Кінцевий вимикач: пристрій приладу і принцип дії

  1. Що представляють собою кінцеві вимикачі?
  2. Класифікація за принципом дії
  3. Концевики механічного типу
  4. Особливості безконтактних кінцевиків
  5. Індуктивні безконтактні датчики
  6. Ємнісні безконтактні кінцеві вимикачі
  7. Пристрій ультразвукових вимикачів
  8. Оптичні безконтактні пристрої
  9. Магнітні кінцеві різновиди
  10. Правила та специфіка підключення
  11. Маркування кінцевих вимикачів
  12. Лідируючі в сегменті виробники
  13. Висновки і корисне відео по темі

Практично всі автоматизовані системи містять такий прилад, як кінцевий вимикач, який відповідає за їх відключення при досягненні рухомою частиною певної точки. У системах управління освітленням концевики використовують в якості датчиків. При виникненні запрограмованих обставин вони формують сигнал.

Ми розповімо все про функціональне призначення і різновидах кінцевих пристроїв відключення. У представленій нами статті описані перевірені на практиці монтажні схеми, перераховані правила підключення. Наведено особливості маркування, дані поради щодо вибору.

Що представляють собою кінцеві вимикачі?

Вимикачі-концевики - електротехнічні пристрої, призначені для розмикання і замикання робочої ланцюга. Монтують їх на рухомі механізми для обмеження їх переміщення в заданих межах. Функції, які виконують ці пристрої, ідентичні стандартним вимикача.

Начинка кінцевих вимикачів укладена в міцний корпус, найчастіше металевий. Всі його елементи оптимізовані для простого закріплення і легкої орієнтації в просторі.

Яскраві, різних кольорів світлодіоди дозволяють контролювати подачу харчування і спрацьовування датчика. Дві пари контактів, найчастіше наявних в кінцевик, дають можливість здійснювати контроль стану його підключення.

Якщо при замкнутої парі за передачею сигналу не слід його повернення, це вказує на несправність кабелю, що веде до вимикача. Після спрацьовування датчика для проходження сигналу можливо використовувати разомкнутую пару контактів.

Чутливі датчики є основою в. При виявленні води, для виявлення якої вони призначені, пристрої не тільки сигналізують про назрівання аварійної ситуації в звуковому і кольорового режиму, але і блокують роботу систем, по яких транспортується вода.

Класифікація за принципом дії

Виділяють три основні групи концевиков: механічні, безконтактні, магнітні. Головна функція всіх цих приладів - автоматом від'єднувати працюючий механізм в момент досягнення встановленої позиції його рухомою частиною. Ці вимикачі служать не тільки для розмикання ланцюга, але і для її сполуки.

Робота ланцюга в Конєва датчиках координується двома способами: безпосереднім впливом на рухливі контакти і позиційним керуванням ними. У першому випадку їх називають контактними, у другому - безконтактними. Прикладом контактних концевиков є датчики, які відповідають за закриття автомобільних дверей.

Практично всі автоматизовані системи містять такий прилад, як кінцевий вимикач, який відповідає за їх відключення при досягненні рухомою частиною певної точки

На фото зображено конструктивне виконання кінцевого вимикача колійного типу. Основними його складовими є: кришка (1), підстава (2), контакти (3), ролик (4), важіль (5), смуга ущільнювальна (6), введення проводу (7)

Датчики такого типу можуть не тільки включати і вимикати механізми, але і встановлювати положення предмета контролю. До них відносяться, а також датчики, що визначають рівень палива. Сигналом до їх спрацьовування служить зміна опору, відповідного певному рівню рідини.

Мінус контактних датчиків в присутності механічних рухомих частин, порівняно невеликий термін служби в зв'язку з неефективною захистом від вологи і пилу. Перевага - проста конструкція, установка і експлуатація. Значно надійніше захищені від зовнішніх впливів безконтактні вимикачі. Більш тривалим є і їх ресурс.

Концевики механічного типу

Управління кінцевиками цього виду буває роликовим або важільним. Вони спрацьовують, як тільки керуючий механізм у вигляді коліщатка, кнопки або важеля відчувають на собі механічний вплив.

При цьому відбувається зміна положення контактів - вони можуть замкнутися або разомкнуться. Процес супроводжується сигналом - керуючим або попереджувальним.

Найбільш часто кінцеві вимикачі мають два контакту - відкритий і закритий. Існують кінцеві пристрої одинарні, але зустрічаються вони рідко. У будь-якому випадку контакти є в корпусі кожного, а робоча схема з їх номерами зображена на панелі.

