Tipos de cambio

Aunque puede parecer extraño cubrir el tema elemental de los interruptores eléctricos en una etapa tan avanzada de esta serie de libros, lo hago porque los capítulos siguientes exploran un ámbito más antiguo de tecnología digital basada en contactos de interruptores mecánicos en lugar de circuitos de compuerta de estado sólido. , y es necesaria una comprensión profunda de los tipos de conmutadores para la empresa.

Aprender la función de los circuitos basados ​​en interruptores al mismo tiempo que aprende sobre las puertas lógicas de estado sólido hace que ambos temas sean más fáciles de comprender y prepara el escenario para una experiencia de aprendizaje mejorada en álgebra booleana, las matemáticas detrás de los circuitos lógicos digitales.

¿Qué es un interruptor eléctrico?

Un interruptor eléctrico es cualquier dispositivo utilizado para interrumpir el flujo de electrones en un circuito. Los interruptores son esencialmente dispositivos binarios:están completamente encendidos ("cerrados") o completamente apagados ("abiertos"). Hay muchos tipos diferentes de conmutadores, y exploraremos algunos de estos tipos en este capítulo.

Conozca los diferentes tipos de conmutadores

El tipo más simple de interruptor es aquel en el que dos conductores eléctricos se ponen en contacto entre sí mediante el movimiento de un mecanismo de actuación.

Otros interruptores son más complejos y contienen circuitos electrónicos capaces de encenderse o apagarse dependiendo de algún estímulo físico (como luz o campo magnético) detectado.

En cualquier caso, la salida final de cualquier interruptor será (al menos) un par de terminales de conexión de cables que estarán conectados entre sí por el mecanismo de contacto interno del interruptor ("cerrado"), o no conectados entre sí ("abierto") .

Cualquier interruptor diseñado para ser operado por una persona generalmente se denomina interruptor manual , y se fabrican en varias variedades:

Interruptores de palanca

Los interruptores de palanca se accionan mediante una palanca en ángulo en una de dos o más posiciones. El interruptor de luz común que se usa en el cableado doméstico es un ejemplo de interruptor de palanca.

La mayoría de los interruptores de palanca se detendrán en cualquiera de sus posiciones de palanca, mientras que otros tienen un mecanismo de resorte interno que devuelve la palanca a una cierta normal posición, permitiendo lo que se llama operación "momentánea".

Interruptores de botón

Los interruptores de botón son dispositivos de dos posiciones que se activan con un botón que se presiona y se suelta. La mayoría de los interruptores de botón tienen un mecanismo de resorte interno que devuelve el botón a su posición "fuera" o "sin presionar", para una operación momentánea.

Algunos interruptores de botón se encienden o apagan alternativamente con cada pulsación del botón. Otros interruptores de botón permanecerán en su posición "adentro" o "presionado" hasta que el botón se retire.

Este último tipo de interruptores de botón generalmente tiene un botón en forma de hongo para facilitar la acción de empujar y tirar.

Interruptores selectores

Los interruptores selectores se accionan con una perilla giratoria o palanca de algún tipo para seleccionar una de dos o más posiciones.

Al igual que el interruptor de palanca, los interruptores selectores pueden descansar en cualquiera de sus posiciones o contener mecanismos de retorno por resorte para una operación momentánea.

Conmutadores de joystick

Un interruptor de joystick se acciona mediante una palanca que puede moverse libremente en más de un eje de movimiento. Uno o más de varios mecanismos de contacto del interruptor se accionan según la dirección en la que se empuja la palanca y, a veces, hasta qué punto se empuja.

La notación de círculo y punto en el símbolo del interruptor representa la dirección del movimiento de la palanca del joystick necesaria para activar el contacto. Los interruptores manuales de joystick se utilizan comúnmente para el control de grúas y robots.

Algunos interruptores están diseñados específicamente para ser operados por el movimiento de una máquina en lugar de la mano de un operador humano.

Estos interruptores operados por movimiento se denominan comúnmente interruptores de límite , porque a menudo se utilizan para limitar el movimiento de una máquina desconectando la potencia de accionamiento de un componente si se mueve demasiado. Al igual que con los interruptores manuales, los interruptores de límite vienen en varias variedades:

Interruptores de límite

Estos interruptores de límite se asemejan mucho a interruptores manuales de palanca o selectores resistentes equipados con una palanca empujada por la parte de la máquina.

A menudo, las palancas se inclinan con un pequeño cojinete de rodillos, lo que evita que la palanca se desgaste por el contacto repetido con la parte de la máquina.

Interruptores de proximidad

Los interruptores de proximidad detectan el acercamiento de una pieza metálica de la máquina, ya sea por un campo magnético o electromagnético de alta frecuencia.

Los interruptores de proximidad simples utilizan un imán permanente para activar un mecanismo de interruptor sellado cada vez que la pieza de la máquina se acerca (generalmente, 1 pulgada o menos).

Los interruptores de proximidad más complejos funcionan como un detector de metales, energizando una bobina de alambre con una corriente de alta frecuencia y monitoreando electrónicamente la magnitud de esa corriente.

Si una parte metálica (no necesariamente magnética) se acerca lo suficiente a la bobina, la corriente aumentará y disparará el circuito de monitoreo.

El símbolo que se muestra aquí para el interruptor de proximidad es de la variedad electrónica, como lo indica la caja en forma de diamante que rodea el interruptor.

Un interruptor de proximidad no electrónico usaría el mismo símbolo que el interruptor de límite accionado por palanca.

