Концевые выключатели: виды, устройство и принцип работы
Концевой выключатель — электромеханическое устройство, широко применяемое в системах автоматизации для определения наличия объекта в зоне действия.
В основе принципа работы концевого выключателя лежит механическое воздействие на актуатор. Когда он перемещается, происходит замыкание либо размыкание электрической цепи.
Назначение концевых выключателей
Устройство позволяет переключать режимы работы оборудования, обесточивать части систем, включать освещение, отслеживать положение каких-либо объектов.
Функции, которые также могут выполнять различные типы концевых выключателей:
Если движущиеся элементы оборудования имеют ограниченный диапазон перемещения, необходимо предусмотреть отключение двигателя при достижении крайних положений. Концевой выключатель размещается так, чтобы движущийся элемент гарантированно задевал его актуатор, достигая заданной точки. В этом случае концевик срабатывает, ток отключается и движение останавливается.
Для подключения концевого выключателя требуется обнаружить необходимую точку контакта и установить сам датчик таким образом, чтобы срабатывание происходило именно там. Здесь изменение положения датчика при монтаже обеспечивает более точную настройку момента срабатывания (смещение датчика возможно за счёт использования крепежных отверстий либо за счёт изменения места крепления). Также более точная настройка возможна регулировкой самого рычага, если это предусмотрено конструкцией датчика.
В сравнении с размерами регистрируемых объектов и расстояниями, проходимыми ими, точность срабатывания концевика составляет доли процента. При этом расстояние, проходимое проводящей пластиной от момента отсутствия контакта до его появления составляет доли миллиметра. Данное расстояние и определяет точность, с которой датчик может зарегистрировать положение контролируемого объекта. Это может быть 0,5, 0,2 мм и даже меньше. Дополнительное достоинство концевика в том, что точность срабатывания (а также характер взаимодействия при контакте) можно настраивать (регулировать) за счёт использования различных типов актуаторов.
Сферы применения концевых выключателей
Концевые выключатели используются как датчики в различных системах автоматизации. Они нужны в следующих отраслях:
В любой области применение концевых выключателей преследует одну из двух целей: либо защитить технику от несанкционированного доступа, либо автоматически активировать (дезактивировать) конкретные функции оборудования.
Устройство и виды электромеханических концевых выключателей
Основные функциональные элементы концевых выключателей:
Актуатор непосредственно взаимодействует с внешними объектами, а затем, за счёт своего перемещения, — с устройством переключения контактов, приводя к замыканию или размыканию электрической цепи.
Существует несколько видов концевых выключателей в зависимости от типа актуатора. Разделяют кнопочные, рычажные и штоковые актуаторы. Степени защиты различны и отражаются в маркировке: в ассортименте Meyertec артикулы концевых выключателей с IP54 начинаются с букв MTB4-MS, а с IP65 — с букв MTB4-LZ.
Актуаторы концевиков Meyertec возвращаются в исходное положение сразу после прекращения контакта объекта с актуатором.
Возможно линейное движение актуатора либо вращение.
Распространено применение концевых выключателей нормально замкнутого и нормально разомкнутого типа. В концевиках Meyertec используются NO+NC контакты.
Типы актуаторов концевых выключателей
Роликовый рычаг
Чтобы снизить усилие активации и трение и уменьшить износ исполнительного механизма, рычаг снабжают роликом, который поворачивается вокруг своей оси при контакте. Ролик изготавливается из металла или полимера. Рычаг снабжен пружиной, после прекращения внешнего воздействия он возвращается в исходное состояние.
Что такое регулируемый роликовый рычаг
Регулируемый роликовый рычаг — исполнительный элемент изменяемой длины, который позволяет обеспечить точную настройку выключателя для лучшего контакта с контролируемыми объектами. Это подвижное приспособление с роликом, допускающее фиксацию в различных положениях посредством специального винта.
Скругленный плунжер: особенности конструкции
Актуатор кнопочного типа, без рычага, срабатывает при непосредственном воздействии на кнопку. Исполнительный механизм выполнен в виде выступающего элемента со скруглённой верхней частью, что позволяет повысить площадь контакта и обеспечить срабатывание также и при небольшом отклонении объекта от движения по направлению к кнопке.
Роликовый плунжер
Назначение концевых выключателей данного типа — обеспечивать активацию в случаях, когда внешний объект движется не только прямо на актуатор, но и, например, по окружности. По своей сути это актуатор кнопочного типа, снабженный роликом на конце.
