admin / 18.01.2020

Выключатели концевые

Онлайн помощник домашнего мастера

Концевики, конечники, концевые или конечные выключатели – так называют устройство для ограничения движения механизма. К ним предъявляют особые требования по настройке срабатывания. При неправильном применении (расположении в электрической схеме), может случиться авария – сломаться движущийся механизм.

По принципу работы оно напоминает обычный выключатель, только работает не вручную при непосредственном нажатии клавиши по желанию, а в особых ситуациях – при необходимости не допустить дальнейшего движения, ограничить его в допустимых пределах.

Конструкция

Рассматривая фото концевого выключателя, можно увидеть, что он состоит из 2-х или 3-х основных частей:

  • Диэлектрического или проводящего ток корпуса (зависит от предназначения и исполнения).
  • Подвижной механической части, реагирующей на нажатие. Бесконтактные и электромагнитные ее не имеют. Эта часть отсутствует в их конструкции.
  • Группа замыкающих-размыкающих контактов, которые управляют движением или подают сигнал.

Напоминает коробку небольших или вовсе миниатюрных размеров с подвижной частью в виде кнопки, колесика или рычажка.

Принцип работы

Концевой выключатель работает по-разному: на подачу или отключение напряжения. Это может быть как прямое механическое воздействие – толчок, касание, нажатие, так и воздействие электромагнитных полей, ультразвука или инфракрасного излучения на особые элементы, входящие в конструкцию выключателя.

Сенсорные, например, реагируют на попадание объекта в спектр излучения лучей, емкостные – на приближение человека, механические – только на прямое физическое воздействие.

Независимо от функциональных особенностей, всегда срабатывает группа контактов, контролирующих необходимый диапазон движения.

При этом важно правильно настроить и установить концевой выключатель, чтобы он не запускался преждевременно, не пропускал сигнал, не ломался при «наезде» на него работающего механизма.

Классификация

Концевые выключатели разбиваются по типам и группам. Требования, предъявляемые к их виду и конфигурации определяются сферой их применения и назначения.

Существуют такие группы концевиков:

  • Механические или контактные. Срабатывание происходит при непосредственном воздействии на штырь, кнопку, колёсико или рычажок. Подается сигнал управления или предупреждения. К ним также относятся микровыключатели. Их серьезный недостаток – подгорание, залипание контактов при многократном включении-отключении. Для длительного применения, без частых ремонтов в их конструкции предусмотрены камеры дугогасителей.
  • Пневматические. Реагируют на давление в системе, останавливают подачу воздуха или какого-либо газа.
  • Герконы (электромагнитные). Активируются при приближении к определенной точке пространства. Настроены на магнит, входящий в устройство движущегося механизма.
  • Автомобильные. Применяются в схемах сигнализации и освещения. Можно отнести к механическим, так как принцип работы тот же.
  • Бесконтактные. Срабатывают при приближении любого предмета в определенную зону.
  • Шпиндельные. Ограничивают ход движения механизма, часто используются в качестве путевого выключателя. Могут использоваться там, где вращается вал с небольшой скоростью.

Сфера применения

По сфере применения используются конечные выключатели таких видов:

  • С защитной функцией (например, клеть для спуска в шахту снабжена такого рода концевиками, чтобы механизм лебедки активировался при закрытии дверей, можно было начать движение вниз).
  • Функциональные, для регулярного включения – отключения. Наглядный пример – холодильник, свет которого включается при открытии дверцы.

Краткая характеристика некоторых подвидов

Конструкцию конечных механических выключателей определяет сфера их применения. Чаще всего это:

  • Строительство;
  • Машиностроение;
  • Металлургия.
  • Различные цели производства, требующие автоматического контроля.

В основном они изготовляются таких видов:

  • Роликовые
  • Рычаговые;
  • Поплавковые;
  • Кнопочные.

Микровыключатели

Микровыключатели являются разновидностью механических концевиков. Применяются в основном в электронике и бытовых приборах. Но можно их эффективно применять в домашних условиях: поставить на дверь, чтобы при открытии ее зажигался свет или включалась вытяжка.

Требуют особой тщательности в настройке срабатывания, так как ход их подвижной части исчисляется в миллиметрах.

Бесконтактные выключатели

Бесконтактные выключатели – более совершенное устройство, в работе которых задействованы транзисторные ключи с малым сопротивлением. При разрыве электроцепи не происходит подгорание контактов.

Бесконтактные выключатели имеют свою разновидность:

Ультразвуковые

Используются в качестве датчиков объема и движения. В конструкции – специальные звуковые кварцевые элементы.

Емкостные

Реагируют на приближение человеческого тела. Основаны на взаимодействии с ним.

Сенсорные (оптические)

В конструкции предусмотрен специальный инфракрасный светодиод и фототранзистор. Работает при любом освещении. Когда луч светодиода прерывается, срабатывает фотоэлемент, отключается-включается рабочий механизм.

