Краен изключвател: какво е това, маркировка + правила за свързване

Практически всички автоматизирани системи съдържат такъв прибор, като краен превключвател, отговарящ за тяхното изключване при достигане на подвижната част до определена точка. В системите за управление на осветлението крайните превключватели се използват като датчици. При възникване на програмирани обстоятелства те формират сигнал.

Ще разкажем всичко за функционалното предназначение и разновидностите на крайните устройства за изключване. В представената от нас статия са описани проверени на практика монтажни схеми, изброени са правилата за свързване. Посочени са особеностите на маркировката, дадени са съвети за избор.

Какво представляват крайните превключватели?

Крайните превключватели са електротехнически устройства, предназначени за отваряне и затваряне на работната верига. Монтират се на движещи се механизми за ограничаване на тяхното преместване в зададени граници. Функциите, които изпълняват тези устройства, са идентични със стандартния превключвател.

Вътрешността на крайните превключватели е затворена в здрав корпус, най-често метален. Всички негови елементи са оптимизирани за лесно закрепване и лесна ориентация в пространството.

Ярки, с различни цветове светодиоди позволяват да се контролира подаването на захранване и задействането на датчика. Две двойки контакти, най-често налични в крайния превключвател, дават възможност за осъществяване на контрол на състоянието на неговото свързване.

Ако при затворена двойка след предаване на сигнала не последва неговото връщане, това показва неизправност на кабела, водещ към превключвателя. След задействане на датчика за преминаване на сигнала е възможно да се използва отворена двойка контакти.

Чувствителните датчици са основа в системите за защита от течове. При откриване на вода, за чието разкриване са предназначени, устройствата не само сигнализират за назряване на аварийна ситуация в звуков и светлинен режим, но и блокират работата на системите, по които се транспортира вода.

Класификация по принцип на действие

Изделят се три основни групи крайни превключватели: механични, безконтактни, магнитни. Основната функция на всички тези прибори е автоматично да изключват работещия механизъм в момента на достигане на установената позиция от неговата подвижна част. Тези превключватели служат не само за отваряне на веригата, но и за нейното затваряне.

Работата на веригата в крайните датчици се координира по два начина: чрез непосредствено въздействие върху подвижните контакти и чрез позиционно управление на тях. В първия случай те се наричат контактни, а във втория — безконтактни. Пример за контактни крайни изключватели са датчиците, отговорни за затварянето на автомобилните врати.

На снимката е изобразено конструктивното изпълнение на краен изключвател от пътен тип. Основните му съставни части са: капак (1), основа (2), контакти (3), ролка (4), лост (5), уплътнителна лента (6), вход за проводник (7)

Датчиците от този тип могат не само да включват и изключват механизми, но и да установяват положението на обекта на контрол. Към тях се отнасят поплавковите изключватели, както и датчиците, определящи нивото на гориво. Сигнал за тяхното задействане е промяната на съпротивлението, съответстваща на определено ниво на течността.

Недостатъкът на контактните датчици е наличието на механични подвижни части, относително кратък експлоатационен живот поради неефективна защита от влага и прах. Предимството е проста конструкция, монтаж и експлоатация. Значително по-надеждно защитени от външни въздействия са безконтактните изключватели. По-дълъг е и техният ресурс.

Крайни превключватели от механичен тип

Управлението на крайните изключватели от този вид бива ролково или лостово. Те се задействат, веднага щом управляващият механизъм под формата на колелце, бутон или лост изпитва механично въздействие върху себе си.

При това настъпва промяна на положението на контактите — те могат да се затворят или отворят. Процесът е съпроводен със сигнал — управляващ или предупредителен.

Най-често крайните изключватели имат два контакта — отворен и затворен. Съществуват крайни устройства единични, но те се срещат рядко. Във всеки случай контактите са в корпуса на всеки, а работната схема с техните номера е изобразена на панела.

Конструкцията на ролковите изключватели предвижда изключване чрез натискане на изпълнителния механизъм върху бутон под формата на малък щок. Тъй като бутонът е свързан с динамичните контакти, то в момента на допира настъпва разтваряне на захранващата верига.

