Wyłącznik krańcowy: co to jest, oznakowanie + zasady połączenia

Prawie wszystkie zautomatyzowane systemy zawierają urządzenie takie jak wyłącznik krańcowy, który odpowiada za ich wyłączenie, gdy część ruchoma osiągnie określony punkt. W układach sterowania oświetleniem wyłączniki krańcowe pełnią rolę czujników. Gdy wystąpią zaprogramowane okoliczności, generują one sygnał.

Powiemy Ci wszystko o przeznaczeniu funkcjonalnym i rodzajach urządzeń wyłączników krańcowych. W prezentowanym przez nas artykule opisano sprawdzone w praktyce schematy połączeń i wyszczególniono zasady połączeń. Podano cechy oznakowania i podano wskazówki dotyczące wyboru.

Co to są wyłączniki krańcowe?

Wyłączniki krańcowe to urządzenia elektryczne przeznaczone do otwierania i zamykania obwodu roboczego. Montowane są na ruchomych mechanizmach w celu ograniczenia ich przemieszczania się w określonych granicach. Funkcje jakie pełnią te urządzenia są identyczne jak w przypadku standardowego przełącznika.

Wypełnienie wyłączników krańcowych zamknięte jest w trwałej obudowie, najczęściej metalowej. Wszystkie jego elementy są zoptymalizowane pod kątem łatwego mocowania i łatwej orientacji w przestrzeni.

Jasne, różnokolorowe diody LED pozwalają kontrolować zasilanie i reakcję czujnika. Dwie pary styków, najczęściej spotykane w wyłączniku krańcowym, umożliwiają monitorowanie stanu jego połączenia.

Jeśli po sygnale nie nastąpi powrót sygnału po zamknięciu pary, oznacza to uszkodzenie kabla prowadzącego do przełącznika. Po zadziałaniu czujnika możliwe jest wykorzystanie otwartej pary styków do przekazania sygnału.

Podstawą są czułe czujniki systemy zabezpieczające przed wyciekami. Po wykryciu wody, do wykrywania której są przeznaczone, urządzenia nie tylko sygnalizują dźwiękowo i kolorowo zbliżającą się sytuację awaryjną, ale także blokują działanie systemów, którymi transportowana jest woda.

Klasyfikacja według zasady działania

Wyróżnia się trzy główne grupy wyłączników krańcowych: mechaniczne, bezdotykowe, magnetyczne. Główną funkcją wszystkich tych urządzeń jest automatyczne rozłączenie mechanizmu roboczego w momencie, gdy jego ruchoma część osiągnie zadaną pozycję. Przełączniki te służą nie tylko do otwierania obwodu, ale także do jego łączenia.

Działanie obwodu w czujnikach końcowych jest koordynowane na dwa sposoby: poprzez bezpośrednie działanie na ruchome styki i poprzez sterowanie ich położeniem. W pierwszym przypadku nazywa się je kontaktem, w drugim – bezkontaktem. Przykładem wyłączników krańcowych są czujniki odpowiedzialne za zamykanie drzwi samochodu.

Zdjęcie przedstawia konstrukcję wyłącznika krańcowego torowego. Jego głównymi elementami są: pokrywa (1), podstawa (2), styki (3), rolka (4), dźwignia (5), listwa uszczelniająca (6), wejście przewodu (7)

Czujniki tego typu potrafią nie tylko włączać i wyłączać mechanizmy, ale także ustalać położenie monitorowanego obiektu. Obejmują one przełączniki pływakowe, a także czujniki określające poziom paliwa.Sygnałem do ich działania jest zmiana rezystancji odpowiadająca określonemu poziomowi cieczy.

Wadą czujników kontaktowych w obecności ruchomych części mechanicznych jest stosunkowo krótka żywotność ze względu na nieskuteczną ochronę przed wilgocią i kurzem. Zaletą jest prosta konstrukcja, instalacja i obsługa. Przełączniki bezdotykowe są znacznie bardziej niezawodnie chronione przed wpływami zewnętrznymi. Ich zasób jest również dłuższy.

