Arco-systems.ru

Журнал Арко Системс
7 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Концевой выключатель индуктивного типа

Концевой выключатель — устройство прибора и принцип действия

Опубликовано Артём в 26.02.2019 26.02.2019

Для контроля и ограничения движения различных механизмов используется концевой выключатель. Он должен обладать следующими характеристиками: надежность срабатывания, безопасность для людей и приборов, высокая наработка на отказ. Существует большое количество разновидностей этих выключателей: механические, магнитные, индуктивные. Каждая группа делится на подгруппы. Все зависит от того, где будет применяться тот или иной прибор.

Устройство

Развитие сегмента радиоэлектроники привело не только к совершенствованию первоначальных механизмов, но и к возникновению принципиально новых индуктивных датчиков. В качестве примера рассмотрим один из простейших вариантов (рисунок 1):

Рис. 1. Устройство индуктивного датчика

Как видите на рисунке, в его состав входят:

  • магнитопровод или ярмо (1) – предназначен для передачи электромагнитного поля от генератора в зону чувствительности;
  • катушка индуктивности (2) – создает переменное электромагнитное поле при протекании электрического тока по виткам;
  • объект измерения (3) – металлический якорь, вводимый или перемещаемый в области чувствительности, неметаллические предметы не способные влиять на состояние электромагнитного поля, поэтому они не используются в качестве детектора;
  • зазор между объектом измерения и основным магнитопроводом (4) – обеспечивает меру взаимодействия в качестве магнитного диэлектрика, в зависимости от модели датчика и способа перемещения может оставаться неизменным или колебаться в заданном диапазоне;
  • генератор (5) — предназначен для генерации электрического напряжения заданной частоты, которое будет создавать переменное магнитное поле в заданной области.

Принцип работы индуктивного датчика

Индуктивный датчик является дискретным. Сигнал на его выходе появляется, когда в заданной зоне присутствует металл.

В основе работы датчика приближения лежит генератор с катушкой индуктивности. Отсюда и название. Когда в электромагнитном поле катушки появляется металл, это поле резко меняется, что влияет на работу схемы.

Поле индукционного датчика. Металлическая пластина меняет резонансную частоту колебательного контура

И схема, содержащая компаратор, выдаёт сигнал на ключевой транзистор или реле. Нет металла – нет сигнала.

Схема индуктивного npn датчика. Приведена функциональная схема, на которой: генератор с колебательным контуром, пороговое устройство (компаратор), выходной транзистор NPN, защитные стабилитрон и диоды

Большинство картинок в статье – не мои, в конце можно будет скачать источники.

Устройство конечных выключателей

Конструкция любого такого устройства состоит из:

  1. Корпуса. Он может быть выполнен из диэлектрического или токопроводящего материала, в зависимости от исполнения.
  2. Подвижной части с помощью воздействия, на которую происходит нажатие на контактную группу. Отсутствует подвижной механизм в герконах и бесконтактных концевых аппаратах.
  3. Контактная часть. Может содержать как замыкающие (нормально открытые), так и размыкающие (нормально закрытые) контакты. При выборе концевого выключателя стоит обратить внимание на напряжение и ток, который будет протекать по контактам. Так как от этого напрямую зависит продолжительность исправной работы выключателя. Это зависит от управления какими механизмами он предназначен.

Механические

Механические концевые выключатели бывают разной конструкции, которая и определяет область их применения.

Основные их виды:

  1. кнопочные;
  2. роликовые;
  3. рычажные.

Чаще всего они применяются, конечно же, в производственных целях, металлургии, машиностроении, строительстве. Зачастую они оснащены резиновым уплотнителем и содержат группу контактов в которые входят и замыкающие и размыкающие.

Одна из разновидностей такого рода концевиков называются микровыключатели и принцип действия их аналогичен с обычными. Вот только размеры и токи значительно меньше. Рабочий ход такого элементы измеряется миллиметрами, и поэтому они применяются с использованием дополнительного рычага, который может быть оснащён небольшим роликом. Поэтому установка его потребует тщательной настройки срабатывания.

Бесконтактные

Бесконтактные концевые выключатели разработаны в противовес механическим и считаются более совершенными устройствами. Они работают на транзисторных ключах, которые в открытом положении обладают небольшим сопротивлением. За счёт применения бесконтактного включения и отключения отсутствует эффект подгорания контакта при разрывании электрической цепи.

