Концевой выключатель — устройство прибора и принцип действия

Порядок и специфика подключения

Схема подключения

Хотя сам по себе микровыключатель концевой устроен достаточно просто, его допускается применять в насыщенном электроникой технологическом оборудовании. Из этого следует, что подключать его должен специалист со стажем, хорошо разбирающийся в схемах коммутации электронных компонентов.

Характерный пример такого подключения – установка механического переключателя в типовой 3D принтер, при работе которого требуется фиксировать крайнее положение каретки. У монтируемого выключателя имеется 3 контакта со следующими обозначениями: COM, NO, NC. В разомкнутом состоянии на первой и третьей клемме имеется напряжение +5 Вольт (при этом второй контакт надежно заземлен). При достижении подвижной кареткой крайнего положения между COM и NC появляется соединение, после чего происходит ее фиксация и отскок примерно на 2 мм.

Подключается такой датчик посредством двух проводников в изоляции красного и черного цвета. При монтаже другой разновидности выключателя (с индикатором) применяют более сложную схему, в которой предусмотрен еще один проводник – в зеленой изоляции. При срабатывании микро-выключателей нажимного типа в принтерах загорается светодиод и раздается характерный щелчок. Его разъем, размещенный на плате коммутации, имеет специальные обозначения:

• красный провод маркируется, как V (+5 Вольт) и служит для подключения соответствующего напряжения;
• черный проводник подводится к точке G (или земле);
• для зеленой шины выбран значок S (сигнал).

Такие же знаки имеются и на разъеме оптического конечного выключателя, который более точно фиксирует положение каретки.

Работает совершенно бесшумно, достижение крайней позиции сопровождается светодиодной индикацией. К его недостаткам относят возможность сбоев при сильном запылении или воздействии прямого солнечного света.

Устройство и принцип действия

Конструктивно одноклавишный выключатель состоит из четырех основных частей:

• основания (металлического, реже пластикового);
• рабочего механизма, состоящего из контактной группы, зажимов (для присоединения электрических проводов) и элементов крепления;
• клавиши;
• защитного декоративного элемента (рамки или корпуса).

Принцип действия любого одноклавишного выключателя предельно прост:

• В положении «включено» элементы контактной группы замыкаются и напряжение поступает на осветительный прибор. Он начинает функционировать.
• И наоборот, в положении «выключено» контакты разъединяются, в цепи «фазы» происходит «разрыв», и лампа гаснет.

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.

Виды концевых выключателей

Знание основных видов поможет правильно подобрать соответствующий концевой выключатель для конкретного случая. Все коммутаторы имеют такую классификацию:

1. Бесконтактные. Датчик срабатывает на приближение указанного металлического или неметаллического тела, заданного в настройках.
2. Механические. Данный тип реагирует на непосредственный контакт с чувствительной частью выключателя. В результате цепь замыкается или разрывается, получая соответствующую команду.
3. Магнитные или герметичные контакты. Принцип действия основан на воздействии магнитом при заданном расстоянии.

Герконы также имеют свою классификацию:

1. Индуктивные. Концевой выключатель реагирует на наличие металлического элемента. В момент срабатывания значение сопротивление материала увеличивается, уменьшая при этом силу тока, что приводит к размыканию цепи. Размерный ряд имеет большое количество значений, поэтому подбор нужного элемента не требует особых усилий.
2. Емкостные срабатывают на человеческое тело. Во время приближения возрастает емкость, что и дает команду для импульсов. Чем меньше расстояние к человеку, тем меньше амплитуда и емкость возрастает. Ключевым узлом является панель, которая подключена к конденсатору.
3. Ультразвуковые. В составе аппарата есть элементы, воспроизводящие звук. При срабатывании концевого устройства генерируется звуковая дорожка, к которой нечувствительно человеческое ухо.
4. Оптические датчики состоят из чувствительных светодиодов и транзисторов. Когда длина луча становится короткой, срабатывает устройство.

Далее наглядно представлено несколько разновидностей концевого устройства:

https://youtube.com/watch?v=VuuRxGwi6mA

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.

Особенности автомобильных концевых выключателей

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.

Концевые выключатели в доме

Откройте холодильник и загорится свет. Закройте дверь, и свет должен погаснуть. Этот небольшой выключатель света на самом деле является конечным выключателем в действие. Он ограничивает время включения света, поэтому он не работает, когда дверь закрыта.