Otra forma de interruptor de proximidad es el interruptor óptico, compuesto por una fuente de luz y una fotocélula. La posición de la máquina se detecta mediante la interrupción o el reflejo de un haz de luz.

Los interruptores ópticos también son útiles en aplicaciones de seguridad, donde los haces de luz se pueden utilizar para detectar la entrada de personal en un área peligrosa.

Los diferentes tipos de interruptores de proceso

En muchos procesos industriales, es necesario monitorear varias cantidades físicas con interruptores.

Dichos interruptores se pueden usar para hacer sonar alarmas, lo que indica que una variable de proceso ha excedido los parámetros normales, o se pueden usar para apagar procesos o equipos si esas variables han alcanzado niveles peligrosos o destructivos.

Hay muchos tipos diferentes de conmutadores de proceso.

Interruptores de velocidad

Estos interruptores detectan la velocidad de rotación de un eje, ya sea mediante un mecanismo de peso centrífugo montado en el eje, o mediante algún tipo de detección sin contacto del movimiento del eje, como óptico o magnético.

Interruptores de presión

Se puede usar presión de gas o líquido para activar un mecanismo de interruptor si esa presión se aplica a un pistón, diafragma o fuelle, que convierte la presión en fuerza mecánica.

Interruptores de temperatura

Un mecanismo de detección de temperatura económico es la "tira bimetálica":una tira delgada de dos metales, unidos espalda con espalda, cada metal tiene una tasa diferente de expansión térmica.

Cuando la tira se calienta o se enfría, las diferentes tasas de expansión térmica entre los dos metales hacen que se doble. La flexión de la tira se puede utilizar para activar un mecanismo de contacto de interruptor.

Otros interruptores de temperatura usan un bulbo de latón lleno de líquido o gas, con un tubo diminuto que conecta el bulbo a un interruptor sensor de presión. A medida que se calienta la bombilla, el gas o el líquido se expande, generando un aumento de presión que luego activa el mecanismo del interruptor.

Interruptor de nivel de líquido

Se puede utilizar un objeto flotante para accionar un mecanismo de conmutación cuando el nivel de líquido en un tanque sube más allá de cierto punto. Si el líquido es conductor de electricidad, el líquido en sí puede usarse como conductor para unir dos sondas de metal insertadas en el tanque a la profundidad requerida.

La técnica de conductividad generalmente se implementa con un diseño especial de relé activado por una pequeña cantidad de corriente a través del líquido conductor. En la mayoría de los casos, no es práctico y peligroso cambiar la corriente de carga completa del circuito a través de un líquido.

Los interruptores de nivel también se pueden diseñar para detectar el nivel de materiales sólidos como astillas de madera, grano, carbón o alimento para animales en un silo, contenedor o tolva de almacenamiento.

Un diseño común para esta aplicación es una pequeña rueda de paletas, insertada en el contenedor a la altura deseada, que se gira lentamente mediante un pequeño motor eléctrico.

Cuando el material sólido llena el contenedor a esa altura, el material evita que la rueda de paletas gire. La respuesta de par del motor pequeño dispara el mecanismo del interruptor.

Otro diseño utiliza una punta de metal en forma de "diapasón", insertada en el contenedor desde el exterior a la altura deseada. La horquilla vibra a su frecuencia de resonancia mediante un circuito electrónico y un conjunto de bobina de imán / electroimán.

Cuando el contenedor se llena a esa altura, el material sólido amortigua la vibración de la horquilla, el cambio en la amplitud y / o frecuencia de vibración detectado por el circuito electrónico.

Interruptor de flujo de líquido

Insertado en una tubería, un interruptor de flujo detectará cualquier caudal de gas o líquido que supere un cierto umbral, generalmente con una pequeña paleta o paleta que es empujada por el flujo.

Otros interruptores de flujo se construyen como interruptores de presión diferencial, que miden la caída de presión a través de una restricción incorporada en la tubería.

Interruptor de nivel nuclear

Otro tipo de interruptor de nivel, adecuado para la detección de material líquido o sólido, es el interruptor nuclear. Compuestos de material de fuente radiactiva y un detector de radiación, los dos se montan a lo largo del diámetro de un recipiente de almacenamiento para material sólido o líquido.

Cualquier altura de material más allá del nivel de la disposición de fuente / detector atenuará la fuerza de la radiación que llega al detector. Esta disminución de la radiación en el detector se puede utilizar para activar un mecanismo de relé que proporcione un contacto de interruptor para la medición, el punto de alarma o incluso el control del nivel del recipiente.


La fuente y el detector son fuera del recipiente, sin ninguna intrusión, excepto el flujo de radiación en sí.

Las fuentes radiactivas utilizadas son bastante débiles y no representan una amenaza inmediata para la salud del personal de operaciones o mantenimiento.

Todos los conmutadores tienen varias aplicaciones

Como de costumbre, hay más de una forma de implementar un interruptor para monitorear un proceso físico o servir como un control de operador.

Por lo general, no existe un único interruptor "perfecto" para ninguna aplicación, aunque algunos obviamente presentan ciertas ventajas sobre otros. Los interruptores deben adaptarse de manera inteligente a la tarea para lograr un funcionamiento eficiente y confiable.

REVISAR:

• Un interruptor es un dispositivo eléctrico, generalmente electromecánico, que se utiliza para controlar la continuidad entre dos puntos.
• Mano los interruptores se activan mediante el tacto humano.
• Límite los interruptores son accionados por el movimiento de la máquina.
• Proceso los interruptores son accionados por cambios en algún proceso físico (temperatura, nivel, flujo, etc.).

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