Končno stikalo: kaj je to, označevanje + pravila povezave

Skoraj vsi avtomatizirani sistemi vsebujejo napravo, kot je končno stikalo, ki je odgovorno za njihov izklop, ko gibljivi del doseže določeno točko. V sistemih za nadzor razsvetljave se končna stikala uporabljajo kot senzorji. Ko se pojavijo programirane okoliščine, ustvarijo signal.

Povedali vam bomo vse o funkcionalnem namenu in vrstah končnih stikalnih naprav. Članek, ki smo ga predstavili, opisuje v praksi preizkušene sheme ožičenja in navaja pravila povezovanja. Podane so značilnosti označevanja in podani so nasveti o izbiri.

Kaj so končna stikala?

Končna stikala so električne naprave, namenjene odpiranju in zapiranju delovnega tokokroga. Nameščeni so na premikajoče se mehanizme, ki omejujejo njihovo gibanje znotraj določenih meja. Funkcije, ki jih te naprave opravljajo, so enake standardnemu stikalu.

Polnjenje končnih stikal je zaprto v trpežnem ohišju, najpogosteje kovinskem. Vsi njegovi elementi so optimizirani za enostavno pritrjevanje in enostavno orientacijo v prostoru.

Svetle LED diode različnih barv vam omogočajo nadzor nad napajanjem in odzivom senzorja. Dva para kontaktov, ki se najpogosteje nahajata v končnem stikalu, omogočata spremljanje stanja njegove povezave.

Če signalu ne sledi vrnitev signala, ko je parica sklenjena, to kaže na napako v kablu, ki vodi do stikala. Po sprožitvi senzorja je mogoče za prenos signala uporabiti odprt par kontaktov.

Občutljivi senzorji so osnova v sistemi za zaščito pred uhajanjem. Ko je zaznana voda, za katero so namenjeni zaznavanje, naprave ne samo zvočno in barvno signalizirajo bližajočo se nevarnost, ampak tudi blokirajo delovanje sistemov, skozi katere se voda prenaša.

Razvrstitev po principu delovanja

Obstajajo tri glavne skupine končnih stikal: mehanska, brezkontaktna, magnetna. Glavna funkcija vseh teh naprav je samodejno odklopiti delovni mehanizem v trenutku, ko njegov gibljivi del doseže nastavljen položaj. Ta stikala ne služijo samo za odpiranje tokokroga, ampak tudi za njegovo povezavo.

Delovanje vezja v končnih senzorjih je usklajeno na dva načina: z neposrednim delovanjem na gibljive kontakte in s krmiljenjem njihovega položaja. V prvem primeru se imenujejo kontaktni, v drugem - brezkontaktni. Primer kontaktnih mejnih stikal so senzorji, odgovorni za zapiranje avtomobilskih vrat.

Na fotografiji je prikazana zasnova tirnega mejnega stikala. Njegovi glavni sestavni deli so: pokrov (1), podstavek (2), kontakti (3), valj (4), vzvod (5), tesnilni trak (6), vhod za žice (7)

Senzorji te vrste ne morejo samo vklopiti in izklopiti mehanizmov, temveč tudi določiti položaj opazovanega predmeta. Tej vključujejo plovna stikala, kot tudi senzorje, ki določajo nivo goriva.Signal za njihovo delovanje je sprememba upora, ki ustreza določeni ravni tekočine.

Pomanjkljivost kontaktnih senzorjev ob prisotnosti mehanskih gibljivih delov je relativno kratka življenjska doba zaradi neučinkovite zaščite pred vlago in prahom. Prednost je preprosta zasnova, namestitev in upravljanje. Brezkontaktna stikala so veliko bolj zanesljivo zaščitena pred zunanjimi vplivi. Njihov vir je tudi daljši.

Končna stikala mehanskega tipa

Krmiljenje končnih stikal te vrste je lahko valjčno ali vzvodno. Sprožijo se takoj, ko krmilni mehanizem v obliki kolesca, gumba ali vzvoda doživi mehanski udarec.

V tem primeru se spremeni položaj kontaktov - lahko se zaprejo ali odprejo. Proces spremlja signal - nadzor ali opozorilo.

Najpogosteje imajo končna stikala dva kontakta - odprt in zaprt. Obstajajo enokončne naprave, vendar so redke. Vsekakor so v vsakem primeru kontakti, na plošči pa je prikazan delovni diagram z njihovimi številkami.