Индуктивные

Реагирует на электромагнитные поля при приближении-отдалении. Срабатывает, когда удовлетворяются настройки: механизм попадает в зону воздействия или выходит за ее пределы.

На основе бесконтактных коммуникационных устройств изготовляются различные полезные высокочувствительные датчики, широко применяемые в процессе автоматизации производственных процессов. Контроль, дозировка жидких и сыпучих материалов – основная сфера их применения.

Важно перед непосредственным монтажом концевика (независимо от его типа) отключить напряжение, обесточить цепь питания. Сама схема подключения обычно нарисована на корпусе устройства и не вызовет затруднений.

Чтобы понять, в каком месте нужно установить концевой выключатель нужно тщательно изучить особенности механизма, работу которого нужно контролировать.

Перед приобретением устройства и всех комплектующих нужно обязательно проконсультироваться со специалистом, чтобы понять, какой вид, модель подойдет лучше для конкретных целей.

Чтобы ни переплачивать, ни покупать то, что не нужно, важно понять для чего приобретается концевой выключатель, что он будет ограничивать, какой прибор включать – отключать. Правильный выбор, грамотное подключение – залог долгой работы!

Фото концевого выключателя

§ 63. Устройство и сборка микровыключателей

Профессиональное обучение

Профессия — сборщик РЭА

Микровыключатель представляет собой электрический аппарат, имеющий в своей конструкции механизм щелчкового действия с малым рабочим ходом, срабатывающий под действием внешнего усилия на определенном участке хода приводного элемента. Микровыключатели предназначены для коммутации электрических цепей управления как переменного, так и постоянного тока. Микровыключатели в зависимости от количества коммутируемых цепей разделяются на одноцепьевые и двухцепьевые.

Конструкция простейшего микровыключателя с одной контактной пружиной и возвратом приводного элемента в начальное положение приведена на рис. 133.

Рис. 133. Конструкция микровыключателя:
1 — шток приводного элемента (кнопка), 2 — крышка, 3 — верхний неподвижный контакт. 4 — корпус, 5 — нижний неподвижный контакт, 6 — основная часть контактной пружины, закрепленная одним концом в точке А, 7 — внешние части контактной пружины, имеющие прогиб, 8 — зажим, 9 — зажимная плата

В корпусе 4 из изоляционного материала размещается фигурная контактная пружина из бериллиевой бронзы, состоящая из трех пластин разной длины (рис. 134).

Рис. 134. Конструкция контактной пружины микровыключателя:
I,II,III — положения контактной пружины до и после установки в корпус микровыключателя и после приложения усилия к приводному элементу; 1 — основная часть пружины (средняя длинная пластина), 2 — внешние короткие пластины, работающие как пружины, 3 — верхний неподвижный контакт, 4 — подвижный контакт, 5 — нижний неподвижный контакт (точка m — место приложения внешнего усилия Р, под действием которого срабатывает микровыключатель)

Самая длинная пластина 6 (см. рис. 133) закреплена в точке А таким образом, что место закрепления может быть использовано как присоединительный зажим 8. Короткие пластины 7 контактной пружины, располагающиеся с внешних сторон длинной пластины, своими свободными концами упираются в зажимную плату 9 в точках В. При этом они прогибаются и работают как пружины. Правая часть контактной пружины вместе с контактом движется между верхним и нижним неподвижными контактами 3, 5, выполненными в виде упоров.

Зажимная плата 9 и точки закрепления В коротких пластин расположены так, что основная часть контактной пружины прогибается во внешнюю сторону корпуса 4. Это начальное положение контактной пружины. Контакт подвижной части пружины упирается в верхний неподвижный контакт 3.

В момент приложения внешнего усилия Р (см. рис. 134) на шток 1 последний приходит в движение и начинает оказывать давление на среднюю часть контактной пружины. При этом она прогибается и как бы накапливает силу, в этот момент подвижный контакт 4 еще прижат к верхнему неподвижному контакту 3. При дальнейшем приложении нагрузки средняя часть контактной пружины мгновенно срабатывает и занимает новое положение, при котором подвижный контакт 4 прижат к нижнему неподвижному контакту 5. Переключение происходит в тот момент, когда средняя часть пружины проходит положение В, где закреплены внешние короткие пластины. Обратное переключение происходит при снятии внешнего усилия Р со штока 1 (см. рис. 133). Необходимо отметить, что на процесс переключения отрицательно влияет наличие трения в опорах (в местах крепления) внешних коротких пластин.

Микровыключатели подразделяются на миниатюрные, применяемые в электроприборах, контрольных приборах и т. д., и крупногабаритные закрытые (так называемые конечные выключатели), используемые в электроприводах.

Трудоемкость и сложность сборки и регулировки микровыключателей зависят от их конструкции, а качество работы собранного микровыключателя определяется качеством изготовления его деталей. В принципе общая сборка стандартного микровыключателя нетрудоемка и легко поддается механизации и автоматизации. В основном сборка сводится к установке всех деталей без их дополнительного крепления в пластмассовый корпус, имеющий сложную конфигурацию.