Mechaniczne wyłączniki krańcowe

Sterowanie wyłącznikami krańcowymi tego typu może odbywać się rolkowo lub dźwigniowo. Uruchamiają się w momencie mechanicznego uderzenia mechanizmu sterującego w postaci koła, przycisku lub dźwigni.

W takim przypadku zmienia się położenie styków - mogą się zamknąć lub otworzyć. Procesowi towarzyszy sygnał - kontrola lub ostrzeżenie.

Najczęściej wyłączniki krańcowe mają dwa styki - otwarty i zamknięty. Istnieją urządzenia z jednym końcem, ale są one rzadkie. W każdym razie w każdym przypadku znajdują się styki, a na panelu wyświetlany jest schemat działania z ich numerami.

Konstrukcja rolek VC przewiduje wyłączenie poprzez naciśnięcie siłownika na przycisku w postaci małego pręta. Ponieważ jest podłączony do styków dynamicznych, w momencie zetknięcia otwiera się obwód zasilania.

Różnica między przełącznikami dźwigniowymi polega na tym, że ich ruchome styki są połączone z małą dźwignią za pomocą pręta lub pręta. Działanie następuje w momencie naciśnięcia przez siłownik tej dźwigni.

Na zdjęciu mechaniczny mikrowyłącznik krańcowy KW4-3Z-3 z listwą dociskową. Różni się od standardowego skokiem elementu roboczego.Znajduje zastosowanie w maszynach CNC i drukarkach 3D

Oprócz standardowych urządzeń końcowych dostępne są mikroprzełączniki. Działają na tej samej zasadzie, jednak ich regulacja podczas montażu wymaga większej precyzji ze względu na mały skok. Aby zwiększyć skok roboczy, stosują taką technikę, jak włączenie do obwodu elementu pośredniego - dźwigni z rolką.

Tego typu przełączniki znajdują zastosowanie zarówno w produkcji, jak i w domu. W konstrukcji windy zastosowano dużą liczbę jednostek sterujących.

Wśród nich znajduje się przełącznik w postaci czujnika, który ogranicza minimalną i maksymalną wysokość windy, sygnalizuje zerwanie liny, daje sygnał do otwarcia drzwi i wykonuje wiele innych czynności. Na drzwiach wielu mieszkań znajdują się mikroprzełączniki, które po otwarciu włączają światło w pomieszczeniu.

W samochodach takie mechaniczne czujniki końcowe są zawarte w obwodach alarmowych i oświetleniowych. Ich cechą jest obecność jednego wejścia z podłączonym do niego potencjałem dodatnim. Obudowa to zacisk ujemny, dociskany do metalowego elementu karoserii, niezabrudzonego lakierem.

Element ten połączony jest z masą pojazdu za pomocą kabla. Głównym warunkiem jest to, aby przełącznik nie miał kontaktu z mokrą powierzchnią. Podłącz czujniki końcowe podczas montażu alarmu samochodowego korzystając ze schematu. Ich wyjścia można montować zarówno na drzwiach, jak i we wnętrzu na oprawach oświetleniowych.

Aby włączyć go po otwarciu drzwi i wyłączyć po zamknięciu, wykonuje się zwarcie z plusem. W przypadku oświetlenia wewnętrznego sufitu i drzwi stosuje się blok wyłączników krańcowych, który spełnia różne funkcje. W wyniku zadziałania blokady ważne czujniki przy próbie otwarcia zamków zostają zablokowane.

Cechy bezdotykowych wyłączników krańcowych

Jedną z odmian wyłączników krańcowych jest ich bezkontaktowa modyfikacja (BVK). Komunikacja urządzeń jest skonfigurowana tak, aby wyzwalała się, gdy określony obiekt wejdzie w strefę czułości.

Te wyłączniki krańcowe są dostosowane do konkretnego materiału i danego rozmiaru. Gdy tylko obiekt o takich parametrach znajdzie się w strefie czułości, następuje transformacja amplitudy oscylacji generatora

W samym urządzeniu nie ma ruchomych części i nie ma mechanicznego kontaktu między przedmiotem oddziaływania a skonfigurowanym dla niego elementem przełączającym.

BVK składa się z następujących części:

• element wrażliwy;
• przycisk zasilania;
• komponent analizujący sygnał.