Zasnova valjčnih VC omogoča izklop s pritiskom aktuatorja na gumb v obliki majhne palice. Ker je povezan z dinamičnimi kontakti, se v trenutku stika odpre napajalni krog.

Razlika med ročičnimi stikali je v tem, da so njihovi premični kontakti povezani z majhno ročico s pomočjo palice ali palice. Do dejanja pride, ko aktuator pritisne to ročico.

Na fotografiji je mehansko končno mikrostikalo KW4-3Z-3 s tlačno palico. Od standardnega se razlikuje po gibu delovnega elementa.Uporablja se v CNC strojih in 3D tiskalnikih

Poleg standardnih končnih naprav obstajajo mikrostikala. Delujejo po enakem principu, le da njihova nastavitev med montažo zahteva večjo natančnost zaradi majhnega hoda. Za povečanje delovnega giba se zatečejo k takšni tehniki, kot je vključitev vmesnega elementa v tokokrog - vzvod z valjem.

Ta vrsta stikal se uporablja tako v proizvodnji kot doma. Pri zasnovi dvigala se uporablja veliko število krmilnih enot.

Med njimi je stikalo v obliki senzorja, ki omejuje najmanjšo in največjo višino dvigala, signalizira pretrganje vrvi, daje signal za odpiranje vrat in izvaja številna druga dejanja. Na vratih mnogih stanovanj so mikrostikala, ki ob odpiranju prižgejo luč v prostoru.

V avtomobilih so takšni mehanski končni senzorji vključeni v alarmna in svetlobna vezja. Njihova značilnost je prisotnost enega vhoda s pozitivnim potencialom, ki je povezan z njim. Ohišje je negativni pol, pritisnjen na kovinski element na karoseriji avtomobila, ki je brez barve.

Ta element je s kablom povezan z maso vozila. Glavni pogoj je, da stikalo ne sme priti v stik z mokro površino. Povežite končne senzorje pri namestitvi avtomobilskega alarma s pomočjo diagrama. Njihovi izhodi so lahko nameščeni tako na vratih kot v notranjosti na svetilkah.

Za vklop, ko se vrata odprejo, in izklop, ko se zaprejo, se izvede kratek stik na plus. Če obstaja osvetlitev notranjega stropa in vrat, se uporablja blok končnih stikal, ki opravlja različne funkcije. Zaradi sprožene blokade so blokirani pomembni senzorji, ko poskušate odpreti ključavnice.

Značilnosti brezkontaktnih končnih stikal

Ena od vrst končnih stikal je njihova brezkontaktna modifikacija (BVK). Komunikacija naprav je konfigurirana tako, da se sproži, ko določen predmet vstopi v območje občutljivosti.

Ta končna stikala so prilagojena določenemu materialu in dani velikosti. Takoj, ko predmet s takimi parametri vstopi v občutljivo območje, se amplituda nihanj generatorja spremeni.

V sami napravi ni gibljivih delov in ni mehanskega stika med predmetom vpliva in zanj konfiguriranim stikalnim elementom.

BVK je sestavljen iz naslednjih delov:

• občutljiv element;
• ključ za vklop;
• komponento, ki analizira signal.

Razdalja, pri kateri naprava začne delovati, se nastavi glede na modifikacijo senzorja in zahteve procesa. Izključitev gibljivih in drgnjenih elementov znatno poveča zanesljivost teh naprav.

Brezkontaktni senzorji ali senzorji bližine, kot jih imenujemo tudi, imajo široko funkcionalnost. Obstajata dve kategoriji - stikala in senzorji položaja.

Prva naloga BVK je zaznavanje položaja predmeta. Poleg tega senzor izvaja štetje, pozicioniranje, ločevanje in razvrščanje predmetov. Lahko nadzoruje hitrost, gibanje, izračuna kot vrtenja, popravi naklon in izvaja številna druga dejanja.

Doma bližinska stikala doslej se uporabljajo predvsem v organizacijah za nadzor razsvetljave. Vendar pa na področju oblikovanja sistema "Pametni dom" ima veliko večji obseg in veliko več možnosti.

Občutljive naprave se uporabljajo v industriji, v transportni industriji, kot element avtomatizacije in pri predelavi nafte. Na podlagi principa zaznavanja bližajočih se predmetov ločimo BKV na induktivne, kapacitivne, optične in ultrazvočne.

Induktivni senzorji bližine

Prilagojeni so tako kovinskim kot amorfnim materialom. Med tistimi, ki reagirajo na kovino, so magnetne in feromagnetne možnosti. V notranjosti senzorja je jedro - kovinsko ali magnetizirano.