Отдельно собирают контактные группы: лепестки с контактами (неподвижные контакты) и пружину с контактом (подвижный контакт). Затем устанавливают два неподвижных контакта в корпус, туда же помещают подвижный контакт, который предназначен для замыкания одной электрической цепи и размыкания другой. Далее в корпус устанавливают пусковую нажимную кнопку (шток) и нажимную пружину, которая (при работе микровыключателя) передает усилие от кнопки (штока) на подвижный контакт, заставляя его срабатывать.

При сборке микровыключателя необходимо следить, чтобы соответствующие элементы деталей полностью входили в предназначенные для них выемки пластмассового корпуса. После установки в корпус всех деталей на него крепят крышку и развальцовывают пустотелую заклепку, ранее установленную в корпус. На этом сборка заканчивается. В конце сборки микровыключатель контролируют на соответствие требованиям ТУ. В частности, проверяют правильность срабатывания контактов при приложении определенного усилия на кнопку (шток), усилие прямого срабатывания, усилие возврата, рабочий ход штока при срабатывании, обратный ход штока, полный ход штока. В том случае, если собранный микровыключатель не соответствует требованиям ТУ, он направляется на участок разборки. После удаления пустотелой заклепки специальным инструментом с корпуса микровыключателя снимают крышку и из него извлекают все детали, которые затем рассортировывают по соответствующей цеховой таре. Рассортированные детали, в том числе и корпус с крышкой, вместе с новыми деталями вновь поступают на сборку.

Микровыключатели используются преимущественно как базовые элементы для кнопок, перекидных и кулачковых переключателей, а также в качестве концевых (ограничительных) переключателей в электромеханических конструкциях и станках. Микровыключатели рассчитаны для работы в цепях постоянного тока 0,05 — 4 А с напряжением 3 — 236 В.

Контрольные вопросы

  1. Расскажите об устройстве реле.
  2. Какова последовательность сборки реле?
  3. Из каких монтажно-сборочных операций состоит сборка контакторов?
  4. Как устроен микровыключатель?

Бесконтактные концевые выключатели с принтеров и Arduino

Те, кто хоть раз разбирал принтер или сканер, наверняка обращали внимание на концевые выключатели.

Они устанавливаются в конце хода каретки и служат для генерации сигнала, после которого двигатель перестает вращаться. Подобные устройства используються не только в бытовой технике, но и во многих проектах на Arduino.

Разные виды концевых выключателей показаны на фотографии ниже:

Некоторые из них установлены в пластиковые корпуса и, соответственно, отлично подойдут для проектов на Arduino.

Принцип действия бесконтактных концевых выключателей

Самые распространенные бесконтактные концевые выключатели состоят из инфракрасного светодиода и фоторезистора, которые расположены друг напротив друга. Когда светодиод дает освещение на фоторезистор, ток проходит, когда светодиод блокируется, ток не будет проходить через фото транзистор и в этом случае на выходе будет генерироваться сигнал low, который может использоваться нашим Arduino в дальнейшем.

Светодиод слева и фототранзистор справа:

Контакты концевых выключателей

Для того, чтобы использовать оптический концевой выключатель в вашем будущем проекте, надо определиться с его контактами. На плате выведено три контакта: Vcc (питание), Gnd (земля) и Sig (сигнал). Vcc подключается к аноду светодиода (+), Sig подключается к коллектору фототранзистора (+), а Gnd подключается к двум контактам: катоду светодиода и эмиттеру фототранзистора.

На фото ниже приведен пример концевого выключателя, который смонтирован на отдельную плату. Для того, чтобы определиться с контактами, плату надо перевернуть и найти необходимые обозначения.

Светодиод расположен справа, а фототранзистор слева. Катод условно обозначен буквой К.

Если вам достался концевой выключатель, который просто установлен в пластиковом корпусе, без распаянной монтажной платы, придется определить светодиод, а где фотодиод с помощью мультиметра. Для этого надо найти контакт, который идет одновременно и к светодиоду и к фототранзистору. Это будет контакт Gnd. Контакт на светодиоде, который не подключен к другому контакту (не Gnd) является сигналом. Обычно фотодиод затемнен или вообще черный. Последний оставшийся контакт будет Vcc, который идет к аноду светодиода.

Бесконтактный концевой выключатель и Arduino

После того как вы определились с каждым контактом, можно переходить к созданию небольшой электрической цепи, в которой ваш концевой выключатель сможет передавать сигнал на микроконтроллер (Arduino). Электросхема приведена на рисунке ниже.

После сборки электросхемы, у вас должно получиться нечто, напоминающее рисунок ниже.

Проверить ваш небольшой проект с Arduino можно с помощью скетча, приведенного ниже. Этот скетч был взят с reprap-вики и немного модернизирован. Не забывайте, что контакт сигнала надо подключить к вашему Arduino. При этом можно использовать любой свободный цифровой контакт.

#define ENDSTOP_PIN 2 // какой пин мы используем?