Odległość, przy której urządzenie zaczyna działać, ustalana jest na podstawie modyfikacji czujnika i wymagań procesu. Wyłączenie zarówno elementów ruchomych jak i trących znacząco zwiększa niezawodność tych urządzeń.

Czujniki bezdotykowe, zwane także czujnikami zbliżeniowymi, mają rozbudowaną funkcjonalność. Istnieją dwie kategorie – przełączniki i czujniki położenia.

Pierwszym zadaniem BVK jest wykrycie położenia obiektu. Ponadto czujnik wykonuje zliczanie, pozycjonowanie, separację i sortowanie obiektów. Może kontrolować prędkość, ruch, obliczać kąt obrotu, korygować przechylenie i wykonywać wiele innych czynności.

W domu Przełączniki zbliżeniowe dotychczas stosowane są głównie w organizacjach zajmujących się sterowaniem oświetleniem. Jednak w zakresie projektowania systemów "Inteligentny dom" ma znacznie większy zakres i znacznie większe perspektywy.

Wrażliwe urządzenia znajdują zastosowanie w przemyśle, transporcie, jako element automatyki oraz w rafinacji ropy naftowej. Opierając się na zasadzie wykrywania zbliżających się obiektów, BKV rozróżnia się na indukcyjne, pojemnościowe, optyczne i ultradźwiękowe.

Indukcyjne czujniki zbliżeniowe

Są dostosowane do materiałów zarówno metalicznych, jak i amorficznych. Wśród tych reagujących na metal wyróżnia się opcje magnetyczne i ferromagnetyczne. Wewnątrz czujnika znajduje się rdzeń - metalowy lub namagnesowany.

Przełącznik może pobierać zasilanie o szerokim zakresie wartości napięć – od 10 V przy prądzie stałym, przemiennym – od 264 V. Sygnał wyjściowy tworzony jest przy natężeniu 0,2 A w przypadku prądu stałego i 0,5 A w przypadku prądu przemiennego

Jeśli opiszemy bardziej szczegółowo konstrukcję takiego czujnika, składa się on z przetwornika, który zawiera miedzianą cewkę umieszczoną w misce ferrytowej. Do jego funkcji należy przekierowanie wektora linii elektromagnetycznych na przednią część wyłącznika.

Oscylator w obwodzie może mieć stałą rezystancję ujemną lub dowolny inny typ. Linie pola magnetycznego są zorientowane prostopadle do kierunku prądu płynącego przez zwoje namagnesowanego rdzenia.

Zmienne pole siłowe jest spowodowane napięciem przemiennym na wejściach rdzenia. Kolejnym ważnym elementem jest kondycjoner sygnału, który tworzy histerezę i zakres działania sygnału sterującego. Zawiera detektor sterowany spustem.

Schemat przedstawia działanie indukcyjnego przełącznika ruchu. Jego głównym elementem jest cewka indukcyjna napędzana generatorem

Kluczem do działania indukcyjnego wyłącznika krańcowego są zmiany zachodzące w momencie zbliżania się lub oddalania obiektu. Gdy tylko próg napięcia przekroczy dopuszczalną wartość, czujnik zostaje aktywowany poprzez podłączenie wyzwalacza otwierającego klucz.

Pojemnościowe wyłączniki krańcowe zbliżeniowe

Po pojawieniu się obiektu uruchamiany jest obwód wibracyjny urządzenia pojemnościowego i ustawiane są parametry czasowe. W miarę zbliżania się obiektu do czujnika pojemność tego ostatniego wzrasta, a częstotliwość generowana przez multiwibrator maleje.

Po przekroczeniu progu częstotliwości urządzenie wyłączy się. Wiele modeli działa na tej zasadzie. czujniki ruchu, wyłączanie i włączanie żarówek w przypadku wykrycia obiektu w strefie czułości.

Schemat blokowy czujnika pojemnościowego jest podobny do urządzenia indukcyjnego: oba modele zawierają generator i detektor.