Stikalo lahko prejema moč s širokim razponom vrednosti napetosti - od 10 V pri enosmernem toku, izmeničnega - od 264 V. Izhodni signal se ustvari pri 0,2 A v primeru enosmernega toka in 0,5 A pri izmeničnem toku

Če podrobneje opišemo zasnovo takšnega senzorja, je sestavljen iz pretvornika, ki vključuje bakreno tuljavo, ki se nahaja v feritni skodelici. Njegove funkcije vključujejo preusmeritev vektorja elektromagnetnih linij na sprednji del stikala.

Oscilator v tokokrogu je lahko s fiksnim negativnim uporom ali katerega koli drugega tipa. Linije magnetnega polja so usmerjene pravokotno na smer toka, ki teče skozi zavoje magnetiziranega jedra.

Polje izmenične sile povzroča izmenična napetost na vhodih jedra. Naslednja pomembna komponenta je kondicioner signala, ki ustvarja histerezo in območje delovanja krmilnega signala. Vključuje detektor s sprožilnim nadzorom.

Diagram prikazuje delovanje induktivnega stikala. Njegov glavni element je induktor, ki ga poganja generator

Ključ do delovanja induktivnega končnega stikala so spremembe, ki nastanejo, ko se predmet približa ali odmakne. Takoj, ko napetostni prag preseže dovoljeno vrednost, se senzor aktivira s priključitvijo sprožilca, ki odpre ključ.

Kapacitivna bližinska končna stikala

Ko se predmet pojavi, se zažene vibratorsko vezje kapacitivne naprave in nastavijo se časovni parametri. Ko se predmet približuje senzorju, se zmogljivost slednjega poveča, frekvenca, ki jo ustvari multivibrator, pa se zmanjša.

Takoj, ko je frekvenčni prag presežen, se naprava izklopi. Mnogi modeli delujejo po tem principu. senzorji gibanja, izklop in vklop žarnic, ko je predmet zaznan v območju občutljivosti.

Blokovni diagram kapacitivnega senzorja je podoben induktivni napravi: oba modela vsebujeta generator in detektor.

Načelo delovanja končnega stikala kapacitivnega tipa temelji na spreminjanju kapacitivnosti sprejemnega elementa - kondenzatorja. V takih senzorjih se preklopna operacija začne, ko dielektrični in kovinski predmeti vstopijo v njihovo polje

Njihova zasnova poleg generatorja, ki ustvarja električno polje, vključuje tudi osnovne dele, kot je demodulator. Deluje kot pretvornik amplitude visokofrekvenčnih nihanj s hkratno spremembo napetosti. Naslednja pomembna komponenta je sprožilec, ki je odgovoren za določen nivo signala, preklop in odvisnost od histereze.

Za povečanje vhodnega signala na nastavljeno vrednost je v vezje kapacitivnega stikala vključen ojačevalnik. LED indikator spremlja nastavitve in delovanje naprave.

Element, kot je spojina, ščiti stikalo pred vlago in trdnimi delci. Plastično ali medeninasto ohišje ščiti vse v njem pred mehanskimi poškodbami. Komplet vsebuje tudi pritrdilne elemente.

Preklopni element v tej napravi se nahaja na kondenzatorju in je plošča, ki deluje z vibratorjem. Vlogo pragovnega elementa opravlja primerjalnik, povezan z vibratorjem. Slednji pa je priključen na frekvenčni in napetostni pretvornik.

Kapacitivna končna stikala reagirajo na trdne materiale, praškaste, tekoče, tako električno prevodne kot neprevodne

Razlika med kapacitivnimi modeli in induktivnimi je v tem, da se prvi odzivajo na vlažnost zraka in spremembe gostote. Slednji so na tovrstne vplive neobčutljivi.

Dizajn ultrazvočnega stikala

Zasnova ultrazvočnih končnih stikal predvideva prisotnost kvarčnih zvočnih oddajnikov, ki tvorijo impulzne valove dolžine 100 - 500 kHz, in sprejemnik, katerega nastavitve ustrezajo določeni frekvenci.

Ko se amplituda zvočnih valov spremeni zaradi manevrov premikajočega se predmeta, mikrostikalo BVK zabeleži nove vrednosti in na podlagi tega krmili izhodne signale.

Princip delovanja ultrazvočnih senzorjev temelji na spremembi časa, v katerem zvočni val potuje od senzorja do nadzorovanega predmeta. Razdalja zaznavanja takšnih naprav je precej velika - do 10 m.Njihova velika prednost je, da lahko zaznajo predmet katere koli oblike in barve, ki odbija zvok.