Концевые выключатели. Конструкция, виды, сфера применения

Автоматическое управление электрооборудованием применяется в промышленности, быту, конструкции автомобилей. Для реализации задачи используются различные технические средства. Зачастую в роли переключающего устройства выступают концевые выключатели. Изделия отвечают за включение и выключение, в том числе связанные с защитой механизмов и взаимодействующих с ними людей.
Концевой выключатель – это электромеханическое изделие, размыкающее и замыкающее рабочую цепь при определенных условиях, например, при заданном положении управляемого устройства. Концевой выключатель выполняет практически те же самые функции, что и простой выключатель, только для его срабатывания не требуется нажатия на кнопку.
afbf5196-d150-4316-9c8a-a76b304eca8c Быстрый просмотр 567 руб./шт Артикул: SQ0732-0003 Производитель: TDM f32a2f60-f3a1-409c-be0f-caf6a4766c5a Быстрый просмотр 592 руб./шт Артикул: te00000948 Производитель: Texenergo 4aa05f4f-8717-4e99-b495-8eb9f88e2689 Быстрый просмотр 883,69 руб./шт Артикул: KV-1-300-1 Производитель: IEK f9b9703d-59d8-4bf5-bdcc-358c0e18dc4f Быстрый просмотр 734 руб./шт Артикул: SQ0732-0028 Производитель: TDM c7492dcb-5ae4-45fb-bc85-8d1b6288da4d Быстрый просмотр 468 руб./шт Артикул: 151296 Производитель: КЭАЗ

Конструкция концевого выключателя

В основе конструкции концевого выключателя – контактная часть, включающая замыкающие и размыкающие контакты. Подвижная часть, отсутствующая у бесконтактных моделей, отвечает за воздействие на контактную группу. Внутренние детали устройства заключены в прочный корпус. Для его изготовления применяются как диэлектрики, так и токопроводящие материалы. Как правило, для этой цели используются металлические сплавы и специальный пластик. Индикаторы питания и срабатывания также могут быть элементами конструкции. Устройство концевого выключателя разнится в зависимости от их вида. Концевые выключатели различаются по способу взаимодействия с управляемым оборудованием. Так, для срабатывания механических моделей нужно непосредственное давление на рычаг или колесико, а для бесконтактных достаточно, например, взаимодействия с магнитным полем.
В механических концевых выключателях к размыканию или замыканию контактов приводит физическое воздействие на особые части конструкции — ролики, кнопки, рычажки или поплавки. После изменения положения контактов концевик направляет на механизм управляющий или предупредительный сигнал. Помимо механических изделий стандартных размеров, встречаются микровыключатели. Основываясь на том же принципе работы, такие устройства имеют небольшие габариты. Они рассчитаны на малые токи, рабочий ход также небольшой. Чтобы его увеличить, применяется конструкция с использованием дополнительного рычага и ролика. В любом случае, миниатюрные изделия требуют особенно тщательной настройки.
Бесконтактные концевики – это усовершенствованная версия механических прародителей. В конструкции нет движущихся частей, но есть чувствительный элемент и анализатор сигнала. В основе лежит специальный транзисторный ключ. Поскольку трения и движения деталей нет, надежность устройств высока. Изделия данного вида делятся на несколько подвидов.
Индуктивные выключатели отвечают на приближение и отдаление объекта. Входящая в конструкцию катушка индуктивности взаимодействует с материалом, изменяющим ее магнитное поле, при этом происходит активация датчика.
Емкостные концевики реагируют на определенные предметы, проводящие ток или обладающие диэлектрическими свойствами. Чем ближе объект к устройству, тем выше емкость конденсатора и больше амплитуда колебаний, вырабатываемых генератором. Как только показатели достигают заданного значения, выключатель срабатывает. По сравнению с индуктивными моделями, емкостные менее чувствительны к внешним воздействиям. Они не реагируют на влажность воздуха и изменение плотности.
Кварцевые излучатели ультразвуковых концевых выключателей создают импульсные волны, которые меняются при движении объектов в радиусе действия концевиков. Зафиксировав изменения, устройство подает на оборудование сигнал.
Магнитные модели оснащены ферромагнитными контактами, меняющими свое положение под воздействием постоянного магнитного поля. Внутренние части герконов помещают в стеклянный или пластиковый корпус. Благодаря простоте устройства, магнитные выключатели имеют компактные размеры.
Функционирование оптических концевых выключателей основано на прерывании светового луча объектами, попадающим в зону действия. Кроме того, устройства способны реагировать на отраженный свет. Оптические модели обладают большим радиусом действия – до 150 метров.

Сфера применения концевых выключателей

Концевые выключатели активно используются в быту и промышленности. Малые размеры микровыключателей позволяют применять их в бытовых приборах и электронике. На основе бесконтактных моделей создают датчики уровня. Они реагируют на наполнение емкостей жидкостями и сыпучими продуктами, прекращая их подачу. По выполняемой функции концевики делятся на защитные и функциональные.
Защитные устройства предохраняют управляемое оборудование от повреждения, а также обеспечивают безопасность использующих его людей. Так, в лифтах и подъемниках выключатели препятствуют движению, пока двери не закроются.
Функциональные концевики отвечают за регулярное включение и выключение оборудования. Например, они могут зажигать свет при открывании двери. Кстати, именно так работает освещение в холодильниках.