Конструкцією роликових ВК передбачено виключення шляхом натискання виконавчого механізму на кнопку у вигляді невеликого штока. Так як вона пов'язана з динамічними контактами, то в момент зіткнення відбувається розмикання живильного ланцюга.

Відмінність важільних вимикачів полягає в тому, що їх рухливі контакти за допомогою тяги або через шток пов'язані з невеликим важелем. Дія відбувається, коли виконавчий механізм натискає на цей важіль.

Дія відбувається, коли виконавчий механізм натискає на цей важіль

На фото механічний кінцевий мікровимикач KW4-3Z-3 з нажімной планкою. Він відрізняється від стандартного величиною ходу робочого елемента. Застосовують його в верстатах ЧПУ, принтерах 3D

Крім стандартних кінцевих приладів існують мікровимикачі. Працюють вони за тим же принципом, але їх регулювання при монтажі вимагає більшої точності через невеликого ходу. Щоб збільшити робочий хід вдаються до такого прийому, як включення в схему проміжного елемента - важеля з роликом.

Застосовують такий тип вимикачів, як на виробництві, так і вдома. У конструкції ліфта використано велику кількість КУ.

Серед них вимикач у вигляді датчика, лімітує мінімальну і максимальну висоту ходу ліфта, що сигналізує про обрив каната, що подає сигнал про відкриття дверей і виконує ще багато дій. На дверях у багатьох квартирах є мікровимикачі, що включають світло в кімнаті при її відкритті.

В автомобілях такі механічні кінцеві датчики включають в схеми сигналізації і освітлення. Їх особливістю є наявність одного введення з підключеним на нього позитивним потенціалом. Корпусом є мінусова клема, притискається до металевого елементу на кузові автомобіля, вільному від фарби.

З масою автомобіля цей елемент з'єднаний кабелем. Головна умова -вимикачі не повинен контактувати з мокрою поверхнею. Підключають кінцеві датчики при монтажі автомобільної сигналізації, використовуючи схему. Їх виходи допускається встановлювати як на дверях, так і в салоні на освітлювальних приладах.

Щоб включення відбувалося при відкриванні дверей, а вимикання при її закриванні, виконують замикання на плюс. При наявності підсвічування стелі салону і дверей застосовують блок кінцевиків, що виконує різні функції. В результаті спрацьовування блоку важливі датчики блокуються при спробі відкриття замків.

Особливості безконтактних кінцевиків

Однією з різновидів кінцевих вимикачів є безконтактна їх модифікація (БВК). Комунікація приладів налаштована на спрацьовування при попаданні в зону чутливості якогось певного об'єкта.

Комунікація приладів налаштована на спрацьовування при попаданні в зону чутливості якогось певного об'єкта

Ці концевики налаштовують на конкретний матеріал і заданий розмір. Як тільки предмет з такими параметрами потрапляє в чутливу зону, перетворюється амплітуда коливань генератора

Рухомих частин в самому приладі немає, як немає і механічного контакту між предметом впливу і налаштованим на нього елементом вимикача.

Складається БВК з наступних частин:

  • чутливого елемента;
  • силового ключа;
  • компонента, що аналізує сигнал.

Відстань, на якому пристрій починає діяти, задають виходячи з модифікації датчика і вимог процесу. Виняток з нього як рухомих, так і труться елементів значно підвищує надійність роботи цих пристроїв.

Безконтактні датчики або, як їх ще називають, наближення володіють великими функціональними можливостями. Існує дві категорії - вимикачі і датчики положення.

Перше завдання БВК - виявити положення предмета. Крім того, датчик виконує підрахунок, позиціонування, поділ, сортування об'єктів. Він може контролювати швидкість, переміщення, обчислити кут повороту, скорегувати перекіс і виконати багато інших дій.

У побутових умовах поки що переважно використовують в організації управління освітленням. Однак в сфері облаштування систем у нього значно більша сфера застосування і набагато більше перспектив.

Застосовуються чутливі прилади в промисловості, в транспортній галузі, як елемент автоматизації, в нафтопереробці. За принципом виявлення наближаються об'єктів розрізняють БКВ індуктивні, ємнісні, оптичні, ультразвукові.

Індуктивні безконтактні датчики

Вони налаштовані на матеріали як металеві, так і аморфні. У числі реагують на метал є варіанти магнітні, феромагнітні. Усередині датчика знаходиться сердечник - металевий або намагнічений.