Все эти устройства бесконтактной коммутации делятся на:

  • Емкостные — основаны на взаимодействии с человеческим телом. Дело в том что когда человек приближается к нему то возникает электрическая ёмкость в результате которой, приводится в действие контур мультивибратора, установленный внутри концевика. Чем ближе приближается человеческое тело тем больше ёмкость и ниже частота импульса. Такой элемент обладает большой чувствительностью. Основную функцию выполняет пластина, плотно присоединенная к конденсатору.
  • Индуктивные — это электронный бесконтактный выключатель отзывается на передвижение магнитного материала. В зависимости от этого такой датчик оснащён металлическим или же немагнитным сердечником. При приближении или отдалении объекта, на который настроено срабатывание, он вырабатывает электрические импульсы, которые обрабатываются пороговым элементом, и даётся сигнал на закрытие или открытие ключа.
  • Оптические — это особая разновидность концевых выключателей, которая оснащена инфракрасным светодиодом и специальным транзистором, улавливающим этот сигнал (фототранзистором). Оптический элемент работает вне зависимости от естественного освещения. При прерывании луча светодиода фотоэлемент будет закрываться, тем самым выключая исполнительный механизм, в схему которого он подключен.
  • Ультразвуковые. Здесь применяются уже кварцевые звуковые излучающие элементы. Они также могут применяться как датчики движения или объёма. При появлении в радиусе его действия меняется амплитуда звукового сигнала определённой частоты, зачастую неслышной человеческому уху.
Читать еще:  Как подобрать автоматический выключатель для водонагревателя

На базе этих выключателей изготавливаются всевозможные датчики контроля сыпучих и жидких материалов, дозаторов и т. д.

Магнитные

Электромагнитный концевой выключатель (герконовый) реагирует на постоянное магнитное поле. Содержит зачастую один или пару контактов из специального ферромагнетика. Если к нему приблизить магнит то контакты замыкаются тем самым, давая сигнал в схему управления. Основным преимуществом данного устройства является полное отсутствие механического воздействия, что заметно повышает срок его службы. Изготавливается магнитный концевой выключатель в стеклянном или пластиков корпусе, и имеют очень миниатюрные габариты.

Автомобильные

Такие применяемые в автомобилях устройства применяются зачастую для схем освещения и сигнализации. По большому счёту это механический конечный выключатель. Конструктивно он выполнен с одним выводом, на который подключается положительный потенциал. Отрицательная клемма считается корпусом, зажимаемым к металлическому элементу кузова машины.

При этом нужно следить чтобы часть кузова где устанавливается концевик была зачищена от краски.

Шпиндельные

Шпиндельный концевой выключатель используются как ограничитель хода механизма или как путевой выключатель для циклического управления. Вращающий механизм его служит переключателем контактной группы, установленной внутри. Может применяться на лебёдках, и других вращающих валах с небольшой скоростью.

Зачастую оснащён несколькими группами размыкающих и замыкающих контактов.

Пневматические

Пневматический концевой выключатель — это устройство, которое может останавливать подачу сжатого воздуха или другого газа за счёт нажатия на управляющую кнопку или рычаг. При этом существует ещё одна разновидность данных выключателей, которая срабатывает при достижении определённого давления в системе.

Хотелось бы напомнить что подключать или отключать концевые выключатели к электрической схеме стоит при полностью снятом напряжении. После чего указателем напряжения убедится в его отсутствие, а металлические корпуса нужно обязательно заземлять.

Разновидности

Чтобы выбрать подходящий тип изделия, необходимо обладать некоторыми знаниями о разновидностях коммутирующих приспособлений. концевой выключатель имеет различные модели, которые отличаются по принципу действия и характеристикам.

Существуют следующие виды выключателей: механические, бесконтактные, герконы, индуктивные, оптические, емкостные и другие.

Механические

Данный вид концевиков используется в производственных целях, а также в бытовых условиях. Они выпускаются в виде кнопки, рычажка или ролика. В их конструкцию входят резиновые уплотнители, замыкающие и размыкающие контакты.

