Releu mecanic ( ing. releu mecanic ) - un releu care răspunde la modificările cantităților mecanice ( deplasare , viteză , accelerație , debit , presiune , forță , cuplu , putere ) sau la parametrii mecanici ai substanțelor ( elasticitate , vâscozitate , densitate , etc.) . În cele mai multe cazuri, este un senzor de diferite cantități mecanice, având o ieșire de releu sau care acționează asupra elementelor releului.
Principiile unui dispozitiv mecanic releu pot fi diferite: mecanic, acustic, termic, optic, magnetic, electric, folosind izotopi radioactivi etc. Semnalele de ieșire pot fi: electrice ( DC sau AC ), pneumatice, hidraulice.
Releele de mișcare, construite pe un principiu mecanic, sunt contacte situate fie într-un punct dat al traseului [prin contacte, prin întrerupător (întrerupător), prin releu], fie la capătul traseului [contacte de limită, întrerupător de limită (comutator), releu de limită], care este acționat de un împingător sau o legătură mecanică.
Releele mecanice de deplasare, construite pe principiul acustic, conțin un emițător (mecanic, magnetostrictiv, electrostrictiv), care trimite semnale continue sau pulsate de o anumită frecvență, și un receptor care primește aceste semnale. Dacă faza unui semnal acustic continuu format dintr-o undă staționară sau momentul recepționării unui semnal acustic pulsat coincide cu valorile date, atunci semnalul acustic recepționat este transformat într-un semnal electric în receptor, amplificat și transmis.
Releele mecanice de deplasare, construite pe principiul termic, utilizează o modificare a transferului de căldură al receptorului (sau o creștere a fluxului de căldură către receptor de la o sursă externă) atunci când partea mobilă a releului (clapa, coloană de lichid etc.). ) ajunge într-o poziţie prestabilită.
Releele mecanice de deplasare, construite pe principiul optic, utilizează o schimbare bruscă a fluxului luminos atunci când partea mobilă se mișcă (de exemplu, în timpul contactului optic, când contactul mecanic dintre două prisme transparente este întrerupt, valoarea fluxului luminos trecând în prisma receptoare se schimbă brusc) sau obturatorul asociat cu aceasta, flux luminos suprapus sau o oglindă care modifică mărimea fluxului de lumină incident asupra receptorului . În alte cazuri, sursa fluxului luminos se mișcă pe partea în mișcare și lovește receptorul atunci când partea în mișcare se deplasează într-o poziție predeterminată.
Releele mecanice de deplasare, construite pe principiul electric, reacționează la o schimbare bruscă a rezistenței în circuitul electric atunci când partea în mișcare (clapetă, coloană de lichid etc.) ajunge într-un anumit punct pe traseu. Acest lucru se realizează fie prin închiderea directă a circuitului cu partea mobilă a releului, fie prin întreruperea fluxului de purtători de curent ionici (de exemplu, într-un lichid) sau electronici, fie prin modificarea capacității sau inductanței (și, ca rezultat, , rezistența în circuitul de curent alternativ), fie prin modificarea frecvenței de oscilație sau întreruperea oscilațiilor generatorului .
Releele mecanice de mișcare care folosesc principiul magnetic, în cel mai simplu caz, au contacte cu o placă de armătură feromagnetică , care este atrasă de un magnet situat pe piesa mobilă atunci când piesa mobilă se deplasează într-o poziție prestabilită în care se realizează contactul. În alte tipuri , fluxul magnetic de la magnetul situat pe partea mobilă afectează fluxul de electroni în receptor, determinând devierea acestuia și o schimbare bruscă a rezistenței în circuitul controlat. Se mai folosesc relee, în care o modificare a fluxului magnetic la deplasarea piesei mobile determină o modificare a rezistenței materialelor plastice semiconductoare (din germaniu , indiu, antimoniu sau arsenic indiu ) sau apariția EMF Hall .
Releele mecanice de mișcare care utilizează izotopi radioactivi folosesc fie blocarea fluxului de radiații α- , β- sau γ- printr-o parte în mișcare (amortizor, coloană de lichid), fie iradierea unui receptor plasat într-un punct dat pe drum cu un flux de α- radiații , β sau γ, a căror sursă este plasată pe partea mobilă.
Comutatoarele mecanice de nivel sunt o modificare a releului de deplasare. De obicei, folosesc un plutitor ca parte mobilă. Acțiunea altor comutatoare de nivel se bazează pe o modificare a presiunii lichidului ( a cărui densitate este cunoscută) pe membrana situată pe fundul sau peretele rezervorului.
Releele mecanice de viteză, construite pe un principiu mecanic, atunci când controlează viteza unghiulară a pieselor rotative, folosesc forțele de frecare vâscoasă dintre un disc rotativ și un alt disc paralel, al cărui unghi de rotație depinde de viteza de rotație a primului disc. și rigiditatea arcului , răsucit atunci când al doilea disc este rotit. Când viteza setată este atinsă, unghiul de rotație al celui de-al doilea disc va fi suficient pentru a închide contactele. În alte tipuri de relee mecanice de turație , arborele rotativ este conectat la o pompă centrifugă a cărei presiune de ieșire depinde de viteza de rotație a arborelui. Sunt frecvente releele mecanice de turație, în care sarcinile divergente sub influența forțelor centrifuge mișcă ambreiajul asociat contactelor.
Sunt utilizate pe scară largă releele mecanice de viteză, în care contactul închide circuitul de curent cu fiecare rotație. Semnalul de ieșire sub forma unei frecvențe de impuls care se schimbă proporțional cu valoarea vitezei este convertit în punctul de recepție într-o valoare medie a curentului, la o anumită valoare a cărei recepție (releul electric) este activată.
Releele mecanice de turație care folosesc principiul acustic de funcționare au un generator de oscilații acustice care trimite semnale acustice continue sau pulsate. Modificarea frecvenței în receptor cu un semnal continuu datorită efectului Doppler sau în intervalul de timp dintre două semnale de impuls recepționate este proporțională cu viteza obiectului controlat.
Releele mecanice de turație, bazate pe principiul termic de funcționare, utilizează o modificare a temperaturii (și deci a rezistenței ) a unui conductor sau semiconductor încălzit de curent , în funcție de viteza fluxului de lichid de spălare sau gaz.
Releele mecanice de turație ale principiului optic de funcționare au un disc cu fante care întrerup fluxul luminos, sau cu suprafețe care reflectă fluxul luminos. O parte din impulsurile fluxului de lumină incidente pe receptor este proporțională cu viteza.
Releele mecanice de viteză, bazate pe principiul electric de funcționare, utilizează EMF indus într- un conductor care se mișcă într-un câmp magnetic . Din punct de vedere structural, astfel de relee arată ca un mic generator ( tahogenerator ) curent continuu sau alternativ , în circuitul de sarcină al căruia este plasat un releu electric. Într-un alt tip obișnuit de releu de viteză, un magnet permanent rotativ creează curenți turbionari în disc sau cilindru , care, interacționând cu fluxul magnetului permanent , provoacă un moment care tinde să rotească discul sau cilindrul în direcția mișcării magnetului. Deoarece discul sau cilindrul este ținut de un arc , unghiul de rotație al discului sau cilindrului este proporțional cu viteza de rotație a magnetului.
Releele mecanice de viteză care utilizează izotopi radioactivi au fie un disc care întrerupe fluxul de radiații α- , β- sau γ care cad pe receptor cu o anumită viteză, fie o sursă de radiații plasată pe o piesă rotativă, care iradiază receptorul la fiecare rotație. .
Releele mecanice de accelerație se bazează de obicei pe mișcarea unui corp fix sau rotativ, suspendat pe un arc sau suspendat într-un fluid, atunci când este supus la accelerații.
Întrerupătoarele mecanice de flux pentru lichid sau gaz, bazate pe principiul mecanic, folosesc un filator cu lame elicoidale, a cărui viteză de rotație este proporțională cu cantitatea de gaz sau lichid care curge prin conductă. Viteza de rotație este măsurată folosind un senzor de contact, inductiv sau radioactiv și un releu electric care răspunde la valoarea medie a curentului. Debitmetrul poate utiliza, de asemenea, o modificare a presiunii diferențiale care are loc pe ambele părți ale restricției ( diafragmă , restricție Venturi etc.) în conductă și este proporțională cu debitul. Când valoarea setată a presiunii diferențiale este atinsă, presostatul este activat.
Debitmetrul mecanic al principiului acustic de funcționare include un generator de oscilație acustică și două receptoare situate de-a lungul conductei pe ambele părți ale generatorului. În cazul unui semnal continuu se măsoară diferența de fază a oscilațiilor percepute de receptoare, iar în cazul semnalelor pulsate se măsoară diferența de timp de sosire a impulsurilor.
Întrerupătoarele mecanice de debit cu principiul termic de funcționare sunt construite în mod similar cu comutatoarele de viteză.
Întrerupătoarele mecanice de flux ale principiului electric de funcționare pentru lichide (în principal conductoare) utilizează EMF indusă în lichid atunci când acesta curge într-un câmp magnetic direcționat perpendicular pe axa conductei. EMF , luată de la electrozii situați perpendicular pe axa fluxului magnetic, este proporțională cu viteza medie de curgere a fluidului și, cu o secțiune transversală constantă a conductei, este proporțională cu debitul. Releul electric de la ieșire este activat când valoarea EMF setată și, în consecință, debitul este atins. De asemenea, există întrerupătoare de debit mecanice care folosesc metode electrice sau radioactive pentru a crea porțiuni ionizate de gaz și a determina timpul de transfer al acestor porțiuni la o anumită distanță.
Un presostat mecanic pentru un lichid sau un gaz, bazat pe principiul mecanic de funcționare, este utilizat atât pentru echilibrarea presiunii cu o coloană de lichid ( manometre de contact cu lichid , „scări inelare”) sau o sarcină (manometre de contact cu clopot), cât și pentru forțele de reacție ale elementelor elastice (membrane plate, ondulate sau moi, burduf , arcuri tubulare - una și mai multe spire).
Presostatoarele mecanice ale principiului acustic de funcționare folosesc o modificare a vitezei sunetului sau a cantității de absorbție a sunetului în funcție de presiunea din gaz.
Presostatoarele mecanice ale principiului termic de funcționare folosesc dependența de presiune a conductibilității termice a gazului și a temperaturii asociate acestuia și, prin urmare, rezistența filamentului sau a termistorului inclus în circuitul releului electric. Într-o altă versiune, se utilizează un termocuplu , a cărui temperatură a joncțiunii fierbinți depinde de conductibilitatea termică a gazului determinată de presiunea acestuia.
Presostatoarele mecanice se pot baza pe o modificare a gradului de ionizare a gazului în spațiul dintre doi electrozi. Ionizarea unui gaz este cauzată de electronii care ies dintr-un catod încălzit de curent sau de o sursă de radiație de particule radioactive.
În releele de forță mecanică bazate pe principiul mecanic, forțele sunt convertite în mișcare folosind elemente elastice (arcuri); în plus, semnalul de ieșire este format în același mod ca și pentru releele mecanice de deplasare.
Releele de forță mecanică bazate pe principii electrice utilizează fie o modificare a rezistenței materialelor conductoare și semiconductoare ( tenzometre ), fie o modificare a permeabilității magnetice a materialelor feromagnetice sub presiunea forțelor de compresiune sau de tracțiune, fie apariția sarcinilor pe fețe. de cristale care au proprietăţi piezoelectrice .
Releele mecanice de cuplu folosesc deplasarea reciprocă a două sisteme de extensometru sau elemente magnetice situate unul lângă altul pe arbore; această deplasare se produce datorită răsucirii arborelui prin care se transmite momentul măsurat.
Releele mecanice care răspund la modificări ale proprietăților mecanice ale materialelor, cum ar fi vâscozitatea unui gaz sau lichid, sunt efectuate pe două discuri, dintre care unul se rotește cu o viteză constantă, iar momentul care provoacă rotația celui de-al doilea, situat paralel cu primul, depinde de vâscozitatea gazului sau a lichidului situat între ele. Un releu care reactioneaza la densitatea unui lichid poate fi realizat asemanator unui comutator de nivel daca este asigurata inaltimea coloanei de lichid (de exemplu, prin instalarea unui orificiu de scurgere la nivelul dorit).