Усередині датчика знаходиться сердечник - металевий або намагнічений

Вимикач може отримувати харчування з великим розкидом величин напруги -від 10В при постійному струмі, змінному - від 264 В. Створення вихідного сигналу відбувається при 0,2 А в разі постійного струму і 0,5 А при змінному

Якщо описувати конструкцію такого датчика більш детально, то вона складається з перетворювача, що включає мідну котушку, розташовану в ферритовой чаші. В її функції входить перенаправлення вектора електромагнітних ліній на фасадну частину вимикача.

Осцилятор в схемі може бути як з фіксованим мінусовим опором, так і будь-якого іншого типу. Лінії магнітного поля орієнтовані перпендикулярно по відношенню до напрямку струму, що протікає по витків намагніченого сердечника.

Змінна силове поле обумовлено змінним напругою на вводах сердечника. Наступний важливий вузол - формувач сигналу, що створює гистерезис і діапазон дії сигналу управління. У нього входить детектор, контрольований тригером.

На схемі зображено індуктивний вимикач руху в дії. Головний його елемент - котушка індуктивності, задіяна від генератора

Ключовим моментом функціонування індукційного кінцевого вимикача є зміни, що відбуваються при наближенні або видаленні об'єкта. Як тільки поріг напруги перевищує допустиму величину, датчик спрацьовує шляхом підключення тригера, що відкриває ключ.

Ємнісні безконтактні кінцеві вимикачі

Після появи об'єкта контур вібратора ємнісного приладу запускається, задаються параметри часу. З наближенням предмета до датчика зростає ємність останнього, а частота, що виробляється мультивібратором, знижується.

Як тільки поріг частот буде перевищено, прилад відключиться. За цим принципом діють багато моделей, що відключають і включають лампочки при виявленні об'єкта в зоні чутливості.

Структурна схема ємнісного датчика має схожість з індуктивним приладом: в обох моделях присутній генератор і детектор.

Структурна схема ємнісного датчика має схожість з індуктивним приладом: в обох моделях присутній генератор і детектор

Принцип дії концевика ємнісного типу базується на зміні ємності приймального елемента - конденсатора. У таких датчиках комутаційна операція починається при попаданні в їх поле діелектричних і металевих об'єктів

Крім генератора, який виробляє електричне поле, в їх конструкцію входять такі основні частини, як демодулятор. Він виконує роль перетворювача амплітуди високочастотних коливань з одночасною зміною напруги. Наступна важлива складова - тригер, який відповідає за певний рівень сигналу, перемикання і Гістерезисні залежність.

Для підвищення вхідного сигналу до встановленого значення в схему ємнісного вимикача включають підсилювач. За контроль настройки і роботи приладу відповідає світлодіодний індикатор.

Від вологи та потрапляння твердих частинок захищає вимикач такий елемент, як компаунд. Пластмасовий або латунний корпус охороняє все, що знаходиться всередині його від механічних пошкоджень. У комплект також входять кріпильні деталі.

Комутаційний елемент в цьому приладі знаходиться на конденсаторі і являє собою пластинку, що взаємодіє з вібратором. Роль порогового елемента виконує компаратор, з'єднаний з вібратором. Останній, в свою чергу, приєднаний до перетворювача частоти і напруги.

Останній, в свою чергу, приєднаний до перетворювача частоти і напруги

Ємнісні кінцеві вимикачі реагують на тверді матеріали, порошкоподібні, рідкі, як проводять електричний струм, так і непровідні

Відмінність ємнісних моделей від індуктивних полягає в тому, що перші реагують на вологість повітря і зміну щільності. Другі - до таких дій нечутливі.

Пристрій ультразвукових вимикачів

Конструкцією ультразвукових кінцевих вимикачів передбачено наявність кварцових звукових випромінювачів, які формують імпульсні хвилі довжиною 100 - 500 КНЦ, і приймача, настройки якого відповідають певній частоті.

При зміні амплітуди звукових хвиль в результаті маневрів рухомого об'єкту, мікровимикач БВК фіксує нові значення і на підставі цього управляє вихідними сигналами.

Принцип функціонування ультразвукових датчиків заснований на зміні часу, за яке переміщається звукова хвиля від датчика до контрольованого об'єкту. Дистанція виявлення таких приладів досить велика - до 10 м. Великим їх перевагою є те, що вони можуть виявити предмет будь-якої форми і кольору, що відображає звук.