Концевой выключатель: что это такое, маркировка + правила подключения

Практически все автоматизированные системы содержат такой прибор, как концевой выключатель, отвечающий за их отключение при достижении подвижной частью определенной точки. В системах управления освещением концевики используют в качестве датчиков. При возникновении запрограммированных обстоятельств они формируют сигнал.

Мы расскажем все о функциональном назначении и разновидностях концевых устройств отключения. В представленной нами статье описаны проверенные на практике монтажные схемы, перечислены правила подключения. Приведены особенности маркировки, даны советы по выбору.

Что представляют собой концевые выключатели?

Выключатели-концевики — электротехнические устройства, предназначенные для размыкания и замыкания рабочей цепи. Монтируют их на движущиеся механизмы для ограничения их перемещения в заданных границах. Функции, которые выполняют эти устройства, идентичны стандартному выключателю.

Начинка концевых выключателей заключена в прочный корпус, чаще всего металлический. Все его элементы оптимизированы для простого закрепления и легкой ориентации в пространстве.

Яркие, разных цветов светодиоды позволяют контролировать подачу питания и срабатывание датчика. Две пары контактов, чаще всего имеющихся в концевике, дают возможность осуществлять контроль состояния его подключения.

Если при замкнутой паре за передачей сигнала не следует его возвращение, это указывает на неисправность кабеля, ведущего к выключателю. После срабатывания датчика для прохождения сигнала возможно использовать разомкнутую пару контактов.

Чувствительные датчики являются основой в системах защиты от протечек. При обнаружении воды, для выявления которой они предназначены, устройства не только сигнализируют об назревании аварийной ситуации в звуковом и цветовом режиме, но и блокируют работу систем, по которым транспортируется вода.

Классификация по принципу действия

Выделяют три основные группы концевиков: механические, бесконтактные, магнитные. Главная функция всех этих приборов — автоматом отсоединять работающий механизм в момент достижения установленной позиции его подвижной частью. Эти выключатели служат не только для размыкания цепи, но и для ее соединения.

Работа цепи в коневых датчиках координируется двумя способами: непосредственным воздействием на подвижные контакты и позиционным управлением ими. В первом случае их называют контактными, во втором — бесконтактными. Примером контактных концевиков являются датчики, отвечающие за закрытие автомобильных дверей.

На фото изображено конструктивное исполнение концевого выключателя путевого типа. Основными его составляющими являются: крышка (1), основание (2), контакты (3), ролик (4), рычаг (5), полоса уплотнительная (6), ввод провода (7)

Датчики такого типа могут не только включать и выключать механизмы, но и устанавливать положение предмета контроля. К ним относятся поплавковые выключатели, а также датчики, определяющие уровень топлива. Сигналом к их срабатыванию служит изменение сопротивления, соответствующего определенному уровню жидкости.

Минус контактных датчиков в присутствии механических подвижных частей, сравнительно небольшой срок службы в связи с неэффективной защитой от влаги и пыли. Преимущество — простая конструкция, установка и эксплуатация. Значительно надежнее защищены от внешних воздействий бесконтактные выключатели. Более длительным является и их ресурс.

Концевики механического типа

Управление концевиками этого вида бывает роликовым или рычажным. Они срабатывают, как только управляющий механизм в виде колесика, кнопки или рычага испытывают на себе механическое воздействие.

При этом происходит изменение положения контактов — они могут замкнуться или разомкнуться. Процесс сопровождается сигналом — управляющим или предупредительным.

Наиболее часто концевые выключатели имеют два контакта — открытый и закрытый. Существуют конечные устройства одинарные, но встречаются они редко. В любом случае контакты есть в корпусе каждого, а рабочая схема с их номерами изображена на панели.

Конструкцией роликовых ВК предусмотрено выключение путем нажатия исполнительного механизма на кнопку в виде небольшого штока. Так как она связана с динамичными контактами, то в момент соприкосновения происходит размыкание питающей цепи.

Отличие рычажных выключателей состоит в том, что их подвижные контакты посредством тяги или через шток связаны с небольшим рычагом. Действие происходит, когда исполнительный механизм нажимает на этот рычажок.

На фото механический концевой микровыключатель KW4-3Z-3 с нажимной планкой. Он отличается от стандартного величиной хода рабочего элемента. Применяют его в станках ЧПУ, принтерах 3D

Кроме стандартных концевых приборов существуют микровыключатели. Работают они по тому же принципу, но их регулировка при монтаже требует большей точности по причине небольшого хода. Чтобы увеличить рабочий ход прибегают к такому приему, как включение в схему промежуточного элемента — рычажка с роликом.

