Relé mecánico ( eng. relé mecánico ) - un relé que responde a cambios en cantidades mecánicas ( desplazamiento , velocidad , aceleración , flujo , presión , fuerza , par , potencia ) o parámetros mecánicos de sustancias ( elasticidad , viscosidad , densidad , etc.) . En la mayoría de los casos, es un sensor de varias cantidades mecánicas, que tiene una salida de relé o actúa sobre los elementos del relé.
Los principios de un dispositivo de relé mecánico pueden ser diferentes: mecánico, acústico, térmico, óptico, magnético, eléctrico, utilizando isótopos radiactivos, etc. Las señales de salida pueden ser: eléctricas ( CC o CA ), neumáticas, hidráulicas.
Los relés de movimiento, basados en un principio mecánico, son contactos ubicados en un punto dado en la ruta [contactos de paso, interruptor de paso (interruptor), relé de paso] o al final de la ruta [contactos de límite, interruptor de límite (interruptor), relé de límite], que es accionado por un empujador o varillaje mecánico.
Los relés de desplazamiento mecánico, construidos según el principio acústico, contienen un emisor (mecánico, magnetoestrictivo, electroestrictivo), que envía señales continuas o pulsadas de una determinada frecuencia, y un receptor que recibe estas señales. Si la fase de una señal acústica continua formada por una onda estacionaria o el momento de recibir una señal acústica pulsada coinciden con los valores dados, entonces la señal acústica recibida se convierte en una señal eléctrica en el receptor, se amplifica y pasa.
Los relés de desplazamiento mecánico, basados en el principio térmico, utilizan un cambio en la transferencia de calor del receptor (o un aumento en el flujo de calor al receptor desde una fuente externa) cuando la parte móvil del relé (aleta, columna de líquido, etc.) ) llega a una posición predeterminada.
Los relés de desplazamiento mecánico, basados en el principio óptico, utilizan un cambio brusco en el flujo luminoso cuando la parte móvil se mueve (por ejemplo, durante el contacto óptico, cuando se rompe el contacto mecánico entre dos prismas transparentes, el valor del flujo de luz pasa a el prisma receptor cambia bruscamente) o el obturador asociado con él, el flujo luminoso superpuesto , o un espejo que cambia la magnitud del flujo de luz que incide en el receptor . En otros casos, la fuente del flujo de luz se mueve sobre la parte móvil y golpea el receptor cuando la parte móvil se mueve a una posición predeterminada.
Los relés de desplazamiento mecánico, construidos según el principio eléctrico, reaccionan a un cambio brusco de resistencia en el circuito eléctrico cuando la parte móvil (aleta, columna de líquido, etc.) llega a un punto determinado del recorrido. Esto se logra cerrando directamente el circuito con la parte móvil del relé, o interrumpiendo el flujo de portadores de corriente iónica (por ejemplo, en un líquido) o electrónica, o cambiando la capacitancia o la inductancia (y, como resultado, , la resistencia en el circuito de corriente alterna), o cambiando la frecuencia de oscilación o interrumpiendo las oscilaciones del generador .
Los relés de movimiento mecánico que utilizan el principio magnético, en el caso más simple, tienen contactos con una placa de armadura ferromagnética , que es atraída por un imán ubicado en la parte móvil cuando la parte móvil se mueve a una posición predeterminada donde se realiza el contacto. En otros tipos , el flujo magnético del imán ubicado en la parte móvil afecta el flujo de electrones en el receptor, provocando su desviación y un cambio brusco en la resistencia en el circuito controlado. También se utilizan relés, en los que un cambio en el flujo magnético al mover la parte móvil provoca un cambio en la resistencia de los plásticos semiconductores (de germanio , indio, antimonio o arsénico indio ) o la aparición de Hall EMF .
Los relés de movimiento mecánico que utilizan isótopos radiactivos bloquean el flujo de radiación α , β o γ mediante una parte móvil (amortiguador, columna de líquido) o irradian un receptor colocado en un punto determinado en el camino con una corriente de α- radiaciones , β o γ, cuya fuente se sitúa en la parte móvil.