Самым ярким примером является микровыключатель. Он имеет минимальные габариты и величину тока, а также рабочий элемент обладает минимальным ходом. Поэтому микровыключателю требуется точная настройка при монтаже. При этом рабочий ход повышается при помощи рычага или ролика.

Основным недостатком микровыключателя является подгорание или залипание контактных элементов при множественных включениях и отключениях. С целью продления сроков службы выключателей устройство снабжено дугогасительной камерой.

Магнитные

Магнитный концевик откликается на присутствие устойчивого электромагнитного поля. В большинстве случаев имеет один или два ферромагнитных контакта. В случае приближения магнита к выключателю, контакты замыкаются, в результате чего на систему управления подается импульс.

Читать еще:  Как сделать чтобы вокруг выключателя не пачкалась стена

Горизонтальный концевой выключатель

Основным плюсом магнитного выключателя является отсутствие механического механизма, что способствует его долговечности. Сфера применения магнитных концевиков разнообразна.

Устройство можно подсоединить к дверной конструкции. При открывании двери магниты перемещаются, и срабатывает сигнализация или зажигается свет.

Индуктивные

Такие выключатели имеет электронную конструкцию и бесконтактное управление. Индуктивные концевики реагируют на передвижение магнитного элемента. В его механизм входит металлический или намагниченный сердечник. Если объект приближается или отдаляется, концевик выдает электрические импульсы, в результате чего происходит открытие или закрытие контактов.

На их основе производятся разные датчики, которые необходимы для автоматизации производственных процессов. Данные виды выключателей способны контролировать и дозировать жидкое и сыпучее сырье.

Область их применения разнообразна. Они применяются для ограничения движения различных устройств. Свое использование они нашли в системах безопасности. Помимо этого индуктивные концевики реагируют на металл и его перемещение.

Выключатели приходят в рабочее состояние путем подачи на них напряжения. Они не являются отдельным модулем и входят в конструкцию механизма. Для монтажа выключателей используют гайки, клей, болты.

Основным преимуществом данного приспособления является непритязательность его к чистоте. Поэтому они широко используются в производственных процессах, связанных с повышенным загрязнением.

Эти типы изделий могут послужить заменой механических моделей. Они просты в эксплуатации, для приведения их в действие не требуется непосредственного нажатия. Конструкция оснащена катушкой индуктивности, реагирующая на металлические предметы.

Конструктивные особенности и принцип работы концевых выключателей

Главное в устройстве – надежный и прочный корпус, так как ему предстоит выдерживать огромные механические нагрузки. Конструкция концевого выключателя состоит из корпуса с крышкой, головки и контактных элементов. Корпус изготавливается, как правило, из высокопрочного сплава – алюминия с кремнием. Для автоматических ворот с небольшим весом створок, используемых в быту, а не в промышленных условиях, подойдет небольшое устройство с пластиковым корпусом.

Существует два основных типа концевых выключателей для автоматических ворот: электромагнитные или механические.

Механические концевые выключатели

Устройства механического типа представляет собой распространенный тип оборудования как в быту, так и в производственной сфере. В корпусе находятся контакты, а схема их расположения нанесена снаружи. Чаще всего используются парные контакты – открытый с закрытым, гораздо реже встречается одинарный выключатель.

Два предусмотренных в конструкции контакта позволяют выбрать схему для переключения режима работы устройства. Принцип действия основан на том, что концевой выключатель должен сработать в тот момент, когда створка ворот наезжает на колесико и перемещает его вниз вместе со стержневым элементом. Стержень, в свою очередь, предназначен для разъединения сомкнутых контактов, в результате чего устройство обесточивается, и движение ворот прекращается. Кроме того, стержень может привести в действие нижние контактные элементы, что позволит автоматически включить освещение или сигнализационную систему.

Механические устройства нуждаются в регулярной проверке, чтобы не возникало сбоев в работе автоматики и настройках оборудования.

Концевые выключатели электромагнитного типа

Устройство основано на бесконтактном принципе действия. В момент приближения магнитного элемента к контактам они замыкаются или размыкаются. Концевой выключатель такого типа достаточно надежен и отличается компактностью, благодаря чему получил широкое распространение в использовании в автоматике ворот. Герметизированный магнитоуправляемый контакт (геркон) используется в паре с магнитом, они находятся в пластиковом корпусе и зафиксированы на двух частях: магнит – на подвижной, геркон – на неподвижной. Датчик с магнитом в режиме закрытых створок ворот находятся в связи, и контакты замкнуты. В момент открывания двери происходит разрыв связи и размыкание контактов.