Применяют такой тип выключателей, как на производстве, так и дома. В конструкции лифта использовано большое число КУ.

Среди них выключатель в виде датчика, лимитирующего минимальную и максимальную высоту хода лифта, сигнализирующего об обрыве каната, подающего сигнал об открытии двери и выполняющего еще много действий. На дверях во многих квартирах имеются микровыключатели, включающие свет в комнате при ее открытии.

В автомобилях такие механические конечные датчики включают в схемы сигнализации и освещения. Их особенностью является наличие одного ввода с подключенным на него положительным потенциалом. Корпусом является минусовая клемма, прижимаемая к металлическому элементу на кузове автомобиля, свободному от краски.

С массой автомобиля этот элемент соединен кабелем. Главное условие —выключатель не должен контактировать с мокрой поверхностью. Подключают конечные датчики при монтаже автомобильной сигнализации, используя схему. Их выходы допускается устанавливать как на дверях, так и в салоне на осветительных приборах.

Чтобы включение происходило при открывании двери, а выключение при ее закрывании, выполняют замыкание на плюс. При наличии подсветки потолка салона и дверей применяют блок концевиков, выполняющий различные функции. В результате срабатывания блока важные датчики блокируются при попытке открытия замков.

Особенности бесконтактных концевиков

Одной из разновидностей концевых выключателей являются бесконтактная их модификация (БВК). Коммуникация приборов настроена на срабатывание при попадании в зону чувствительности какого-то определенного объекта.

Эти концевики настраивают на конкретный материал и заданный размер. Как только предмет с такими параметрами попадает в чувствительную зону, преображается амплитуда колебаний генератора

Движущихся частей в самом приборе нет, как нет и механического контакта между предметом воздействия и настроенным на него элементом выключателя.

Состоит БВК из следующих частей:

  • чувствительного элемента;
  • силового ключа;
  • компонента, анализирующего сигнал.

Расстояние, на котором устройство начинает действовать, задают исходя из модификации датчика и требований процесса. Исключение из него как движущихся, так и трущихся элементов значительно повышает надежность работы этих устройств.

Бесконтактные датчики или, как их еще называют, приближения обладают обширными функциональными возможностями. Существует две категории — выключатели и датчики положения.

Первая задача БВК — обнаружить положение предмета. Кроме того, датчик выполняет подсчет, позиционирование, разделение, сортировку объектов. Он может контролировать скорость, перемещение, вычислить угол поворота, скорректировать перекос и выполнить много других действий.

В бытовых условиях бесконтактные выключатели пока преимущественно используют в организации управления освещением. Однако в сфере обустройства систем “Умного дома” у него значительно большая сфера применения и гораздо больше перспектив.

Применяются чувствительные приборы в промышленности, в транспортной отрасли, как элемент автоматизации, в нефтепереработке. По принципу обнаружения приближающихся объектов различают БКВ индуктивные, емкостные, оптические, ультразвуковые.

Индуктивные бесконтактные датчики

Они настроены на материалы как металлические, так и аморфные. В числе реагирующих на металл есть варианты магнитные, ферромагнитные. Внутри датчика находится сердечник — металлический или намагниченный.

Выключатель может получать питание с большим разбросом величин напряжения —от 10В при постоянном токе, переменном — от 264 В. Создание выходного сигнала происходит при 0,2 А в случае постоянного тока и 0,5 А при переменном

Если описывать конструкцию такого датчика более подробно, то она состоит из преобразователя, включающего медную катушку, расположенную в ферритовой чаше. В ее функции входит перенаправление вектора электромагнитных линий на фасадную часть выключателя.

Осциллятор в схеме может быть как с фиксированным минусовым сопротивлением, так и любого другого типа. Линии магнитного поля ориентированы перпендикулярно по отношению к направлению тока, протекающего по виткам намагниченного сердечника.

Переменное силовое поле обусловлено переменным напряжением на вводах сердечника. Следующий важный узел — формирователь сигнала, создающий гистерезис и диапазон действия сигнала управления. В него входит детектор, контролируемый триггером.

На схеме изображен индуктивный выключатель движения в действии. Главный его элемент — катушка индуктивности, задействованная от генератора

Ключевым моментом функционирования индукционного концевого выключателя является изменения, происходящие при приближении или удалении объекта. Как только порог напряжения превышает допустимую величину, датчик срабатывает путем подключения триггера, открывающего ключ.

Емкостные бесконтактные концевые выключатели

После появления объекта контур вибратора емкостного прибора запускается, задаются параметры времени. С приближением предмета к датчику растет емкость последнего, а частота, вырабатываемая мультивибратором, снижается.

Как только порог частот будет превышен, прибор отключится. По этому принципу действуют многие модели датчиков движения, отключающих и включающих лампочки при обнаружении объекта в зоне чувствительности.

Структурная схема емкостного датчика имеет сходство с индуктивным прибором: в обеих моделях присутствует генератор и детектор.

