impulsních signálů se měří rozdíl v době příchodu impulsů.
Mechanické průtokové spínače tepelného principu činnosti jsou konstruovány podobně jako rychlostní spínače.
Mechanické průtokové spínače elektrického principu činnosti pro kapaliny (hlavně vodivé) využívají EMF indukované v kapalině, když proudí v magnetickém poli směrovaném kolmo k ose potrubí. EMF , odebrané z elektrod umístěných kolmo k ose magnetického toku, je úměrné průměrné rychlosti proudění tekutiny a při konstantním průřezu potrubí je úměrné průtoku. Elektrické relé na výstupu se aktivuje při dosažení nastavené hodnoty EMF a tím i průtoku. Existují také mechanické průtokové spínače, které používají elektrické nebo radioaktivní metody k vytvoření ionizovaných částí plynu a určují dobu přenosu těchto částí na danou vzdálenost.
Mechanický tlakový spínač pro kapalinu nebo plyn, založený na mechanickém principu činnosti, se používá jak k vyrovnávání tlaku pomocí kapalinového sloupce (kapalinové kontaktní manometry , "kroužkové váhy") nebo zátěže (zvonkové kontaktní manometry), tak i reakční síly pružných prvků (ploché, vlnité nebo měkké membrány, vlnovce , trubkové pružiny - jedno a víceotáčkové).
Mechanické tlakové spínače akustického principu činnosti využívají změny rychlosti zvuku nebo velikosti pohltivosti zvuku v závislosti na tlaku v plynu.
Mechanické tlakové spínače tepelného principu činnosti využívají tlakovou závislost tepelné vodivosti plynu a s ní spojené teploty a tedy odporu vlákna nebo termistoru obsaženého v elektrickém reléovém obvodu. V jiné verzi je použit termočlánek , jehož teplota horkého spoje závisí na tepelné vodivosti plynu určené jeho tlakem.
Mechanické tlakové spínače mohou být založeny na změně stupně ionizace plynu v mezeře mezi dvěma elektrodami. Ionizaci plynu způsobují elektrony unikající z katody vyhřívané proudem nebo zdrojem záření radioaktivních částic.
U mechanických silových relé založených na mechanickém principu se síly převádějí na pohyb pomocí pružných prvků (pružin); dále je výstupní signál tvořen stejným způsobem jako u mechanických posuvných relé.
Mechanická silová relé na elektrických principech využívají buď změnu odporu vodivých a polovodičových materiálů ( tenzometrů ), nebo změnu magnetické permeability feromagnetických materiálů pod tlakem tlakových či tahových sil, případně výskyt nábojů na čelech. krystalů, které mají piezoelektrické vlastnosti .
Mechanická momentová relé využívají vzájemného posunutí dvou soustav tenzometrických nebo magnetických prvků umístěných vedle sebe na hřídeli; k tomuto posunutí dochází v důsledku kroucení hřídele, přes kterou se přenáší měřený moment.
Mechanická relé, která reagují na změny mechanických vlastností materiálů, jako je viskozita plynu nebo kapaliny, se provádějí na dvou kotoučích, z nichž jeden se otáčí konstantní rychlostí a moment způsobující otáčení druhého se nachází paralelně k prvnímu, závisí na viskozitě plynu nebo kapaliny umístěné mezi nimi. Relé, které reaguje na hustotu kapaliny, lze vyrobit podobně jako hladinový spínač, pokud je zajištěna výška sloupce kapaliny (například instalací vypouštěcího otvoru na požadovanou úroveň).