Zasada działania wyłącznika krańcowego pojemnościowego opiera się na zmianie pojemności elementu odbiorczego - kondensatora. W takich czujnikach operacja przełączania rozpoczyna się, gdy w ich pole wchodzą przedmioty dielektryczne i metalowe

Oprócz generatora wytwarzającego pole elektryczne, w ich konstrukcji znajdują się takie podstawowe części jak demodulator. Pełni funkcję przetwornika amplitudy oscylacji o wysokiej częstotliwości przy jednoczesnej zmianie napięcia. Kolejnym ważnym elementem jest wyzwalacz, który odpowiada za określony poziom sygnału, przełączanie i zależność od histerezy.

Aby zwiększyć sygnał wejściowy do ustawionej wartości, w obwodzie przełącznika pojemnościowego znajduje się wzmacniacz. Wskaźnik LED monitoruje ustawienia i pracę urządzenia.

Element taki jak związek chroni przełącznik przed wilgocią i cząstkami stałymi. Korpus z tworzywa sztucznego lub mosiądzu chroni wszystko w środku przed uszkodzeniami mechanicznymi. Zestaw zawiera również elementy montażowe.

Element przełączający w tym urządzeniu znajduje się na kondensatorze i jest płytką współpracującą z wibratorem. Rolę elementu progowego pełni komparator podłączony do wibratora. Ten ostatni jest z kolei podłączony do przetwornicy częstotliwości i napięcia.

Pojemnościowe wyłączniki krańcowe reagują na materiały stałe, sypkie, płynne, zarówno elektrycznie przewodzące, jak i nieprzewodzące

Różnica pomiędzy modelami pojemnościowymi i indukcyjnymi polega na tym, że te pierwsze reagują na wilgotność powietrza i zmiany gęstości. Te ostatnie są niewrażliwe na takie wpływy.

Konstrukcja przełącznika ultradźwiękowego

Konstrukcja ultradźwiękowych wyłączników krańcowych przewiduje obecność kwarcowych emiterów dźwięku, które tworzą fale pulsacyjne o długości 100–500 kHz, oraz odbiornika, którego ustawienia odpowiadają określonej częstotliwości.

Gdy w wyniku manewrów poruszającego się obiektu zmienia się amplituda fal dźwiękowych, mikroprzełącznik BVK rejestruje nowe wartości i na tej podstawie steruje sygnałami wyjściowymi.

Zasada działania czujników ultradźwiękowych opiera się na zmianie czasu, w którym fala dźwiękowa przemieszcza się od czujnika do kontrolowanego obiektu. Zasięg detekcji takich urządzeń jest dość duży – sięga 10 m. Ich dużą zaletą jest to, że potrafią wykryć obiekt o dowolnym kształcie i kolorze odbijający dźwięk.

Działanie tego czujnika ultradźwiękowego opiera się na prostej zasadzie: gdy tylko na jedną z jego nóżek zostanie odebrany sygnał, druga otrzymuje impuls o długości równej odległości od obiektu

Czujniki takie służą do wykrywania obiektów o płaskiej powierzchni, zajmujących położenie prostopadłe do linii środkowej detekcji.

Niedokładności w ich pracy mogą powodować:

1. Nagłe prądy powietrza o dużej mocy, które wzmacniają lub osłabiają falę.
2. Nagła zmiana temperatury. Przy dużej ilości ciepła emitowanego przez obiekt zmienia się prędkość propagowanych fal.
3. Odchylenie od pionu kąta pomiędzy poziomą płaszczyzną obiektu a osią czujnika. Jeśli błąd ten przekracza 10⁰, czujnik nie działa.
4. Kątowe kontury obiektu. W tym przypadku jego identyfikacja jest bardzo trudna.

Drgania rozchodzą się w ośrodkach stałych, gazowych i ciekłych, a prędkość zależy od odpowiednich parametrów. Czujniki ultradźwiękowe nie mają ruchomych części, dlatego nie ma związku pomiędzy liczbą cykli a żywotnością urządzenia. Charakteryzują się zwiększoną odpornością na wszelkiego rodzaju wpływy zewnętrzne.

Optyczne urządzenia bezdotykowe

BKV tego typu sterują obiektami, które zarówno blokują promieniowanie, jak i je odbijają. Kiedy obiekt dostanie się w przestrzeń pomiędzy włącznikiem a źródłem światła, czujnik przerywa strumień świetlny. Elementem odpowiedzialnym za to działanie może być przekaźnik lub półprzewodnik. Promień reakcji sięga 150 m.