Принцип действия концевика емкостного типа базируется на изменении емкости приемного элемента — конденсатора. В таких датчиках коммутационная операция начинается при попадании в их поле диэлектрических и металлических объектов

Кроме генератора, вырабатывающего электрическое поле, в их конструкцию входят такие основные части, как демодулятор. Он выполняет роль преобразователя амплитуды высокочастотных колебаний с одновременным изменением напряжения. Следующая важная составляющая — триггер, отвечающий за определенный уровень сигнала, переключения и гистерезисную зависимость.

Для повышения входного сигнала до установленного значения в схему емкостного выключателя включают усилитель. За контроль настройки и работы прибора отвечает светодиодный индикатор.

От влаги и попадания твердых частиц защищает выключатель такой элемент, как компаунд. Пластмассовый или латунный корпус предохраняет все, что находится внутри его от механических повреждений. В комплект также входят крепежные детали.

Коммутационный элемент в этом приборе находится на конденсаторе и представляет собой пластинку, взаимодействующую с вибратором. Роль порогового элемента выполняет компаратор, соединенный с вибратором. Последний, в свою очередь, подсоединен к преобразователю частоты и напряжения.

Емкостные концевые выключатели реагируют на твердые материалы, порошкообразные, жидкие, как проводящие электрический ток, так и непроводящие

Отличие емкостных моделей от индуктивных заключается в том, что первые реагируют на влажность воздуха и смену плотности. Вторые — к таким воздействиям нечувствительны.

Устройство ультразвуковых выключателей

Конструкцией ультразвуковых концевых выключателей предусмотрено наличие кварцевых звуковых излучателей, формирующих импульсные волны длиной 100 – 500 кНц, и приемника, настройки которого соответствуют определенной частоте.

При изменении амплитуды звуковых волн в результате маневров движущегося объекта, микровыключатель БВК фиксирует новые значения и на основании этого управляет выходными сигналами.

Принцип функционирования ультразвуковых датчиков основан на изменении времени, за которое перемещается звуковая волна от датчика к контролируемому объекту. Дистанция обнаружения таких приборов довольно большая — до 10 м. Большим их преимуществом является то, что они могут обнаружить предмет любой формы и цвета, отражающий звук.

Функционирование этого ультразвукового датчика основано на простом принципе: как только на одну его ножку поступает сигнал, другая принимает импульс длиной равной расстоянию до предмета

Используют такие датчики для выявления предметов с плоской поверхностью, занимающей перпендикулярное положение по отношению к средней линии обнаружения.

Неточности в их работе могут вызвать:

  1. Внезапно возникающие воздушные потоки большой мощности, усиливающие или ослабляющие волну.
  2. Резкое изменение температурного режима. При большом количестве тепла, излучаемого предметом, изменяется скорость распространяемых волн.
  3. Отклонение от вертикали угла между горизонтальной плоскостью предмета и осью датчика. Если эта погрешность превышает 10⁰, датчик не срабатывает.
  4. Угловатые очертания объекта. В этом случае его выявление очень затруднено.

Колебания распространяются в твердой, газообразной, жидкой среде, а скорость зависит от соответствующих параметров. Ультразвуковые датчики не имеют подвижных частей, поэтому нет зависимости между количеством циклов и сроком службы прибора. Они отличаются повышенной сопротивляемостью к воздействиям всякого рода извне.

Оптические бесконтактные устройства

БКВ этого типа контролируют предметы, как перекрывающие излучение, так и отражающие его. Когда объект попадает в пространство между выключателем и источником света, датчик прерывает световой поток. Элемент, отвечающий за это действие, может быть релейным или полупроводниковым. Радиус реагирования распространяется до 150 м.

Это фото концевого датчика оптического типа. Он определяет положения крайних точек перемещения подвижных частей в 3D принтерах, станках ЧПУ

Датчики приближения работают в широком температурном диапазоне — от -60 до +150⁰С. Они выдерживают давление около 500 Атм, могут эксплуатироваться в агрессивной среде и даже в условиях повышенной взрывоопасности.

Магнитные концевые разновидности

Этот тип выключателей, которые по-другому называют поплавковыми или герконами, постепенно вытесняет механические модели. Их контакты меняют положение, когда находятся на каком-то расстоянии от магнита. При этом в схему управления подается сигнал.

В герконовом выключателе присутствует один или два контакта, изготовленные из специального материала — ферромагнетика. Магнитный концевик отличается малыми габаритами. Помещают его в корпус из пластика или стекла, а в электрическую цепь монтируют в ее разрыв.

Контакты в таком переключателе бывают открытыми, закрытыми, переключаемыми. В приборах первого вида контакт при срабатывании замыкается. Нормально закрытые контакты размыкаются в аналогичных обстоятельствах, а переключаемые ведут себя по ситуации.

Выбор модели зависит от конкретных обстоятельств. Герконы применяют в конструкции откатных ворот. С их помощью выполняется остановка сооружения при достижении им крайнего положения при открытии или закрытии.