Отличието на лостовите изключватели се състои в това, че техните подвижни контакти посредством теглич или чрез щок са свързани с малък лост. Действието настъпва, когато изпълнителният механизъм натиска този лостче.

На снимката механичен краен микропревключвател KW4-3Z-3 с притискателна планка. Той се различава от стандартния по големината на хода на работния елемент. Използват го в машини с ЦПУ, 3D принтери.

Освен стандартните крайни устройства съществуват микропревключватели. Те работят по същия принцип, но тяхната настройка при монтажа изисква по-голяма точност поради малкия ход. За да се увеличи работният ход, се прибягва до такъв похват като включване в схемата на междинен елемент — лостче с ролка.

Този тип превключватели се прилагат както в производството, така и у дома. В конструкцията на асансьора са използвани голям брой КУ.

Сред тях е превключвател под формата на датчик, който ограничава минималната и максималната височина на хода на асансьора, сигнализира за скъсване на въжето, подава сигнал при отваряне на вратата и изпълнява още много действия. На вратите в много апартаменти има микропревключватели, които включват светлината в стаята при нейното отваряне.

В автомобилите такива механични крайни датчици се включват в схемите на сигнализация и осветление. Тяхната особеност е наличието на един вход със свързан към него положителен потенциал. Корпусът е минусова клема, която се притиска към металния елемент на каросерията на автомобила, свободна от боя.

С масата на автомобила този елемент е свързан с кабел. Главното условие е превключвателят да не контактува с мокра повърхност. Крайните датчици се свързват при монтажа на автомобилната сигнализация, като се използва схема. Техните изходи е позволено да се монтират както на вратите, така и в купето на осветителните тела.

За да става включването при отваряне на вратата, а изключването при нейното затваряне, се извършва затваряне на плюс. При наличие на осветление на тавана на купето и вратите се използва блок от крайни превключватели, който изпълнява различни функции. В резултат на задействането на блока важните датчици се блокират при опит за отваряне на ключалките.

Особености на безконтактните крайни превключватели

Една от разновидностите на крайните превключватели е тяхната безконтактна модификация (БВК). Комуникацията на устройствата е настроена да се задейства при попадане в зоната на чувствителност на някакъв определен обект.

Тези крайни превключватели се настройват за конкретен материал и зададен размер. Щом предмет с такива параметри попадне в чувствителната зона, амплитудата на трептенията на генератора се преобразува.

В самия уред няма движещи се части, както няма и механичен контакт между предмета на въздействие и настроения към него елемент на превключвателя.

БВК се състои от следните части:

• чувствителен елемент;
• силов ключ;
• компонент, анализиращ сигнала.

Разстоянието, на което устройството започва да действа, се задава въз основа на модификацията на датчика и изискванията на процеса. Изключването от него както на движещи се, така и на триещи се елементи значително повишава надеждността на работа на тези устройства.

Безконтактните датчици, или както още ги наричат, датчици за приближение, притежават обширни функционални възможности. Съществуват две категории — превключватели и датчици за положение.

Първата задача на БВК е да открива положението на предмета. Освен това, датчикът извършва броене, позициониране, разделяне, сортиране на обекти. Той може да контролира скоростта, движението, да изчисли ъгъла на завъртане, да коригира изкривяване и да извърши много други действия.

В битови условия безконтактните ключове все още преимуществено се използват в организацията на управление на осветлението. Въпреки това, в сферата на изграждане на системи “Умния дом” при него значително по-голяма сфера на приложение и много повече перспективи.

Чувствителните прибори се прилагат в промишлеността, в транспортния сектор, като елемент на автоматизация, в нефтопреработката. По принципа на откриване на приближаващи се обекти се различават БКВ индуктивни, капацитивни, оптични, ултразвукови.

Индуктивни безконтактни датчици

Те са настроени за материали както метални, така и аморфни. В броя на реагиращите на метал има варианти магнитни, феромагнитни. Вътре в датчика се намира сърцевина — метална или намагнитена.