Когда стиральная машина использует цикл перемешивания, и вы открываете верхнюю крышку, мешалка останавливает движение. Переключатель скрыт от просмотра, но цикл прекращается. Конечный выключатель, установленный под верхней крышкой, удаляет «управляющее» напряжение из цепи. Таким образом, останавливает стиральную машину в середине цикла.

Это защитный тип использования конечного выключателя. Таким же образом работают данные приборы в различных устройствах и станках для обеспечения безопасности использования. Например, циркулярная пила прекратит работу, если с выключателя соскочит палец работника. Лифт не сдвинется с места, если двери не будут закрыты. Также как и автомобиль, который будет сигнализировать о незакрытой дверце. Во всех указанных случаях, используется конечный выключатель.

Светодиодная подсветка фар своими руками

Светодиодную подсветку фар именуют в народе «ангельскими глазками». Такой вид тюнинга передней оптики набрал широкую популярность среди автолюбителей, он является не только декоративным приемом, но и способствует повышению безопасности и комфорта во время езды.

Для начала нам необходимо демонтировать ту деталь оптики, куда мы собираемся подсоединить светодиодную подсветку. Это могут быть передние фары, задние фонари или габариты. Мы тщательным образом отсоединяем фару от питания, разбираем и, после того, как отмеряем нужный кусок ленты, ставим на место.

В принципе, держать ленту должна сила упругости, но можно задать дополнительную фиксацию в виде суперклея. Далее в цепь необходимо включить стабилизатор и произвести сборку.

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.

Критерии выбора автоматов

1. Iном.— превышение которого приводит к к срабатыванию защиты от перегрузки. Номинал подбирают по допустимому максимальному току проводки, а затем уменьшают его на 10-15 %, выбирая его из стандартного ряда.
2. Ток срабатывания. Класс коммутации автоматического выключателя подбирается в зависимости от типа нагрузки. Для бытовых целей наиболее распространена характеристика С.
3. Селективность — свойство избирательного отключения. Автоматы выбираются по номинальному току, чтобы в первую очередь срабатывали устройства на стороне нагрузки. В первую очередь отключается защита в местах, где происходят короткие замыкания или перегружена сеть. Временная селективность подбирается таким образом, чтобы время срабатывания было больше у автомата, расположенного ближе к источнику питания.
4. Количество полюсов. На трехфазный ввод подключается автомат с четырьмя полюсами, а на однофазный — с одним или двумя. Освещение и бытовая техника работают на однополюсниках. Если в доме есть электрический котел или трехфазный электродвигатель, для них применяются трехполюсные автоматы.

Классификация по принципу действия

Бесконтактные концевые выключатели

По принципу своего действия концевые выключатели делятся на три основные группы:

• контактные концевики электрические,
• бесконтактные устройства,
• магнитные приборы.

Работа механических выключателей основана на непосредственном воздействии конечника на исполнительный механизм электропривода, прерывающем подачу питания за счет прямого соприкосновения с ним. Примером контактных концевых выключателей являются механизмы, срабатывающие при закрытии дверей автомобиля или гаражных ворот.

Особенностью бесконтактных устройств является передача энергии воздействия на сенсоры следующих типов:

• индуктивные концевые датчики,
• емкостные чувствительные элементы,
• ультразвуковые и оптические датчики.

С учетом типа встроенного в переключатели сенсора производится их монтаж в те или иные исполнительные цепи.

Разновидности концевых выключателей

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)

Датчики такого типа могут не только включать и выключать механизмы, но и устанавливать положение предмета контроля. К ним относятся 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.

Производители и модели

Концевые выключатели используются во всех сферах промышленности и множестве других областей деятельности. Востребованность этих устройств вызвала большой интерес со стороны производителей электротехнических изделий. Существует множество фирм, выпускающих концевые выключатели разных типов. Рассмотрим наиболее популярные модели и виды КВ:

Концевой выключатель с роликом Schneider

Schneider Electric — это французская компания, деятельность которой длится уже 185 лет. Фирма занимается разработкой и производством широкого ассортимента электротехнических изделий. Заводы этой фирмы построены и в России, что позволило снизить цену и сделать продукцию доступной для массового покупателя. Концевые выключатели Schneider — надежные и универсальные устройства, обеспечивающие безотказную и долговечную работу.Компания выпускает следующие виды механических КВ:

• Кнопочные.
• Штоковые.
• Роликовые штоковые.
• Роликовые рычажные.
• Роликовые с регулируемым рычагом.

