Tlakové snímače

Tlakové spínače jsou zařízení používaná k převádění pneumatického signálu na elektrický. Z tohoto důvodu je někdy nazýváme pneumaticko elektrické převodníky, zkráceně P/E.

Pokud se podíváme na tlakové snímače obecně, lze je rozdělit do dvou základních skupin dle výstupního průběhu elektrického signálu na:

Nespojité:

Spojité:

Spojitý výstupní signál je takový průběh, kde se výstupní elektrické napětí mění plynule v závislosti na měnící se hodnotě tlaku na vstupu snímače. V elektropneumatice se s těmito snímači příliš nesetkáváme. Přesto je lze například použít pro měření hodnoty tlaku s následným přenosem měřené hodnoty do vzdálenějších míst, jako jsou ovládací centra tzv. „velíny“ nebo různé zapisovače hodnot atd. Naproti tomu, pokud použijeme ručkový tlakoměr, máme informaci o měřeném tlaku pouze v místě umístění tlakoměru.

Tlakové snímače s nespojitým výstupním signálem mají na výstupu pouze dvě hodnoty. Tyto hodnoty jsou 0 a 1. Výstupní hodnota signálu 0 znamená zpravidla hodnotu napění 0 V, či hodnotu blízkou nulovému napětí. Výstupní hodnota signálu 1 znamená na výstupu snímače zpravidla hodnotu jmenovitého napětí použitého v zařízení.

Jak již bylo uvedeno, nejběžnější je v elektropneumatice použití tlakových snímačů s nespojitým signálem tzv. P/E převodníků. Provedení takových snímačů je zpravidla velice jednoduché a patrné s přiloženého nákresu. Působením tlaku na spodní stranu mebrány dochází k jejímu vychýlení směrem nahoru a tím i k pohybu hřídelky spojené s kontakty. Při dosažení patřičné hodnoty tlaku dojde ke spojení kontaktů. Výstupní signál nám tak zajišťují mechanické elektrické kontakty, které mohou, být:

· -spínací

· -rozpínací

· -přepínací

V praxi pak jednotlivé snímače můžeme nazývat dle osazeného typu elektrického kontaktu, např.tlakové spínače, nebo tlakové vypínače.

Samotná funkce P/E se spínacími kontakty je nejlépe patrná z přiloženého grafu. Při nulovém tlaku se spínací elektrický kontakt nachází ve vypnutém stavu „0“. Pokud začne hodnota tlaku stoupat, stále se nachází výstup na 0. Dosáhne-li hodnota tlaku nastavenou úroveň (v našem případě 3Bar), dojde k sepnutí P/E a výstupní hodnota se nachází v 1. Se stále stoupající honotou tlaku se výstup již nemění a setrvá stále na 1. V opačném případě, dojde-li k poklesu tlaku a dosáhneme hodnoty 3Bar, nedojde k vypnutí snímače, jak by se mohlo zdát.

Hodnota tlaku musí poklesnout o 0,3Bar na hodnotu 2,7Bar. Teprve nyní dojde k vypnutí spínače na hodnotu 0. Tomuto rozdílu hodnot, kdy spínač zapíná a při jiné hodnotě vypíná, říkáme interval tlakového snímače, někdy používáme výraz hystereze tlakového snímače. Z nákresu funkce tlakového snímače, nám tato vlastnost nevyplývá, přesto se jedná prakticky o standardní provedení. Řešení takové vlastnosti spočívá v konstrukci spínacího prvku, který v elektrotechnice označujeme jako mžiková funkce spínacího prvku.

Při konstrukci P/E se snažíme s ohledem na přesnost spínání, aby byl tlakový interval co možná nejmenší, a zpravidla se pohybuje v několika desetinách Baru. Pro přiblížení jeden příklad. Spínače používané v domácnostech pro ovládání osvětlení spínají při určitém působení na ovládací kolébku. Pokud chceme spínač vypnout, dojde k vypnutí v trochu jiné pozici, než ve které spínač zapnul. U P/E se tato vlastnost pak projevuje rozdílem hodnot tlaků.

Praktický význam tlakového intervalu spočíva v jednoznačnosti hodnoty tlaku, při které dojde k zapnutí a vypnutí. Hodnota tlaku se může měnit velice pozvolna a pak by se kontakty pomalu spojily. Tím by nedošlo k jednoznačnému sepnutí, ale spojení kontaktů by naopak bylo doprovázeno rozdílnými hodnotamy přechodové odporu kontaktu. Tlakový interval nám například umožňuje spínat velké výkony bez nutnosti používat pomocná relé, či stykače. Jednoznačnost stavů P/E je také nutná pro použití s logickým automatem, kde měnící se přechodový odpor by značně komplikoval vyhodnocení stavu P/E automatem atd.

U tlakových spínačů máme možnost nastavení hodnoty tlaku, při které snímač spíná, a to od minimální hodnoty až po maximální hodnotu. Minimální hodnota však nebývá nulová. Tlakový interval ovšem zpravidla nemáme možnost nastavit. Přesto se vyrábějí tlakové vypínače nebo jinak řečeno P/E s rozpínacími kontakty, které umožňují nastavení tlakového intervalu v řádu několika Bar. Jejich praktické užití nacházíme v regulacích kompresorových stanic.

Praktické použití P/E v elektropneumatice nacházíme především při snímání mezních hodnot jmenovitého tlaku v použitém zařízení. Každé zařízení má pro správnou funkci potřebnou konkrétní hodnotu tlaku, od které se může skutečná hodnota tlaku lišit, ale nesmí překročit námi tolerovanou odchylku. Pokud je tato odchylka větší, dojde k reakci P/E a odstavení zařízení například odpojením vzduchu, zastavením funkce, odpojením ovládání atd. Pokud se zamyslíme nad důvody, které mohou způsobit změnu tlaku od nastavené hodnoty, najdeme mnoho důvodů. Rozdělíme-li jednotlivé důvody zjistíme, že je lze rozdělit na závady způsobující:

· stoupnutí tlaku

· pokles tlaku

Pokles tlaku může být způsoben mnoha faktory. Například porucha kompresorové stanice, přiskřípnutí přívodní hadice, prasklá hadice, ucpaný redukční ventil a mnoho dalších. Opačný stav mnoho příčin nemá. Pokud pomineme lidský úmysl, nacházíme jen velice málo příkladů. Jedna možnost je zaseknutí redukčního ventilu v otevřeném stavu. Red. ventil je konstruovaný jako bezpečností prvek, přesto při „správné souhře“ náhod může popisovaný stav nastat.

Shrneme-li jednotlivé možnosti vzniku poruch majících za následek změnu jmenovité hodnoty tlaku, docházíme k závěru, že v praxi je pravděpodobný pokles a nikoliv stoupnutí tlaku. Z tohoto důvodu se při praktickém cvičení budeme především zabývat tímto druhem poruchy.