Delovanje tega ultrazvočnega senzorja temelji na preprostem principu: takoj ko na enem od njegovih krakov prejme signal, drugi prejme impulz z dolžino, ki je enaka razdalji do predmeta.

Takšni senzorji se uporabljajo za zaznavanje predmetov z ravno površino, ki zavzemajo pravokoten položaj glede na središčno črto zaznavanja.

Netočnosti pri njihovem delu lahko povzročijo:

1. Nenadni, močni zračni tokovi, ki okrepijo ali oslabijo val.
2. Nenadna sprememba temperature. Pri veliki količini toplote, ki jo oddaja predmet, se spremeni hitrost razširjanih valov.
3. Odstopanje od navpičnice kota med vodoravno ravnino predmeta in osjo senzorja. Če ta napaka preseže 10⁰, senzor ne deluje.
4. Kotni obrisi predmeta. V tem primeru je njegovo prepoznavanje zelo težko.

Vibracije se širijo v trdnih, plinastih, tekočih medijih, hitrost pa je odvisna od ustreznih parametrov. Ultrazvočni senzorji nimajo gibljivih delov, zato ni povezave med številom ciklov in življenjsko dobo naprave. Zanje je značilna povečana odpornost na vse vrste zunanjih vplivov.

Optične brezkontaktne naprave

BKV te vrste nadzorujejo predmete, ki blokirajo sevanje in ga odbijajo. Ko predmet vstopi v prostor med stikalom in virom svetlobe, senzor prekine oddajanje svetlobe. Element, odgovoren za to dejanje, je lahko rele ali polprevodnik. Odzivni radij sega do 150 m.

To je fotografija končnega senzorja optičnega tipa. Določa položaje skrajnih točk gibanja gibljivih delov v 3D tiskalnikih in CNC strojih.

Senzorji bližine delujejo v širokem temperaturnem območju - od -60 do +150⁰С. Lahko prenesejo tlak okoli 500 atm in se lahko uporabljajo v agresivnih okoljih in celo v pogojih povečane nevarnosti eksplozije.

Magnetne končne sorte

Ta vrsta stikal, ki jih imenujemo tudi plovna stikala ali reed stikala, postopoma nadomešča mehanske modele. Njihovi kontakti spremenijo položaj, ko so oddaljeni od magneta. V tem primeru se signal pošlje v krmilno vezje.

Reed stikalo vsebuje enega ali dva kontakta iz posebnega materiala - feromagneta. Magnetno končno stikalo je majhno. Postavljen je v plastično ali stekleno ohišje, na prelomu pa je vpet v električni tokokrog.

Kontakti v takem stikalu so lahko odprti, zaprti ali preklopni. V napravah prve vrste se stik zapre, ko se sproži. Običajno zaprti kontakti se odprejo v podobnih okoliščinah, preklopni kontakti pa se obnašajo glede na situacijo.

Izbira modela je odvisna od posebnih okoliščin. Reed stikala se uporabljajo pri oblikovanju drsnih vrat. Z njihovo pomočjo se konstrukcija ustavi, ko pri odpiranju ali zapiranju doseže skrajni položaj.

Nekateri modeli plovcev se uporabljajo kot del varnostnega alarma na vhodu v hišo. Ko so vrata zaprta, je tokokrog zaprt zaradi vpliva magnetnega polja na končno stikalo. Odpiranje vrat izzove premikanje magneta in odpiranje kontakta, kar povzroči vklop alarma.

Pri nameščanju magnetov upoštevajte njihovo polarnost. Če so nameščeni nepravilno, ne bodo opravljali svojih predvidenih funkcij.

Dejstvo, da pri tem dizajnu ni mehanskega stika, je njegova prednost, kar povečuje dolgo življenjsko dobo. Odlikuje jih najpreprostejša struktura, ki temelji na interakciji magnetno nadzorovanih kontaktov z običajnim magnetom.

Pravila in posebnosti povezave

Čeprav so mejna stikala zasnovana precej preprosto, se uporabljajo v opremi s kompleksnimi električnimi vezji. Zato morajo njihovo povezavo izvesti strokovnjaki in strogo v skladu s shematskimi diagrami, ki temeljijo na tehničnih značilnostih.

Oglejmo si primer povezave preprostega mehanskega stikala v 3D tiskalniku. To je potrebno za nastavitev skrajnih koordinat za njegov prevoz. Vtično končno stikalo ima 3 kontakte - COM, NO, NC. Ko je senzor odprt, sta prvi in ​​zadnji kontakt na +5V. Drugi kontakt (NO) je ozemljen.

V diagramu sta kontakta COM (1) in NO (2) v zaprtem stanju, COM in NC (3) pa sta odprta. Ko nosilec tiskalnika doseže skrajni položaj, sta kontakta COM in NC povezana in se odbije za 2 mm

Senzor je povezan z dvema žicama - rdečo in črno. Ko se naprava sproži, bi morali slišati značilen klik. Indikatorsko stikalo je povezano na enak način, vendar ima še tretjo žico - zeleno.

Njegov vklop se prikaže s prižgano LED diodo in klikom. Njegovi priključki na plošči imajo oznake: za rdečo žico V (+5 V), za črno - G (ozemljitev), za zeleno - S (signal).

Iste črke označujejo priključke na optičnem stikalu. Natančneje bo nadzoroval delovanje vozička, vendar lahko pride do okvare v prašnih razmerah in sončni svetlobi.Aktivacijo optičnega para spremlja vključitev svetleče diode in poteka popolnoma tiho.

Končna stikala pogosto uporabljajo proizvajalci pohištva in jih vgrajujejo v garderobne omare. Povezava se izvede v skladu z navodili, ki so priložena posameznemu modelu. Diagram prikazuje lokacijo pritrditve plastične konstrukcije s ključem. Pri srednjih vratih mora biti nameščena tako, da ne moti pravilnega gibanja ostalih sekcijskih vrat po vodilih.

Diagrami prikazujejo postopek priključitve končnih stikal za drsna vrata v drsnih omarah (možnost b) in za nihajna vrata (možnost a)

Če je za nihajna vrata nameščeno končno stikalo, je pritrjeno s samoreznimi vijaki znotraj omare. Ko so vrata zaprta, gumb pritisne, odpre tokokrog in osvetlitev ne deluje. Ko so vrata odprta, se gumb sprosti in osvetlitev se vklopi.

Oznake končnega stikala

Vsaka od teh stikalnih naprav je ustrezno označena. Če ga dešifrirate, lahko dobite vse informacije o določenem modelu končnega stikala. Če je na njem zapis VU222M, potem je to končno stikalo serije VU222. Premični element je posodobljen vzvod.

Ta blok diagram prikazuje simbol končnega stikala, namenjenega za delovanje v krmilnih tokokrogih, ki delujejo iz izmeničnega in enosmernega toka z največjo napetostjo 660 V

Podrobno dešifriramo, na primer, oznako stikala VP 15M4221-54U2. Opremljen je z enim gibljivim aktivnim elementom serije 15. Ima en vklopni kontakt in en prekinitveni kontakt, opremljen s potiskalom z valjem.

Stopnja zaščite je IP54 na strani pogona, "U" označuje klimatsko izvedbo, številka 2 pa kategorijo postavitve. Izdelek je v skladu s TU U 31.2-25019584-005-2004.

Vodilni proizvajalci v segmentu

Veliko podjetij proizvaja takšne senzorje. Med njimi so priznani voditelji. Med njimi je nemško podjetje Sick, kot glavni proizvajalec tako kakovostnih izdelkov. Autonics dobavlja trgu brezkontaktna končna stikala induktivnega in kapacitivnih tipov.

Visokokakovostne brezkontaktne senzorje proizvaja rusko podjetje TEKO. Odlikuje jih ultra visoka tesnost (IP 68). Ta končna stikala delujejo v najbolj nevarnih okoljih, vključno z eksplozivnimi, in na voljo so različni načini namestitve.

Priljubljena so mejna stikala ukrajinskega proizvajalca Promfactor. Tu se proizvajajo stikala in končna stikala VP, PP, VU. Garancija ob upoštevanju vseh pravil delovanja je 3 leta.

Zaključki in uporaben video na to temo

Video #1. Priljubljeno o končnem stikalu:

Video #2. Namestitev HF na domači CNC stroj:

Namen končnih stikal je lahko zelo različen. Uporabljajo se tako v zapletenih industrijskih sistemih kot v vsakdanjem življenju za povečanje našega udobja. Glavna stvar je, da jih je treba priključiti na električni tokokrog šele po popolni odstranitvi napetosti.

Napišite komentarje v spodnji blok. Morda boste delili informacije, ki bodo koristne za obiskovalce spletnega mesta. Pustite objave s priporočili, objavite fotografije na temo, postavite vprašanja.