Los interruptores de nivel mecánicos son una modificación del relé de desplazamiento. Usualmente usan un flotador como parte móvil. La acción de otros interruptores de nivel se basa en un cambio de presión del líquido ( cuya densidad se conoce) sobre la membrana situada en el fondo o pared del depósito.
Los relés de velocidad mecánicos, construidos sobre un principio mecánico, al controlar la velocidad angular de las piezas giratorias, utilizan las fuerzas de fricción viscosa entre un disco giratorio y otro disco paralelo, cuyo ángulo de rotación depende de la velocidad de rotación del primer disco. y la rigidez del resorte , torcido cuando se gira el segundo disco. Cuando se alcanza la velocidad establecida, el ángulo de rotación del segundo disco será suficiente para cerrar los contactos. En otros tipos de relés mecánicos de velocidad , el eje giratorio está conectado a una bomba centrífuga cuya presión de salida depende de la velocidad de rotación del eje. Los relés mecánicos de velocidad son comunes, en los que las cargas divergentes bajo la influencia de las fuerzas centrífugas mueven el embrague asociado a los contactos.
Son muy utilizados los relés mecánicos de velocidad, en los que el contacto cierra el circuito de corriente con cada revolución. La señal de salida en forma de frecuencia de pulso que cambia proporcionalmente al valor de la velocidad se convierte en el punto de recepción en un valor de corriente promedio, en un cierto valor del cual se activa la recepción (relé eléctrico).
Los relés mecánicos de velocidad que utilizan el principio de funcionamiento acústico tienen un generador de oscilaciones acústicas que envía señales acústicas continuas o pulsadas. El cambio de frecuencia en el receptor con una señal continua debido al efecto Doppler o en el intervalo de tiempo entre dos señales de pulso recibidas es proporcional a la velocidad del objeto controlado.
Los relés mecánicos de velocidad, basados en el principio térmico de funcionamiento, utilizan un cambio de temperatura (y, por lo tanto , de resistencia ) de un conductor o semiconductor calentado por corriente , según la velocidad del flujo de líquido o gas de lavado.
Los relés mecánicos de velocidad del principio de funcionamiento óptico tienen un disco con ranuras que interrumpen el flujo de luz, o con superficies que reflejan el flujo de luz. Parte de los pulsos del flujo luminoso que incide sobre el receptor es proporcional a la velocidad.
Los relés mecánicos de velocidad, basados en el principio de funcionamiento eléctrico, utilizan la FEM inducida en un conductor que se mueve en un campo magnético . Estructuralmente, tales relés parecen un pequeño generador ( tacogenerador ) de corriente continua o alterna , en cuyo circuito de carga se coloca un relé eléctrico. En otro tipo común de relé de velocidad, un imán permanente giratorio crea corrientes de Foucault en el disco o cilindro que, al interactuar con el flujo del imán permanente , provocan un momento que tiende a girar el disco o cilindro en la dirección del movimiento del imán. Dado que el disco o cilindro está sostenido por un resorte , el ángulo de rotación del disco o cilindro es proporcional a la velocidad de rotación del imán.
Los relés mecánicos de velocidad que utilizan isótopos radiactivos tienen un disco que interrumpe el flujo de radiación α , β o γ que cae sobre el receptor a una velocidad determinada, o una fuente de radiación colocada en una pieza giratoria que irradia el receptor con cada revolución. .
Los relés mecánicos de aceleración se basan generalmente en el movimiento de un cuerpo fijo o giratorio, suspendido en un resorte o suspendido en un fluido, cuando se somete a aceleraciones.
Los interruptores de flujo mecánicos para líquido o gas, basados en el principio mecánico, utilizan un rotor con paletas helicoidales, cuya velocidad de rotación es proporcional a la cantidad de gas o líquido que fluye a través de la tubería. La velocidad de rotación se mide mediante un sensor de contacto, inductivo o radiactivo y un relé eléctrico que responde al valor medio de la corriente. El interruptor de flujo también puede usar un cambio en la presión diferencial que ocurre en ambos lados de la restricción ( diafragma , restricción Venturi, etc.) en la tubería y es proporcional al flujo. Cuando se alcanza el valor establecido de la presión diferencial, se activa el presostato.