Некоторые поплавковые модели используют, как часть охранной сигнализации на входе в дом. Когда дверь закрыта, цепь замкнута из-за воздействия магнитного поля на концевик. Открывающаяся дверь провоцирует перемещение магнита и размыкание контакта, вызывающего включение сигнализации.

При установке магнитов учитывают их полярность. При неправильной установке они не будут выполнять возложенные на них функции

То, что механический контакт в этой конструкции отсутствует, является ее достоинством, повышающим долголетие. Они отличаются самой простой структурой, основанной на взаимодействии магнитоуправляемых контактов с обычным магнитом.

Правила и специфика подключения

Хотя сами по себе концевые выключатели устроены довольно просто, используют их в оборудовании со сложными электрическими цепями. Следовательно, их подключение должно осуществляться специалистами и строго по принципиальным схемам, основываясь на особенностях техники.

Рассмотрим пример подключения простого механического переключателя в 3D принтере. Это нужно для того, чтобы задать крайние координаты для его каретки. У подключаемого концевика в наличии 3 контакта — COM, NO, NC. При разомкнутом состоянии датчика первый и последний контакт пребывают под напряжением +5V. Второй контакт (NO) заземлен.

На схеме контакты COM (1) и NО (2) находятся в замкнутом состоянии, а COM и NC (3) разомкнуты. При достижении кареткой принтера крайней позиции контакты COM и NC соединяются и происходит ее отскок на 2 мм

Подключают датчик с помощью двух проводов — красного и черного цвета. Когда прибор срабатывает, должен раздаться типичный щелчок. Индикаторный выключатель подключают по той же схеме, но есть у него и третий провод — зеленый.

О его срабатывании сигнализирует загоревшийся светодиод и щелчок. У его разъемов на плате есть обозначения: для красного провода V (+5 В), для черного — G (земля), для зеленого — S (сигнал).

Такими же буквами обозначены разъемы и у оптического выключателя. Он более точно будет контролировать работу каретки, но может давать сбои при запыленности и солнечном свете. Срабатывание оптической пары сопровождается включением светоизлучающего диода и происходит совершенно бесшумно.

Концевые выключатели широко применяют мебельщики, устанавливая их в шкафах-купе. Подключение выполняют по инструкции, прилагаемой к каждой модели. На схеме указывают место крепления пластиковой конструкции с клавишей. Для средней двери установить ее нужно так, чтобы она не являлась помехой для корректного передвижения другой двери секции по направляющим.

На схемах изображен порядок подключения концевиков для дверей раздвижных в шкафах-купе (вариант б) и для распашных (вариант а)

В случае установки концевого выключателя для распашной двери, его фиксируют при помощи саморезов внутри шкафа. В закрытом состоянии дверь прижимает кнопку, размыкает цепь и освещение не работает. В открытом — дверь отпускает кнопку и включается освещение.

Маркировка концевых выключателей

Каждое из этих коммутирующих устройств имеет соответствующую маркировку. Расшифровав ее, можно получить все сведения о конкретной модели концевого выключателя. Если на нем есть запись ВУ222М, то она обозначает, что перед вами выключатель концевой серии ВУ222. Подвижный элемент — рычаг модернизированный.

На этой структурной схеме продемонстрировано условное обозначение концевого выключателя, предназначенного для функционирования в управляющих цепях, работающих от переменного и постоянного тока с максимальным напряжением 660В

Подробно расшифруем для примера маркировку выключателя ВП 15М4221-54У2. Он оснащен одним подвижным действующим элементом серии 15. Имеет один замыкающий контакт и один размыкающий, оснащенный толкателем с роликом.

Уровень защиты — IP54 со стороны привода, «У» обозначает климатическое исполнение, а цифра 2 — категорию размещения. Изделие соответствует ТУ У 31.2-25019584-005-2004.

Лидирующие в сегменте производители

Выпускают такие датчики многие фирмы. В их ряду есть признанные лидеры. Среди них немецкая компания Sick, как основной производитель подобной продукции высокого качества. Компания Autonics поставляет на рынок концевые бесконтактные выключатели индуктивного и емкостного типов.

Бесконтактные датчики высокого качества выпускает российская компания «ТЕКО». Они отличаются сверхвысокой герметичностью (IP 68). Работают эти концевики в самых опасных средах, включая взрывоопасные, доступны разные методы монтажа.

Популярностью пользуются конечные выключатели украинского производителя «Промфактор». Здесь выпускают выключатели и переключатели концевые ВП, ПП, ВУ. Гарантия, при условии соблюдения всех эксплуатационных правил, составляет 3 года.

Выводы и полезное видео по теме

Видео #1. Популярно о концевом выключателе:

Видео #2. Установка КВ на самодельный станок с ЧПУ:

Назначение концевых выключателей может быть самым разным. Применяют их как и в сложных промышленных системах, так и в быту для повышения нашего комфорта. Главное, их подключение к электрической схеме нужно выполнять только после полного снятия напряжения.

FILED UNDER : Статьи

Submit a Comment

Must be required * marked fields.

:*
:*