Стержневой рычаг (шток)
Срабатывание происходит за счет бокового воздействия. Стержневой рычаг работает по тому же принципу, что и роликовый рычаг, но отличается размерами и, соответственно, отсутствием ролика. Длина может достигать 10 сантиметров.
Гибкий стержень
По принципу действия схож со стержневым рычагом, но активируется при воздействии с любой стороны.
Свойства концевых выключателей
Концевые выключатели широко применяются, являются практичным и относительно недорогим решением для создания систем автоматизации.
Особенности концевых выключателей:
К недостаткам концевых выключателей можно отнести ограничение скоростей, на которых осуществляется взаимодействие, а также необходимость физического контакта с контролируемым объектом, что повышает нагрузку на устройство и отрицательно влияет на срок его службы.
При выборе концевого выключателя стоит обращать внимание на следующие факторы:
Чтобы уточнить все эти характеристики и получить подробную консультацию, позвоните нам или воспользуйтесь формой «Задать вопрос».
Особенности применения и устройства концевых выключателей
Концевой выключатель или концевик — это электромеханическое устройство, которое подаёт управляющий сигнал при передвижении исполнительно механизма в крайнее или фиксированное положение. Также его ещё называют конечным выключателем. Например, для того чтобы ограничить подъём груза, свыше разрешаемой высоты на кранах или кран-балках устанавливаются концевые выключатели. Они подают отключающий сигнал в систему прекращая подачу напряжения на контактор включающий двигатель. В принципе по действиям которые он выполняет его работа схожа с обычным выключателем, только срабатывает он не от нажатия человека на клавишу. То есть используется, как ограничитель движения того или другого механизма.
Виды концевых выключателей
Все концевые выключатели можно разделить на три основные группы:
Сферы применения
Для каждого вида концевого выключателя свойственно использование в различных сферах деятельности. По применению их можно разделить на:
В общем применение концевых выключателей зависит от возможности механизма его использования и фантазии конструктора или дизайнера. Люди даже и не подозревают как часто им приходится сталкиваться с этим электрическим механизмом:
Устройство конечных выключателей
Конструкция любого такого устройства состоит из:
Механические
Механические концевые выключатели бывают разной конструкции, которая и определяет область их применения.
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:
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.
Видео об устройстве выключателя
Концевые выключатели. Конструкция, виды, сфера применения
Конструкция концевого выключателя
Виды концевых выключателей
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.
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 с роликом: принцип работы, советы при покупке, инструкция по монтажу
Концевые выключатели — несложные устройства, выполняющие ответственные задачи и обеспечивающие безопасность людей и нормальное течение технологических процессов.
Работа автоматических движущихся механизмов нуждается в своевременном отключении или запуске, произведенном без участия человека. Это откатные ворота, ставни, прочие конструкции, требующие своевременного отключения при достижении контролируемой деталью определенного положения. Для реализации этой функции используются специализированные устройства, обладающие множеством вариантов конструкции и принципа действия.
Эффективным и наиболее распространенным видом таких приспособлений является концевой выключатель с роликом. Он надежен, устойчив к внешним нагрузкам, долговечен. Существующие виды подобных устройств обладают некоторыми различиями в конструкции и наборе функциональных возможностей, поэтому следует рассмотреть их подробнее.
Что такое концевые выключатели
Концевой выключатель (концевик) — это устройство, подающее команду или самостоятельно размыкающее/замыкающее электрическую цепь питания исполнительного механизма. Сигналом для подачи команды служит внешнее воздействие подвижной детали на чувствительный элемент выключателя. Основная задача, выполняемая концевиком — автоматизация управления отдельными технологическими или самостоятельными элементами, призванная освободить людей от выполнения однотипных и примитивных действий.
В качестве примера, иллюстрирующего работу такого выключателя, обычно приводят работу откатных дверей. Команду на открывание/закрывание створки подает человек, а остановка происходит автоматически, при воздействии подвижной части на концевые выключатели в начальной или конечной точке.
Внешне концевик представляет собой самостоятельный компактный прибор, который устанавливается в определенной точке управляемого механизма. Это не обязательно начальная или конечная точка пути подвижного элемента, поскольку для оказания воздействия на КВ могут быть использованы детали, расположенные в любом удобном месте. Нередко и начало и конец движения обеспечивает один и тот же выключатель, контактирующий с разными элементами подвижного узла.