El interruptor de flujo mecánico del principio de funcionamiento acústico incluye un generador de oscilación acústica y dos receptores ubicados a lo largo de la tubería a ambos lados del generador. En el caso de una señal continua se mide la diferencia de fase de las oscilaciones percibidas por los receptores, y en el caso de señales pulsadas se mide la diferencia en el tiempo de llegada de los pulsos.
Los interruptores de flujo mecánicos del principio térmico de operación están construidos de manera similar a los interruptores de velocidad.
Los interruptores mecánicos de flujo de principio de funcionamiento eléctrico para líquidos (principalmente conductivos) utilizan FEM inducida en el líquido cuando fluye en un campo magnético dirigido perpendicularmente al eje de la tubería. EMF , tomado de los electrodos ubicados perpendicularmente al eje del flujo magnético, es proporcional a la velocidad promedio del flujo del fluido y, con una sección transversal constante de la tubería, es proporcional al caudal. El relé eléctrico en la salida se activa cuando se alcanza el valor de EMF establecido y, en consecuencia, el caudal. Además, existen interruptores de flujo mecánicos que usan métodos eléctricos o radiactivos para crear porciones ionizadas de gas y determinar el tiempo de transferencia de estas porciones a una distancia dada.
Un presostato mecánico para un líquido o gas, basado en el principio de funcionamiento mecánico, se utiliza tanto para equilibrar la presión con una columna de líquido ( manómetros de contacto líquido , "ring scales") o una carga (manómetros de contacto de campana), como la fuerzas de reacción de elementos elásticos (membranas planas, onduladas o blandas, fuelles , resortes tubulares , de una y varias vueltas).
Los interruptores de presión mecánicos del principio acústico de operación utilizan un cambio en la velocidad del sonido o la cantidad de absorción de sonido dependiendo de la presión en el gas.
Los presostatos mecánicos de principio de funcionamiento térmico utilizan la dependencia de la presión de la conductividad térmica del gas y la temperatura asociada a la misma y, por tanto, la resistencia del filamento o termistor incluido en el circuito del relé eléctrico. En otra versión, se utiliza un termopar cuya temperatura de unión caliente depende de la conductividad térmica del gas determinada por su presión.
Los interruptores de presión mecánicos pueden basarse en un cambio en el grado de ionización del gas en el espacio entre dos electrodos. La ionización de un gas es causada por electrones que escapan de un cátodo calentado por corriente o una fuente de radiación de partículas radiactivas.
En los relés de fuerza mecánica basados en el principio mecánico, las fuerzas se convierten en movimiento mediante elementos elásticos (muelles); además, la señal de salida se forma de la misma manera que para los relés de desplazamiento mecánico.
Los relés de fuerza mecánica basados en principios eléctricos utilizan un cambio en la resistencia de los materiales conductores y semiconductores ( tensómetros ), o un cambio en la permeabilidad magnética de los materiales ferromagnéticos bajo la presión de fuerzas de compresión o tracción, o la aparición de cargas en las caras. de cristales que tienen propiedades piezoeléctricas .
Los relés de par mecánico utilizan el desplazamiento mutuo de dos sistemas de galgas extensométricas o elementos magnéticos ubicados uno al lado del otro en el eje; este desplazamiento se produce debido a la torsión del eje a través del cual se transmite el momento medido.
Los relés mecánicos que responden a cambios en las propiedades mecánicas de los materiales, como la viscosidad de un gas o líquido, se realizan sobre dos discos, uno de los cuales gira a velocidad constante, y el momento que provoca la rotación del segundo, ubicado paralelo al primero, depende de la viscosidad del gas o líquido situado entre ellos. Un relé que reacciona a la densidad de un líquido se puede hacer similar a un interruptor de nivel si se asegura la altura de la columna de líquido (por ejemplo, instalando un orificio de drenaje en el nivel deseado).