Устройство работает с небольшой силой тока, подключаясь к электрической цепи.

Концевые выключатели индуктивного типа

Такие устройства очень популярны в автоматических воротах. Как только рядом с установленным датчиком появляется металлический объект, происходит резкое повышение индуктивного сопротивления в дроссельной обмотке. Это приводит к снижению тока в реле, в результате чего оно отключается. Контакты в силовой цепи также размыкаются. В отличие от электромагнитных устройств, здесь датчик реагирует исключительно на металл. В таких устройствах также можно подключить осветительные приборы, так как сила тока достаточна для их работы.

Читать еще:  Объем масла выключатель мкп

Современная автоматика и компьютерные разработки позволили внедрить в процесс управления автоматическими воротами удобную схему. Так, управлять можно непосредственно с помощью выносных пультов или же подсоединить радиоуправляемые модули. Нажатие одной из трех кнопок – «открытие», «закрытие» или «стоп» приводит к тому или иному положение ворот, а на специальной панели управления отображается индикация положений, в которых находятся концевые выключатели. В тот момент, когда створка ворот перемещена до крайнего положения, то есть когда контакты замкнулись, загорается светодиод.

Для корректной работы концевых выключателей важно выполнить правильный монтаж. Устройства крепятся с помощью нескольких болтов к зубчатой рейке. Необходимо следить за максимальной точностью во время установки. При слишком отдаленном расположении концевика есть вероятность, что механизм до ролика не достанет (в механических системах), а при слишком близком расположении его просто раздавит.

При установке магнитных выключателей важно правильно определить полярность и расположить магниты. Настройку выполняют примерно на расстоянии одного метра. Если привод конструкции ворот останавливается при приближении к концевику, то расположение магнитов верное. В противном случае их меняют местами.

Разновидности

Важно знать, какие бывают концевые выключатели, ведь без этих знаний тяжело будет выбрать нужное устройство. Данные коммутационные аппараты делятся на несколько основных типов:

  1. Бесконтактные. Это устройство срабатывает в случае приближения любого металлического или другого предмета, на который заранее была сделана коммутация.
  2. Механические. Они срабатывают только при механическом воздействии на колесико либо на рычаг. В следствии контакты либо замыкаются, либо размыкаются, тем самым подают управляющий или предупреждающий сигнал.
  3. Магнитные. Их еще называют герконами. Исходя из названия можно понять, что устройство срабатывает при приближении к нему магнита на определенном расстоянии.

Бесконтактные концевые выключатели являются более современными по сравнению с механическими. Работают они на специальном транзисторном ключе, который в открытой позиции имеет небольшое сопротивление.

Все бесконтактные выключатели делятся на четыре группы:

  1. Индуктивные. Концевой выключатель срабатывает, когда датчик обнаруживает металлический объект. В момент обнаружения металла индуктивное сопротивление возрастает, благодаря этому понижается ток в обмотке, и таким образом происходит размыкание контактов в цепи. Ассортимент данной продукции очень велик и разнообразен, поэтому можно легко подобрать необходимый по размеру.
  2. Емкостные, взаимодействуют с человеческим телом. При приближении человека к датчику возникает электрическая емкость, благодаря которой приводится в работу контур мультивибратора, установленного внутри устройства. Чем ближе находится человек, тем ниже становится частота импульса, а емкость становится больше. Главную функцию исполняет пластина, которая присоединена к конденсатору.
  3. Ультразвуковые. Используются кварцевые звуковые излучающие элементы. Когда что-то появляется в радиусе действия устройства, меняется амплитуда звукового сигнала, в основном эта чистота неслышна людям.
  4. Оптические выключатели имеют специальный транзистор и инфракрасный светодиод. Когда прерывается луч светодиода, фотоэлемент закрывается.

На видео ниже рассмотрены некоторые виды концевых выключателей:

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.

Применение концевых элементов полностью зависит от характеристик устройства, в котором они применяются.

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.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector