Mekaaninen rele ( eng. mekaaninen rele ) - rele, joka reagoi mekaanisten suureiden ( siirtymä , nopeus , kiihtyvyys , virtaus , paine , voima , vääntömomentti , teho ) tai aineiden mekaanisten parametrien ( elastisuus , viskositeetti , tiheys jne.) muutoksiin. . Useimmissa tapauksissa se on erilaisten mekaanisten suureiden anturi, jolla on relelähtö tai joka vaikuttaa releelementteihin.
Mekaanisen relelaitteen periaatteet voivat olla erilaisia: mekaaninen, akustinen, lämpö, optinen, magneettinen, sähköinen, radioaktiivisia isotooppeja käyttävä jne. Lähtösignaalit voivat olla: sähköisiä ( DC tai AC ), pneumaattisia, hydraulisia.
Mekaaniselle periaatteelle rakennetut liikereleet ovat koskettimia, jotka sijaitsevat joko tietyssä polun kohdassa [koskettimien kautta, kytkimen (kytkimen), releen kautta] tai polun lopussa [rajakoskettimet, rajakytkin (kytkin), rajarele], jota käyttää mekaaninen työntö tai vivusto.
Akustisella periaatteella rakennetut mekaaniset siirtoreleet sisältävät emitterin (mekaaninen, magnetostriktiivinen, sähköstriktiivinen), joka lähettää jatkuvia tai pulssisignaaleja tietyllä taajuudella, ja vastaanottimen, joka vastaanottaa nämä signaalit. Jos seisovan aallon muodostaman jatkuvan akustisen signaalin vaihe tai pulssiäänisignaalin vastaanottohetki osuu annettuihin arvoihin, niin vastaanotettu akustinen signaali muunnetaan vastaanottimessa sähköiseksi signaaliksi, vahvistetaan ja viedään läpi.
Lämpöperiaatteella rakennetut mekaaniset siirtoreleet käyttävät muutosta vastaanottimen lämmönsiirrossa (tai lämpövirran lisäystä vastaanottimeen ulkoisesta lähteestä), kun releen liikkuva osa (läppä, nestepatsas jne.) ) saavuttaa ennalta määrätyn paikan.
Optiselle periaatteelle rakennetut mekaaniset siirtoreleet käyttävät jyrkkää valovirran muutosta liikkuvan osan liikkuessa (esim. optisen kosketuksen aikana, kun kahden läpinäkyvän prisman välinen mekaaninen kosketus katkeaa, valovirran arvo siirtyy vastaanottava prisma muuttuu jyrkästi) tai siihen liittyvä suljin, päällekkäinen valovirta tai peili , joka muuttaa vastaanottimeen tulevan valovirran suuruutta . Muissa tapauksissa valovirran lähde liikkuu liikkuvan osan päällä ja osuu vastaanottimeen, kun liikkuva osa siirtyy ennalta määrättyyn asentoon.
Sähköperiaatteella rakennetut mekaaniset siirtoreleet reagoivat voimakkaaseen vastuksen muutokseen sähköpiirissä, kun liikkuva osa (läppä, nestepatsas jne.) saavuttaa tietyn pisteen tiellä. Tämä saavutetaan joko sulkemalla piiri suoraan releen liikkuvalla osalla tai katkaisemalla ionisten (esimerkiksi nesteessä) tai elektronisten virrankuljettajien virtaus tai muuttamalla kapasitanssia tai induktanssia (ja sen seurauksena , vaihtovirtapiirin resistanssi ) tai muuttamalla värähtelytaajuutta tai häiritsemällä generaattorin värähtelyjä .
Magneettiperiaatetta käyttävissä mekaanisissa liikereleissä on yksinkertaisimmassa tapauksessa koskettimet ferromagneettiseen ankkurilevyyn, jota vetää puoleensa liikkuvassa osassa oleva magneetti , kun liikkuva osa siirtyy ennalta määrättyyn asentoon, jossa kosketus tehdään. Muissa tyypeissä liikkuvassa osassa sijaitsevan magneetin magneettivuo vaikuttaa vastaanottimen elektronivirtaan aiheuttaen sen poikkeamisen ja jyrkän resistanssin muutoksen ohjatussa piirissä. Käytetään myös releitä, joissa magneettivuon muutos liikkuvaa osaa liikutettaessa aiheuttaa muutoksen puolijohdemuovien ( germaniumista , indiumantimonista tai arseeni-indiumista ) resistanssissa tai Hall EMF :n ilmaantumisen .
Radioaktiivisia isotooppeja käyttävissä mekaanisissa liikereleissä joko estetään α- , β- tai γ-säteilyn virtaus liikkuvalla osalla (pelti, nestepatsas) tai säteilytetään matkalla tiettyyn pisteeseen sijoitettua vastaanotinta α-virralla. , β- tai γ-säteilyä, jonka lähde on sijoitettu liikkuvaan osaan.