Существуют контактные и бесконтактные модели КВ, работающие на разном принципе. При этом, различие в конструкции не изменяет функционал элемента — по сути, любой вид концевика является обычным выключателем.
Область применения концевых выключателей
Концевые выключатели используются в разных сферах человеческой деятельности:
Наиболее обширной областью применения КВ следует считать промышленность. Они используются практически во всех технологических линиях, на работе КВ построена любая автоматическая производственная линия. Концевики обеспечивают безопасность работников, выполняют аварийное отключение оборудования, запускают системы экстренного дымоудаления, пожаротушения, вентиляции и прочие виды защитных комплексов.
Кроме этого, КВ активно применяются в технологических цехах для выполнения различных функций в составе автоматизированных линий, в качестве элементов защиты отдельных станков или агрегатов. Используются как ограничители диапазона перемещения разных деталей, створок, при подъеме грузов на определенную высоту.
Нередко КВ используются как аварийные устройства, обеспечивающие ручную остановку (например, на конвейерных линиях вдоль эстакады проходит трос, соединенный с концевиком, потянув за который можно в экстренном порядке остановить конвейер). Перечислить все варианты применения концевых выключателей крайне сложно, поскольку они распространены весьма широко и задействованы практически во всех промышленных линиях.
Узнайте, как подключить розетку от выключателя и выключатель от розетки правильно, в специальной статье на нашем портале.
Виды концевых выключателей
Существуют две основные группы концевых выключателей, различающихся по назначению:
Помимо выполняемых задач, концевые выключатели различают по типу конструкции, который определяется способом взаимодействия с контролируемым элементом. Существуют следующие виды КВ:
И те, и другие виды имеют разные конструкционные особенности и варианты исполнения. Разнообразие моделей вызвано необходимостью устранить недостатки и расширить возможности выключателей, исключить количество отказов и повысить долговечность. Рассмотрим наиболее эффективные виды концевых выключателей:
Механические
Эта группа является наиболее распространенной и востребованной. Она представляет линейку устройств, входящих в непосредственный контакт с контролируемыми деталями или механизмами. Производится воздействие на чувствительный элемент того или иного типа:
Примечательно, что роликовые КВ являются разновидностью кнопочных конструкций, поскольку ролик либо непосредственно воздействует на кнопку, либо выполняет ее функции, отличаясь только вектором контакта с исполнительным механизмом — на кнопку надо нажимать, а ролик реагирует на воздействие по касательной.
Механические конструкции чаще всего встречаются на производстве, в бытовой технике, мебели, в автомобилях, лифтах и прочих технических устройствах. Они надежны, долговечны, прочны. Помимо обычных КВ, выпускаемых в стандартном типоразмере, существуют микровыключатели. Они рассчитаны на малый управляющий ток и обладают небольшими габаритами. Используются в мебели и бытовой технике.
Бесконтактные
Бесконтактные КВ созданы для использования в механизмах, где непосредственный контакт с движущимися элементами по каким-либо причинам невозможен. В отличие от механических устройств, бесконтактные модели представляют собой датчики, улавливающие сигнал контрольного участка движущегося элемента. Существует несколько конструкций бесконтактных концевиков, отличающихся принципом действия.
Цены на различные виды концевых выключателей Защитный
Особенности конструкции концевого выключателя с роликом
Конструкция такого типа — это один из вариантов реализации кнопочного типа, только с видоизмененной кнопкой. Установка ролика позволяет значительно расширить функциональные возможности устройства. Если нажатие на кнопку может осуществляться только в осевом направлении, то ролик отреагирует на любое воздействие — осевое или по касательной, главное, чтобы вектор этого воздействия находился в плоскости вращения.
Подпружиненный шток, на котором установлен ролик, является подвижным элементом, на котором установлены две пары контактов — нормально замкнутые и нормально разомкнутые. При нажатии одна пара размыкается, а другая — замыкается. Эту конструкцию принято называть плунжерным типом КВ.
Применяется преимущественно на подъемных механизмах, устройствах с вертикальным перемещением подвижных частей. Для горизонтальных элементов используется ограниченно, только при гарантии точности воздействия и ограниченности усилия.
Существуют рычажные роликовые конструкции. Ролик установлен на поворотном рычаге, который, поворачиваясь, замыкает контактную группу внутри корпуса. Такая конструкция удобна в механизмах, где невозможно точно настроить силу и диапазон контакта с движущимся элементом из-за большой инерции, вибрации, неравномерного движения.