Ключът може да получава захранване с голям размах на стойности на напрежение — от 10 V при постоянен ток, променлив — от 264 V. Създаването на изходен сигнал става при 0,2 A в случай на постоянен ток и 0,5 A при променлив.

Ако се опише конструкцията на такъв датчик по-подробно, то тя се състои от преобразувател, включващ медна намотка, разположена в феритова чаша. В нейните функции влиза пренасочване на вектора на електромагнитните линии към фасадната част на ключа.

Осцилаторът в схемата може да бъде както с фиксирано отрицателно съпротивление, така и от всякакъв друг тип. Линиите на магнитното поле са ориентирани перпендикулярно спрямо посоката на тока, протичащ през намотките на намагнитената сърцевина.

Променливото силово поле е породено от променливо напрежение на входовете на сърцевината. Следващият важен възел — формировател на сигнал, създаващ хистерезис и диапазон на действие на управляващия сигнал. В него влиза детектор, контролиран от тригер.

На схемата е изобразен индуктивен ключ за движение в действие. Главният му елемент — намотка индуктивност, задействана от генератор.

Ключовият момент на функциониране на индукционния краен ключ са измененията, настъпващи при приближаване или отдалечаване на обекта. Щом прагът на напрежение надвиши допустимата стойност, датчикът задейства чрез свързване на тригера, отварящ ключа.

Капацитивни безконтактни крайни ключове

След появата на обекта, контурът на вибратора на капацитивния прибор се стартира, задават се параметри на времето. С приближаване на предмета към датчика, капацитетът на последния нараства, а честотата, изработвана от мултивибратора, намалява.

Щом като прагът на честотите бъде превишен, уредът ще се изключи. По този принцип действат много модели сензори за движение, които изключват и включват крушките при откриване на обект в зоната на чувствителност.

Структурната схема на капацитивния сензор има прилика с индуктивния уред: и в двата модела присъстват генератор и детектор.

Принципът на действие на крайния изключвател от капацитивен тип се основава на изменението на капацитета на приемащия елемент — кондензатора. В такива сензори комутационната операция започва при попадане в тяхното поле на диелектрични и метални обекти.

Освен генератора, който създава електрическо поле, в тяхната конструкция влизат такива основни части като демодулатор. Той изпълнява ролята на преобразувател на амплитудата на високочестотните трептения с едновременно изменение на напрежението. Следващата важна съставка е тригерът, който отговаря за определено ниво на сигнала, превключвания и хистерезисната зависимост.

За повишаване на входния сигнал до установената стойност в схемата на капацитивния изключвател се включва усилвател. За контрол на настройката и работата на уреда отговаря светодиоден индикатор.

От влага и попадане на твърди частици защитава изключвателя такъв елемент като компаунд. Пластмасовият или месинговият корпус предпазва всичко, което се намира вътре в него, от механични повреди. В комплекта също влизат крепежни детайли.

Комутационният елемент в този уред се намира на кондензатора и представлява пластинка, която взаимодейства с вибратора. Ролята на праговия елемент изпълнява компаратор, свързан с вибратора. Последният, от своя страна, е свързан към преобразувателя на честота и напрежение.

Капацитивните крайни изключватели реагират на твърди материали, прахообразни, течни, както проводящи електрически ток, така и непроводящи.

Разликата между капацитивните модели и индуктивните се състои в това, че първите реагират на влажността на въздуха и смяната на плътността. Вторите са нечувствителни към такива въздействия.

Устройство на ултразвуковите изключватели

Конструкцията на ултразвуковите крайни изключватели предвижда наличие на кварцови звукови излъчватели, които формират импулсни вълни с дължина 100 – 500 kHz, и приемник, чиито настройки съответстват на определена честота.

При изменение на амплитудата на звуковите вълни в резултат на маневрите на движещия се обект, микропревключвателят БВК фиксира новите стойности и на основание на това управлява изходните сигнали.

Принципът на работа на ултразвуковите сензори се основава на промяната на времето, за което звуковата вълна се придвижва от сензора до контролирания обект. Разстоянието за откриване на тези устройства е доста голямо – до 10 м. Голямото им предимство е, че могат да откриват предмети с всякаква форма и цвят, които отразяват звука.