Mekaaniset tasokytkimet ovat siirtoreleen muunnos. Ne käyttävät yleensä kelluketta liikkuvana osana. Muiden tasokytkimien toiminta perustuu nesteen ( jonka tiheys tunnetaan) paineen muutokseen säiliön pohjalla tai seinällä sijaitsevalla kalvolla.
Mekaaniset nopeusreleet, jotka on rakennettu mekaaniselle periaatteelle, käyttävät pyörivien osien kulmanopeutta ohjattaessa pyörivän kiekon ja toisen rinnakkaisen kiekon välisiä viskoosin kitkan voimia, joiden pyörimiskulma riippuu ensimmäisen kiekon pyörimisnopeudesta ja jousen jäykkyys , kierretty, kun toista kiekkoa pyöritetään. Kun asetettu nopeus saavutetaan, toisen levyn kiertokulma riittää sulkemaan koskettimet. Muissa mekaanisissa nopeusreletyypeissä pyörivä akseli on kytketty keskipakopumppuun, jonka lähtöpaine riippuu akselin pyörimisnopeudesta. Yleisiä ovat mekaaniset nopeusreleet, joissa keskipakovoimien vaikutuksesta poikkeavat kuormat liikuttavat koskettimiin liittyvää kytkintä.
Mekaanisia nopeusreleitä käytetään laajalti, joissa kosketin sulkee virtapiirin jokaisella kierroksella. Nopeuden arvoon verrannollisesti muuttuvan pulssitaajuuden muodossa oleva lähtösignaali muunnetaan vastaanottopisteessä keskimääräiseksi virran arvoksi, jonka tietyssä arvossa vastaanotto (sähkörele) aktivoituu.
Akustisella toimintaperiaatteella toimivissa mekaanisissa nopeusreleissä on akustinen värähtelygeneraattori, joka lähettää jatkuvia tai pulssisignaaleja. Taajuusmuutos vastaanottimessa jatkuvalla signaalilla Doppler-ilmiön vuoksi tai kahden vastaanotetun pulssisignaalin välisessä aikavälissä on verrannollinen ohjattavan kohteen nopeuteen.
Mekaaniset nopeusreleet, jotka perustuvat termiseen toimintaperiaatteeseen, käyttävät virtalla lämmitetyn johtimen tai puolijohteen lämpötilan (ja siten vastuksen ) muutosta pesunesteen tai kaasun virtauksen nopeudesta riippuen.
Optisen toimintaperiaatteen mekaanisissa nopeusreleissä on levy, jossa on valovirran katkaisevat raot tai valovirtaa heijastavat pinnat. Osa vastaanottimeen tulevan valovirran pulsseista on verrannollinen nopeuteen.
Sähköiseen toimintaperiaatteeseen perustuvat mekaaniset nopeusreleet käyttävät magneettikentässä liikkuvaan johtimeen indusoitua EMF :ää . Rakenteellisesti tällaiset releet näyttävät pieneltä generaattorilta ( takogeneraattorilta ) tasa- tai vaihtovirralta , jonka kuormituspiiriin on sijoitettu sähkörele. Toisessa yleisessä nopeusreleen tyypissä pyörivä kestomagneetti synnyttää levyyn tai sylinteriin pyörrevirtoja , jotka vuorovaikutuksessa kestomagneettivuon kanssa aiheuttavat momentin , joka pyrkii kääntämään kiekon tai sylinterin magneetin liikkeen suuntaan. Koska kiekkoa tai sylinteriä pitää jousi , levyn tai sylinterin pyörimiskulma on verrannollinen magneetin pyörimisnopeuteen.
Radioaktiivisia isotooppeja käyttävissä mekaanisissa nopeusreleissä on joko kiekko, joka katkaisee vastaanottimeen tietyllä nopeudella tulevan α- , β- tai γ-säteilyn virtauksen , tai pyörivälle osalle asetettu säteilylähde, joka säteilyttää vastaanotinta jokaisella kierroksella. .
Mekaaniset kiihdytysreleet perustuvat yleensä kiinteän tai pyörivän, jouseen ripustetun tai nesteeseen ripustetun kappaleen liikkeeseen, kun siihen kohdistuu kiihdytystä.
Mekaanisissa nesteen tai kaasun virtauskytkimissä mekaanisen periaatteen mukaisesti käytetään kierukkasiipillä varustettua spinneriä, jonka pyörimisnopeus on verrannollinen putken läpi virtaavan kaasun tai nesteen määrään. Pyörimisnopeus mitataan kosketin-, induktiivisen tai radioaktiivisen anturin ja sähköisen releen avulla, joka reagoi keskimääräiseen virran arvoon. Virtauskytkin voi myös käyttää paine-eron muutosta, joka tapahtuu putken rajoituksen molemmilla puolilla ( kalvo , Venturi-rajoitus jne.) ja joka on verrannollinen virtaukseen. Kun paine-eron asetusarvo saavutetaan, painekytkin aktivoituu.