To jest zdjęcie czujnika końcowego typu optycznego. Wyznacza położenie skrajnych punktów ruchu ruchomych części w drukarkach 3D i maszynach CNC

Czujniki zbliżeniowe działają w szerokim zakresie temperatur - od -60 do +150⁰С. Wytrzymują ciśnienie około 500 atm i mogą być stosowane w środowiskach agresywnych, a nawet w warunkach zwiększonego zagrożenia wybuchem.

Odmiany końcówek magnetycznych

Tego typu przełączniki, zwane także przełącznikami pływakowymi lub kontaktronami, stopniowo wypierają modele mechaniczne. Ich styki zmieniają położenie, gdy znajdą się w pewnej odległości od magnesu. W takim przypadku sygnał jest wysyłany do obwodu sterującego.

Kontaktron zawiera jeden lub dwa styki wykonane ze specjalnego materiału - ferromagnesu. Magnetyczny wyłącznik krańcowy ma niewielkie rozmiary. Umieszczony jest w obudowie wykonanej z tworzywa sztucznego lub szkła i w momencie jego przerwania montowany jest w obwodzie elektrycznym.

Styki w takim przełączniku mogą być otwarte, zamknięte lub przełączalne. W urządzeniach pierwszego typu styk zwiera się po wyzwoleniu. Styki normalnie zamknięte otwierają się w podobnych okolicznościach, a styki przełączane zachowują się w zależności od sytuacji.

Wybór modelu zależy od konkretnych okoliczności. Przy projektowaniu bram przesuwnych stosowane są kontaktrony. Za ich pomocą konstrukcja zatrzymuje się, gdy osiągnie skrajne położenie podczas otwierania lub zamykania.

Niektóre modele pływaków są używane jako część alarmu bezpieczeństwa przy wejściu do domu. Gdy drzwi są zamknięte, obwód jest zamykany pod wpływem pola magnetycznego na wyłącznik krańcowy. Otwarcie drzwi powoduje ruch magnesu i rozwarcie styku, powodując włączenie alarmu.

Instalując magnesy należy zwrócić uwagę na ich polaryzację. W przypadku nieprawidłowego montażu nie będą spełniać swoich funkcji.

Zaletą tej konstrukcji jest brak kontaktu mechanicznego, który zwiększa żywotność. Wyróżniają się najprostszą konstrukcją, opartą na interakcji styków sterowanych magnetycznie z konwencjonalnym magnesem.

Zasady i specyfika połączeń

Chociaż same wyłączniki krańcowe są zaprojektowane dość prosto, stosuje się je w urządzeniach o skomplikowanych obwodach elektrycznych. W związku z tym ich podłączenie musi zostać wykonane przez specjalistów i ściśle według schematów ideowych, w oparciu o cechy techniczne.

Spójrzmy na przykład podłączenia prostego przełącznika mechanicznego w drukarce 3D. Jest to konieczne w celu ustalenia skrajnych współrzędnych jego przewozu. Wtykowy wyłącznik krańcowy posiada 3 styki - COM, NO, NC. Gdy czujnik jest otwarty, pierwszy i ostatni styk mają napięcie +5 V. Drugi styk (NO) jest uziemiony.

Na schemacie styki COM (1) i NO (2) są w stanie zwartym, a COM i NC (3) są rozwarte. Kiedy karetka drukarki osiągnie skrajne położenie, styki COM i NC zostają połączone, a karetka odskakuje o 2 mm

Czujnik podłącza się za pomocą dwóch przewodów - czerwonego i czarnego. Gdy urządzenie uruchomi się, powinieneś usłyszeć typowe kliknięcie. Przełącznik kierunkowskazów podłącza się w ten sam sposób, ale ma też trzeci przewód - zielony.

Jego aktywacja sygnalizowana jest świeceniem diody LED oraz kliknięciem. Jego złącza na płytce mają oznaczenia: dla przewodu czerwonego V (+5 V), dla przewodu czarnego - G (masa), dla przewodu zielonego - S (sygnał).