Великим їх перевагою є те, що вони можуть виявити предмет будь-якої форми і кольору, що відображає звук

Функціонування цього ультразвукового датчика засноване на простому принципі: як тільки на одну його ніжку надходить сигнал, інша приймає імпульс довжиною дорівнює відстані до предмета

Використовують такі датчики для виявлення предметів з плоскою поверхнею, що займає перпендикулярне положення по відношенню до середньої лінії виявлення.

Неточності в їх роботі можуть викликати:

  1. Раптово виникають повітряні потоки великої потужності, які посилюють або послаблюють хвилю.
  2. Різка зміна температурного режиму. При великій кількості тепла, випромінюваного предметом, змінюється швидкість розповсюджуваних хвиль.
  3. Відхилення від вертикалі кута між горизонтальною площиною предмета і віссю датчика. Якщо ця похибка перевищує 10⁰, датчик не спрацьовує.
  4. Незграбні контури об'єкта. В цьому випадку його виявлення дуже ускладнене.

Коливання поширюються в твердій, газоподібної, рідкої середовищі, а швидкість залежить від відповідних параметрів. Ультразвукові датчики не мають рухомих частин, тому немає залежності між кількістю циклів і терміном служби приладу. Вони відрізняються підвищеною опірністю до впливів будь-якого роду ззовні.

Оптичні безконтактні пристрої

БКВ цього типу контролюють предмети, як перекривають випромінювання, так і відображають його. Коли об'єкт потрапляє в простір між вимикачем і джерелом світла, датчик перериває світловий потік. Елемент, який відповідає за цю дію, може бути релейних або напівпровідниковим. Радіус реагування поширюється до 150 м.

Радіус реагування поширюється до 150 м

Це фото кінцевого датчика оптичного типу. Він визначає положення крайніх точок переміщення рухомих частин в 3D принтерах, верстатах ЧПУ

Датчики наближення працюють в широкому температурному діапазоні - від -60 до + 150⁰С. Вони витримують тиск близько 500 Атм, можуть експлуатуватися в агресивному середовищі і навіть в умовах підвищеної вибухонебезпечності.

Магнітні кінцеві різновиди

Цей тип вимикачів, які по-іншому називають поплавковими або герконами, поступово витісняє механічні моделі. Їх контакти змінюють положення, коли знаходяться на якійсь відстані від магніту. При цьому в схему управління подається сигнал.

У герконового вимикачі присутній один або два контакти, виготовлені зі спеціального матеріалу - феромагнетика. Магнітний кінцевик відрізняється малими габаритами. Поміщають його в корпус з пластика або скла, а в електричний ланцюг монтують в її розрив.

Контакти в такому перемикачі бувають відкритими, закритими, що перемикаються. У приладах першого виду контакт при спрацьовуванні замикається. Нормально закриті контакти розмикаються в аналогічних обставинах, а перемикаються поводяться по ситуації.

Вибір моделі залежить від конкретних обставин. Геркони застосовують в конструкції воріт. З їх допомогою виконується зупинка споруди при досягненні ним крайнього положення при відкритті або закритті.

Деякі поплавкові моделі використовують, як частина охоронної сигналізації на вході в будинок. Коли двері закриті, ланцюг замкнута через вплив магнітного поля на кінцевик. Відкривається двері провокує переміщення магніту і розмикання контакту, що викликає включення сигналізації.

Відкривається двері провокує переміщення магніту і розмикання контакту, що викликає включення сигналізації

При установці магнітів враховують їх полярність. В разі неправильного встановлення вони не будуть виконувати покладені на них функції

Те, що механічний контакт в цій конструкції відсутній, є її гідністю, що підвищує довголіття. Вони відрізняються найпростішою структурою, заснованої на взаємодії магнітокерованих контактів зі звичайним магнітом.

Правила та специфіка підключення

Хоча самі по собі кінцеві вимикачі влаштовані досить просто, використовують їх в обладнанні зі складними електричними ланцюгами. Отже, їх підключення повинно здійснюватися фахівцями і строго за принциповими схемами, грунтуючись на особливостях техніки.

Розглянемо приклад підключення простого механічного перемикача в 3D принтері. Це потрібно для того, щоб задати крайні координати для його каретки. У підключається концевика в наявності 3 контакту - COM, NO, NC. При розімкнутому стані датчика перший і останній контакт перебувають під напругою + 5V. Другий контакт (NO) заземлений.