Опасность разрушения подобного устройства при слишком резком или интенсивном контакте значительно меньше, чем при использовании концевого выключателя плунжерного типа. Их принято устанавливать на массивных и габаритных движущихся элементах, обладающих повышенной инерцией — лифтах, эскалаторах, вагонетках, шахтных подъемниках, откатных воротах ангаров и т.п. Иногда подобные конструкции называют путевыми выключателями, поскольку они обладают способностью срабатывать от воздействия подвижных элементов, проезжающих без остановки.
Есть модели КВ с регулируемой длиной рычага. Они допускают изменение длины опоры ролика, что расширяет возможности и сферу применения устройства.
Также существуют конструкции, где рычаг добавлен в качестве дополнительного элемента, увеличивающего безопасность. Если его отвинтить, КВ приобретает вид обычного кнопочного устройства. Большинство микровыключателей имеют такую конструкцию.
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:
Цены на модельный ряд концевого выключателя с роликом Schneider
Концевой выключатель с роликом ВП15К21
ВП15К21 — это серия путевых выключателей, предназначенных для промышленного использования. Они рассчитаны на эксплуатацию в следующих условиях:
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.
Цены на модельный ряд концевого выключателя с роликом ВП15К21
Монтаж и подключение – пошаговая инструкция
Подключение концевых выключателей механического типа не представляет сложности и ничем не отличается от методики установки стандартного устройства. Выполняется присоединение в разрыв фазы к контактам нужного типа (нормально замкнутым или разомкнутым). Сложность составляет монтаж и настройка КВ, требующая правильного расположения на опорной конструкции.
Необходимо установить корпус прибора так, чтобы ролик оказался в соприкосновении с заданным элементом движущейся детали, но не слишком выдавался вперед, рискуя переломиться. Если движущаяся конструкция отличается большим размером и массой, во время перемещения она способна вибрировать, что надо учесть при настройке положения ролика.
Правильнее для подобных конструкций использовать модели выключателей с регулируемым рычагом, чтобы корректировать положение ролика по месту. Рассмотрим порядок действий при установке КВ на откатные ворота. Для работы понадобятся:
Шаг 1. Отметить крайние положение створки при закрытом и открытом положении ворот. На опорах (направляющих) приварить металлические площадки для установки КВ. Одновременно рекомендуется закрепить металлическую трубу, в которую будет помещен провод.
Шаг 2. Установить створку в крайнее положение и наметить на опорной площадке центры отверстий для болтов. Те же действия выполнить на второй площадке. Просверлить отверстия и закрепить выключатели.
Шаг 3. Отвинтить крышки и подключить провода, предварительно затянутые в трубу с помощью проволоки. Подключить провода к панели управления, проверить работоспособность. Настроить положение выключателей, при необходимости установить дополнительные упоры, обеспечивающие надежное взаимодействие роликов с движущимися створками.
Совет! Окончательную регулировку положения ролика производят путем изменения длины рычага. Рекомендуется избегать крайних положений, при которых ролик может быть сорван. Оптимальный вариант — от максимума до первой трети длины рычага.
Видео – Подключение концевых выключателей
Неполадки и способы их устранения
Конструкция КВ механического типа не представляет сложности, однако, в процессе эксплуатации иногда случаются неполадки. Обычно они связаны с подгоревшими контактами или ошибками монтажа:
Таблица 2. Распространенные неполадки концевых выключателей механического типа.
| Неисправность | Вероятная причина | Метод устранения |
|---|---|---|
| Пробой выключателя «на землю» или недопустимое снижение сопротивления изоляции | Провод касается корпуса, попадание воды в корпус | Подтянуть винты контактных выходов. высушить выключатель |
| Отсутствие контакта | Подгоревшие или отгоревшие контакты | Зачистить контакты, присоединить отгоревшие контакты заново |
| Разброс точки срабатывания | Люфт в креплении выключателя или всего аппарата | Затянуть винты крепления выключателя или всего аппарата |
Видео – Ремонт концевиков на автоматических воротах
Более подробно об устройстве откатных ворот, читайте в нашей отдельной статье, где мы рассмотрели варианты самостоятельного монтажа, своими руками.
Механические концевые выключатели выполняют несложные, но ответственные задачи. Несработка устройства грозит авариями, разрушением оборудования и травмами для людей, поэтому требования к надежности конструкции отличаются строгостью. Существующие виды КВ демонстрируют надежную и безотказную работу, обеспечивая устойчивое течение технологических процессов или безопасную эксплуатацию оборудования общего назначения.