Работата на този ултразвуков сензор се основава на прост принцип: веднага щом на единия му крак постъпи сигнал, другият приема импулс с дължина, равна на разстоянието до предмета.

Такива сензори се използват за откриване на предмети с плоска повърхност, която заема перпендикулярно положение спрямо средната линия на откриване.

Неточности в работата им могат да причинят:

1. Изведнъж възникващи мощни въздушни потоци, които усилват или отслабват вълната.
2. Рязка промяна на температурния режим. При голямо количество топлина, излъчвана от предмета, се изменя скоростта на разпространяваните вълни.
3. Отклонение от вертикала на ъгъла между хоризонталната равнина на предмета и оста на сензора. Ако тази грешка надвишава 10⁰, сензорът не задейства.
4. Ъгловидни очертания на обекта. В този случай откриването му е много затруднено.

Трептенията се разпространяват в твърда, газообразна, течна среда, а скоростта зависи от съответните параметри. Ултразвуковите сензори нямат подвижни части, поради което няма зависимост между броя на циклите и експлоатационния срок на устройството. Те се отличават с повишена устойчивост на всякакви външни влияния.

Оптични безконтактни устройства

БКВ (безконтактни крайни изключватели) от този тип контролират предмети, както прекъсващи излъчването, така и отразяващи го. Когато обект попадне в пространството между изключвателя и източника на светлина, сензорът прекъсва светлинния поток. Елементът, отговорен за това действие, може да бъде релеен или полупроводников. Радиусът на реагиране се простира до 150 м.

Това е снимка на краен сензор от оптичен тип. Той определя положенията на крайните точки на движение на подвижните части в 3D принтери, CNC машини.

Сензорите за приближение работят в широк температурен диапазон – от -60 до +150 °С. Те издържат на налягане около 500 atm, могат да се експлоатират в агресивна среда и дори в условия на повишена взривоопасност.

Магнитни крайни разновидности

Този тип изключватели, които по друг начин се наричат поплавкови или герконови, постепенно измества механичните модели. Техните контакти променят положението си, когато се намират на определено разстояние от магнита. При това в управляващата верига се подава сигнал.

В герконовия изключвател присъства един или два контакта, изработени от специален материал – феромагнетик. Магнитният краен изключвател се отличава с малки размери. Поставят го в корпус от пластмаса или стъкло, а в електрическата верига се монтира в нейното прекъсване.

Контактите в такъв превключвател биват отворени, затворени, превключваеми. В уредите от първия вид контактът при задействане се затваря. Нормално затворените контакти се отварят при аналогични обстоятелства, а превключваемите се държат според ситуацията.

Изборът на модел зависи от конкретните обстоятелства. Герконите се прилагат в конструкцията на плъзгащи врати. С тяхна помощ се извършва спиране на съоръжението при достигане на крайно положение при отваряне или затваряне.

Някои поплавкови модели се използват като част от охранителна сигнализация на входа на дома. Когато вратата е затворена, веригата е затворена поради въздействието на магнитното поле върху крайния изключвател. Отварящата се врата предизвиква преместване на магнита и отваряне на контакта, което води до включване на сигнализацията.

При монтажа на магнитите се отчита тяхната полярност. При неправилен монтаж те няма да изпълняват възложените им функции.

Фактът, че в тази конструкция липсва механичен контакт, е нейно предимство, което повишава дълготрайността. Те се отличават с най-проста структура, основана на взаимодействието на магнитно управляеми контакти с обикновен магнит.

Правила и специфика на свързване

Въпреки че самите крайни изключватели са устроени доста просто, те се използват в оборудване със сложни електрически вериги. Следователно тяхното свързване трябва да се извършва от специалисти и стриктно по принципни схеми, като се основава на особеностите на техниката.

Нека разгледаме пример за свързване на прост механичен превключвател в 3D принтер. Това е необходимо, за да се зададат крайните координати за неговата каретка. Свързваният краен изключвател разполага с 3 контакта — COM, NO, NC. При разтворено състояние на сензора първият и последният контакт са под напрежение +5V. Вторият контакт (NO) е заземен.