На схемі контакти COM (1) і NО (2) знаходяться в замкнутому стані, а COM і NC (3) розімкнуті. При досягненні кареткою принтера крайній позиції контакти COM і NC з'єднуються і відбувається її відскік на 2 мм

Підключають датчик за допомогою двох проводів - червоного і чорного кольору. Коли прилад спрацьовує, повинен пролунати типовий клацання. Індикаторний вимикач підключають по тій же схемі, але є у нього і третій провід - зелений.

Про його спрацьовуванні сигналізує загорівся світлодіод і клацання. У його роз'ємів на платі є позначення: для червоного проводу V (+5 В), для чорного - G (земля), для зеленого - S (сигнал).

Такими ж буквами позначені роз'єми і у оптичного вимикача. Він більш точно буде контролювати роботу каретки, але може давати збої при запиленості та сонячному світлі. Спрацювання оптичної пари супроводжується включенням светоизлучающего діода і відбувається абсолютно безшумно.

Кінцеві вимикачі широко застосовують меблевики, встановлюючи їх в шафах-купе. Підключення виконують за інструкцією, що додається до кожної моделі. На схемі вказують місце кріплення пластикової конструкції з клавішею. Для середніх дверей встановити її потрібно так, щоб вона не була перешкодою для коректного пересування других дверей секції по напрямних.

Для середніх дверей встановити її потрібно так, щоб вона не була перешкодою для коректного пересування других дверей секції по напрямних

На схемах зображений порядок підключення кінцевиків для дверей розсувних в шафах-купе (варіант б) і для орних (варіант а)

У разі установки кінцевого вимикача для розкривних дверей, його фіксують за допомогою саморізів всередині шафи. У закритому стані двері притискає кнопку, розмикає ланцюг і освітлення не працює. У відкритому - двері відпускає кнопку і вмикається освітлення.

Маркування кінцевих вимикачів

Кожне з цих комутуючих пристроїв має відповідне маркування. Розшифрувавши її, можна отримати всі відомості про конкретну модель кінцевого вимикача. Якщо на ньому є запис ВУ222М, то вона позначає, що перед вами вимикач кінцевий серії ВУ222. Рухомий елемент - важіль модернізований.

Рухомий елемент - важіль модернізований

На цій структурній схемі продемонстровано умовне позначення кінцевого вимикача, призначеного для функціонування в ланцюгах, що працюють від змінного і постійного струму з максимальною напругою 660В

Детально розшифруємо для прикладу маркування вимикача ВП 15М4221-54У2. Він оснащений одним рухомим діючим елементом серії 15. Має один замикає контакт і один розмикаючими, оснащений штовхачем з роликом.

Рівень захисту - IP54 з боку приводу, «У» позначає кліматичне виконання, а цифра 2 - категорію розміщення. Виріб відповідає ТУ У 31.2-25019584-005-2004.

Лідируючі в сегменті виробники

Випускають такі датчики багато фірм. У їхньому ряду є визнані лідери. Серед них німецька компанія Sick, як основний виробник подібної продукції високої якості. Компанія Autonics поставляє на ринок кінцеві безконтактні вимикачі індуктивного і ємнісного типів.

Безконтактні датчики високої якості випускає російська компанія «ТЕКО». Вони відрізняються надвисокою герметичністю (IP 68). Працюють ці концевики в найнебезпечніших середовищах, включаючи вибухонебезпечні, доступні різні методи монтажу.

Популярністю користуються кінцеві вимикачі українського виробника «Промфактор». Тут випускають вимикачі і перемикачі кінцеві ВП, ПП, ВУ. Гарантія, за умови дотримання всіх експлуатаційних правил, становить 3 роки.

Висновки і корисне відео по темі

Відео # 1. Популярно про кінцевому вимикачі:

Відео # 2. Установка КВ на саморобний верстат з ЧПУ:

Призначення кінцевих вимикачів може бути дуже різним. Застосовують їх як і в складних промислових системах, так і в побуті для підвищення нашого комфорту. Головне, їх підключення до електричної схемою потрібно виконувати тільки після повного зняття напруги.

Пишіть, будь ласка, Коментарі в розташованому нижчих блоці. Можливо, ви поділіться інформацією, яка буде корисна відвідувачам сайту. Залишайте пости з рекомендаціями, публікуйте фото по темі, задавайте питання.

Що представляють собою кінцеві вимикачі?
Що представляють собою кінцеві вимикачі?
© 2008 — 2012 offroad.net.ua . All rights reserved. by nucleart.net 2008