Te same litery oznaczają złącza przełącznika optycznego. Będzie dokładniej kontrolować działanie wózka, ale może działać nieprawidłowo w zapylonych warunkach i świetle słonecznym.Aktywacji pary optycznej towarzyszy włączenie diody elektroluminescencyjnej i odbywa się całkowicie bezgłośnie.

Wyłączniki krańcowe są szeroko stosowane przez producentów mebli, instalując je w szafach. Podłączenie odbywa się zgodnie z instrukcją dołączoną do każdego modelu. Schemat pokazuje miejsce mocowania plastikowej konstrukcji za pomocą klucza. W przypadku bramy środkowej należy ją zamontować tak, aby nie zakłócała ​​prawidłowego ruchu bramy drugiej sekcji po prowadnicach.

Na schematach przedstawiono sposób podłączenia wyłączników krańcowych do drzwi przesuwnych w szafach przesuwnych (opcja b) i do drzwi wahadłowych (opcja a)

Jeśli w drzwiach skrzydłowych zamontowany jest wyłącznik krańcowy, mocuje się go za pomocą wkrętów samogwintujących wewnątrz szafy. Gdy drzwi są zamknięte, naciska się przycisk, otwiera obwód i nie działa oświetlenie. Po otwarciu drzwi zwalniają przycisk i włącza się oświetlenie.

Oznaczenia wyłączników krańcowych

Każde z tych urządzeń przełączających jest odpowiednio oznaczone. Rozszyfrowując go, można uzyskać wszystkie informacje na temat konkretnego modelu wyłącznika krańcowego. Jeżeli jest na nim wpis VU222M to znaczy, że jest to wyłącznik krańcowy serii VU222. Elementem ruchomym jest zmodernizowana dźwignia.

Na tym schemacie blokowym przedstawiono symbol wyłącznika krańcowego przeznaczonego do pracy w obwodach sterujących zasilanych prądem przemiennym i stałym o maksymalnym napięciu 660V

Rozszyfrujmy szczegółowo na przykład oznaczenie przełącznika VP 15M4221-54U2. Wyposażony jest w jeden ruchomy element aktywny serii 15. Posiada jeden styk zwierny i jeden rozwierny, wyposażony w popychacz z rolką.

Stopień ochrony po stronie napędu wynosi IP54, „U” oznacza wersję klimatyczną, a cyfra 2 oznacza kategorię umieszczenia. Produkt zgodny z TU U 31.2-25019584-005-2004.

Wiodący producenci w swoim segmencie

Wiele firm produkuje takie czujniki. Wśród nich są uznani liderzy. Wśród nich jest niemiecka firma Sick, jako główny producent tak wysokiej jakości produktów. Autonics dostarcza na rynek bezdotykowe wyłączniki krańcowe typu indukcyjnego i pojemnościowego.

Wysokiej jakości czujniki bezdotykowe produkowane są przez rosyjską firmę TEKO. Charakteryzują się ultrawysoką szczelnością (IP 68). Te wyłączniki krańcowe działają w najbardziej niebezpiecznych środowiskach, w tym wybuchowych, i dostępne są różne metody instalacji.

Popularne są wyłączniki krańcowe ukraińskiego producenta Promfactor. Tutaj produkowane są wyłączniki i wyłączniki krańcowe VP, PP, VU. Gwarancja, pod warunkiem przestrzegania wszystkich zasad eksploatacji, wynosi 3 lata.

Wnioski i przydatne wideo na ten temat

Wideo nr 1. Popularne informacje o wyłączniku krańcowym:

Wideo nr 2. Instalowanie HF na domowej maszynie CNC:

Przeznaczenie wyłączników krańcowych może być bardzo różne. Wykorzystuje się je zarówno w skomplikowanych instalacjach przemysłowych, jak i w życiu codziennym, zwiększając nasz komfort. Najważniejsze jest to, że należy je podłączyć do obwodu elektrycznego dopiero po całkowitym odłączeniu napięcia.

Proszę pisać komentarze w bloku poniżej. Być może podzielisz się informacjami, które będą przydatne dla osób odwiedzających witrynę. Zostaw posty z rekomendacjami, publikuj zdjęcia na dany temat, zadawaj pytania.