Akustisen toimintaperiaatteen mekaaninen virtauskytkin sisältää akustisen värähtelygeneraattorin ja kaksi vastaanotinta, jotka sijaitsevat putken varrella generaattorin molemmilla puolilla. Jatkuvan signaalin tapauksessa mitataan vastaanottimien havaitsemien värähtelyjen vaihe -ero ja pulssisignaalien tapauksessa pulssien saapumisajan ero.
Lämpöperiaatteella toimivat mekaaniset virtauskytkimet on rakennettu samalla tavalla kuin nopeuskytkimet.
Nesteiden (pääasiassa johtavien) sähköisen toimintaperiaatteen mekaaniset virtauskytkimet käyttävät nesteeseen indusoituvaa EMF :ää, kun se virtaa magneettikentässä, joka on suunnattu kohtisuoraan putkilinjan akseliin nähden. EMF , joka on otettu kohtisuorassa magneettivuon akseliin nähden olevista elektrodeista, on verrannollinen nesteen keskimääräiseen virtausnopeuteen, ja putkilinjan vakiopoikkileikkauksella se on verrannollinen virtausnopeuteen. Lähdön sähkörele aktivoituu, kun asetettu EMF -arvo ja siten virtausnopeus saavutetaan. On myös mekaanisia virtauskytkimiä, jotka käyttävät sähköisiä tai radioaktiivisia menetelmiä ionisoitujen kaasuosien luomiseen ja määrittävät näiden osien siirtymisajan tietylle etäisyydelle.
Mekaaniseen toimintaperiaatteeseen perustuvaa mekaanista nesteen tai kaasun painekytkintä käytetään sekä paineen tasapainottamiseen nestepatsaan ( nestekontaktimanometrit , "rengasvaa'at") tai kuorman (kellokontaktimanometrit) kanssa. elastisten elementtien reaktiovoimat (litteät, aallotetut tai pehmeät kalvot, palkeet , putkimaiset jouset - yksi ja monikierros).
Akustisen toimintaperiaatteen mekaaniset painekytkimet käyttävät äänen nopeuden tai äänen absorption määrän muutosta kaasun paineen mukaan.
Termisen toimintaperiaatteen mekaaniset painekytkimet käyttävät kaasun lämmönjohtavuuden ja siihen liittyvän lämpötilan paineriippuvuutta ja siten sähkörelepiiriin sisältyvän hehkulangan tai termistorin resistanssia . Toisessa versiossa käytetään termoparia , jonka kuumaliitoksen lämpötila riippuu sen paineen määräämästä kaasun lämmönjohtavuudesta.
Mekaaniset painekytkimet voivat perustua muutokseen kaasun ionisaatioasteessa kahden elektrodin välisessä raossa. Kaasun ionisoituminen johtuu elektronien karkaamisesta katodista , joka on lämmitetty virralla tai radioaktiivisten hiukkasten säteilylähteestä.
Mekaanisella periaatteella toimivissa mekaanisissa voimareleissä voimat muunnetaan liikkeeksi elastisten elementtien (jousien) avulla; lisäksi lähtösignaali muodostetaan samalla tavalla kuin mekaanisilla siirtoreleillä.
Sähköisiin periaatteisiin perustuvat mekaaniset voimareleet käyttävät joko muutosta johtavien ja puolijohdemateriaalien resistanssissa ( tensometrit ) tai muutosta ferromagneettisten materiaalien magneettisessa läpäisevyydessä puristus- tai vetovoimien paineen alaisena tai varausten esiintymistä pinnoilla kiteistä, joilla on pietsosähköisiä ominaisuuksia .
Mekaaniset vääntömomenttireleet käyttävät kahden rinnakkain akselilla sijaitsevan venymäanturijärjestelmän tai magneettielementtien keskinäistä siirtymistä; tämä siirtymä johtuu akselin kiertymisestä, jonka läpi mitattu momentti välittyy.
Mekaaniset releet, jotka reagoivat materiaalien mekaanisten ominaisuuksien, kuten kaasun tai nesteen viskositeetin muutoksiin , suoritetaan kahdella levyllä, joista toinen pyörii vakionopeudella ja toisen pyörimisen aiheuttava momentti sijaitsee yhdensuuntainen ensimmäisen kanssa, riippuu niiden välissä olevan kaasun tai nesteen viskositeetista . Nesteen tiheyteen reagoiva rele voidaan tehdä tasokytkimen kaltaiseksi, jos nestepatsaan korkeus varmistetaan (esim. asentamalla tyhjennysreikä halutulle tasolle).