Концевые выключатели Schneider

Концевой выключатель с роликом ВП15К21

ВП15К21 — это серия путевых выключателей, предназначенных для промышленного использования. Они рассчитаны на эксплуатацию в следующих условиях:

• Постоянный ток — до 440 В.
• Переменный ток — до 660 В.
• Номинальный тепловой ток — 10 А.
• Номинальное напряжение по изоляции — 660 В.

Выпускаются штоковые и рычажные типы выключателей полумгновенного и прямого действия.

Таблица 1. Характеристики концевых выключателей серии ВП15К21.

Тип выключателя	Число полюсов	Тип привода	Скорость срабатывания
ВП15К21А(Б)111	1	Толкатель	Прямое действие;
ВП15К21А(Б)211	2
ВП15К21А(Б)121	1	Толкатель с роликом	Полумгновенное действие
ВП15К21А(Б)221	2
ВП15К21А(Б)131	1	Рычаг с роликом
ВП15К21А231	2
ВП15К21Б231
ВП15К21А(Б)161	1	Рычаг регулируемой длины	Полумгновенное действие
ВП15К21А(Б)261	2
ВП15К21А(Б)191	1	Рычаг с роликом регулируемой длины
ВП15К21А291	2
ВП15К21Б291

Предлагаются варианты типоразмеров и конструкционных типов, способные выполнять сложные задачи в соответствии с существующими технологическими условиями.

Особенности работы

Концевой выключатель обладает определенным принципом работы, посредством которого они приводятся в рабочее состояние. Устройство укомплектовано корпусом, головкой, крышкой, контактами. Корпус прибора сделан из соединения алюминия с кремнием, что способствует прочности поверхности. Некоторые виды выключателей, имеющие минимальные размеры, изготавливаются из пластика.

Компактный концевой выключатель

Подвижный механизм работает при нажатии на кнопку. Некоторые виды выключателей, такие как магнитные и бесконтактные не имеют подвижного элемента. Размыкающие и замыкающие контакты регулируют движение и передают сигнал.

Принцип работы концевых выключателей зависит от их вида. Одни выключатели работают при подаче на него напряжении, другие наоборот срабатывают при выключении напряжения. Конструкция одних выключателей работает при непосредственном механическом воздействии.

Другие виды направлены на влияние электромагнитных полей, инфракрасных и ультразвуковых воздействий, на которые реагируют элементы конструкции. Однако результат при этом у всех одинаковый – срабатывает группа контактов, регулирующих установленный интервал движения.

Одна из особенностей работы заключается в том, чтобы механизм был точно и правильно настроен и установлен, при этом исключался преждевременный запуск.

Устройство не должно пропускать сигнал, а также не допускать наезда рабочего механизма на выключатель.

Важно знать, что непосредственно перед установкой концевого выключатель независимо от его вида необходимо отключить сеть от подачи напряжения. Процесс монтажа не вызовет больших трудностей

Схема подсоединения в большинстве случаев нанесена на корпус прибора.

Использование концевых выключателей

Знание областей применения устройств также необходимо. Каждому виду концевиков свойственны свои особенности применения в разных отраслях.

По принципу применения существует два типа:

1. Функциональные. Используются для управления электроприборами. Простой пример — холодильник. Лампочка освещения работает только при открытой двери.
2. Защитные. Датчики предохраняют от ошибочных действий. Как пример можно привести лифт, который не начнет движения, пока не закроются двери.

В повседневной жизни мы не обращаем внимание на количество применяемых концевых:

• в машиностроении и транспорте;
• в бытовых электроприборах;
• дизайн интерьера и мебель;
• на промышленных предприятиях.

Коммутационные элементы упрощают много процессов и делают их безопасными. Но установкой и настройкой концевых аппаратов должны заниматься только профессионалы.

Концевые устройства делают эксплуатацию электротехники комфортной. Верим, что вы получили много актуальной и необходимой информации из нашей статьи.

Источник

Применение индуктивного датчика

Индуктивные датчики приближения применяются широко в промышленной автоматике, чтобы определить положение той или иной части механизма. Сигнал с выхода датчика может поступать на вход контроллера, преобразователя частоты, реле, пускателя, и так далее. Единственное условие – соответствие по току и напряжению.

Работа индуктивного датчика. Флажок движется вправо, и когда достигает зоны чувствительности датчика, датчик срабатывает.

Кстати, производители датчиков предупреждают, что не рекомендуется подключать непосредственно на выход датчика лампочку накаливания. О причинах я уже писал – ток при включении лампы значительно превышает номинальный.