На схемата контактите COM (1) и NO (2) са в затворено състояние, а COM и NC (3) са разтворени. При достигане от каретката на принтера на крайна позиция контактите COM и NC се съединяват и се получава нейното отскачане с 2 мм.

Сензорът се свързва с помощта на два проводника — червен и черен. Когато уредът се задейства, трябва да се чуе типично щракване. Индикаторният превключвател се свързва по същата схема, но има и трети проводник — зелен.

За неговото задействане сигнализират светнал светодиод и щракване. Неговите конектори на платката имат обозначения: за червения проводник V (+5 V), за черния — G (земя), за зеления — S (сигнал).

Със същите букви са обозначени конекторите и при оптическия превключвател. Той по-точно ще контролира работата на каретката, но може да дава сривове при запрашеност и слънчева светлина. Задействането на оптичната двойка се съпровожда от включване на светоизлъчващ диод и се извършва напълно безшумно.

Крайните превключватели се използват широко от производителите на мебели, като ги монтират в гардеробни с плъзгащи врати. Свързването се извършва съгласно инструкцията, приложена към всеки модел. На схемата се посочва мястото на закрепване на пластмасовата конструкция с клавиша. За средната врата тя трябва да се монтира така, че да не пречи на правилното движение на другата врата на секцията по водачите.

На схемите е показан редът на свързване на крайните превключватели за плъзгащи врати в гардеробни (вариант б) и за отварящи се (вариант а)

При монтаж на краен превключвател за отваряща се врата, той се закрепва с помощта на самонарезни винтове вътре в гардероба. В затворено положение вратата притиска бутона, прекъсва веригата и осветлението не работи. В отворено положение вратата отпуска бутона и осветлението се включва.

Маркировка на крайни превключватели

Всяко от тези комутиращи устройства има съответна маркировка. Като я разшифровате, можете да получите всички данни за конкретния модел краен превключвател. Ако на него има надпис ВУ222М, това означава, че пред вас е краен превключвател от серия ВУ222. Подвижният елемент е модернизиран лост.

На тази структурна схема е показано условното обозначение на краен превключвател, предназначен за работа в управляващи вериги, работещи с променлив и постоянен ток с максимално напрежение 660 V.

Ще разшифроваме подробно като пример маркировката на превключвател ВП 15М4221-54У2. Той е оборудван с един подвижен действащ елемент от серия 15. Има един затварящ контакт и един отварящ, оборудван с тласкач с ролка.

Степента на защита е IP54 от страна на задвижването, «У» означава климатично изпълнение, а цифрата 2 — категория на разположение. Изделието съответства на ТУ У 31.2-25019584-005-2004.

Водещи производители в сегмента

Много фирми произвеждат такива датчици. Сред тях има признати лидери. Сред тях е немската компания Sick, като основен производител на подобна висококачествена продукция. Компанията Autonics доставя на пазара крайни безконтактни превключватели от индуктивен и капацитивен тип.

Безконтактни датчици с високо качество произвежда руската компания «ТЕКО». Те се отличават със свръхвисока херметичност (IP 68). Тези крайни превключватели работят в най-опасни среди, включително взривоопасни, като са достъпни различни методи на монтаж.

Ползват се с популярност крайните превключватели на украинския производител «Промфактор». Тук се произвеждат крайни превключватели и превключватели ВП, ПП, ВУ. Гаранцията, при спазване на всички експлоатационни правила, е 3 години.

Изводи и полезно видео по темата

Видео #1. Популярно за крайния превключвател:

Видео #2. Монтаж на КВ на самоделна машина с ЦПУ:

Предназначението на крайните изключватели може да бъде най-различно. Използват се както в сложни промишлени системи, така и в бита за повишаване на нашия комфорт. Основното е, че тяхното свързване към електрическата схема трябва да се извършва само след пълно премахване на напрежението.

Пишете, моля, коментари в разположения по-долу блок. Възможно е да споделите информация, която ще бъде полезна на посетителите на сайта. Оставяйте публикации с препоръки, публикувайте снимки по темата, задавайте въпроси.