Концевой выключатель: устройство прибора и принцип действия

Виды беспроводных выключателей

Сенсорный беспроводной выключатель

Беспроводные выключатели для света классифицируются по нескольким параметрам.

По способу управления существуют модели:

с контролем системы освещения механическими кнопками;
с сенсорным управлением: коммутация осуществляется пальцами, человеческое тело изменяет электростатическое поле конденсатора, что запускает коммутационную схему; сенсорные модели рассчитаны на 100 тыс. циклов;
с двухкнопочным пультом ДУ: на выключатель после удерживания кнопки в течение 0,1-1 сек подаются цифровые сигналы, одна кнопка предназначена для включения и регулировки яркости, вторая – для отключения и понижения интенсивности света;
с Wi-Fi-датчиками: принцип работы – появление импульса после команды с удаленного устройства, частота сигнала составляет 2,4-5 ГГц.

Также классификация производится:

По количеству каналов в системе. Дистанционный прибор может управлять от 1 до 8 группами светильников вне зависимости от количества лампочек. Многоканальный гаджет позволяет регулировать освещение в квартире или доме, но запоминает адрес «своего» битрейта, т.е. пульта.
По наличию диммера. Плавная регулировка в бюджетных моделях отсутствует. Умные выключатели с диммерами могут отключать и активировать лампочки, регулировать интенсивность и яркость светового потока.

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.

Установка концевиков дверей Лада Гранта

Зажигание света при открытии двери и запуск сигнализации производится при помощи кнопок-накладок. Часто они не подключаются на заводе, поэтому владельцам Гранта концевики дверей необходимо подсоединять самостоятельно.

При аккуратной работе время замены составит пару часов. Проводить подключение нужно для каждой двери по отдельности.

Зачем нужна установка концевиков дверей Лада Гранта?

Проблема заключается в наличии детали только на водительской двери. Производители не подсоединяют остальные элементы к системе. Поэтому подключение концевиков дверей Лада Гранта следует проводить самому или обратиться в СТО. Первый вариант позволит сэкономить и средства, и личное время.

При нахождении одной детали на водительской двери загораться свет будет только при ее открытии. Пассажиры вынуждены садиться в авто в кромешной тьме. Также, отсутствующий в Лада Гранта концевик двери, находящейся сзади, может послужить причиной ограбления. Что не будет приятно ни одному водителю.

Как выполняется для Лада Гранта установка концевиков дверей своими руками?

Чтобы провести монтаж необходимо провести разбор замка, снять блокирующую скобу. Для полного обустройства Лада Гранта концевики дверей легко подсоединяются. Прокладывать провод от блока предохранителей уже не нужно. Работа осуществляется по такой схеме:

1. Снятие замка и защитной скобы.

2. Открытие заглушки разъема и вставка клемм.

3. Подключение проводов от блока управления и концевиков.

4. Вывод концевиков и закрытие их заглушками.

Подводка проводов выполнена производителем, поэтому такая схема подключения концевиков дверей Лада Гранта довольно проста. А справиться с работой сможет даже новичок. Многие выполняют монтаж без снятия замка. Но так работа только усложняется.

Кроме того, важна и правильности установки. Любой концевик двери Гранта полярность подключения, которого является отрицательной, присоединяется к красно/зеленому проводу. Все переходы выполняются к водительской двери. Разобраться в подключении за приборной панелью сложно. А при проведении работы нужно обеспечить защиту проводов.

Классификация оборудования

Поплавковые датчики могут самостоятельно осуществлять контроль над уровнем жидкости или подавать сигнал в схему контроля. По этому принципу их можно разделить на две большие группы: механические и электрические.

Механические устройства

К механическим относятся самые разнообразные поплавковые клапаны уровня воды в баке. Принцип их действия состоит в том, что поплавок соединён с рычагом, при изменении уровня жидкости поплавок перемещает вверх или вниз этот рычаг, а он, в свою очередь, воздействует на клапан, который и перекрывает (открывает) подачу воды. Такие клапаны можно увидеть в сливных бачках унитазов. Их очень удобно использовать там, где нужно постоянно добавлять воду из центральной системы водоснабжения.

Механические датчики обладают рядом преимуществ:

простота конструкции;
компактность;
безопасность;
автономность — не требуют никаких источников электроэнергии;
надёжность;
дешевизна;
лёгкость установки и настройки.

Но у этих датчиков есть один существенный недостаток: они могут контролировать только один (верхний) уровень, который зависит от места монтажа, и регулировать его, если и можно, то в очень небольших пределах. В продаже такой клапан может называться «кран поплавковый для ёмкостей».

Электрические датчики

Электрический датчик уровня жидкости (поплавковый), отличается от механического тем, что сам он воду не перекрывает. Поплавок, перемещаясь при изменении количества жидкости, воздействует на электрические контакты, которые включены в схему управления. На основании этих сигналов автоматическая система контроля принимает решение о необходимости тех или иных действий. В простейшем случае такой датчик имеет поплавок. Этот поплавок воздействует на контакт, через который происходит включение насоса.

В качестве контактов чаще всего применяют герконы. Геркон — это стеклянная герметичная колба с контактами внутри. Переключение этих контактов происходит под действием магнитного поля. Герконы имеют миниатюрные размеры и легко размещаются внутри тонкой трубки из немагнитного материала (пластик, алюминий). По трубке под действием жидкости свободно перемещается поплавок с магнитом, при приближении которого контакты срабатывают. Вся эта система устанавливается вертикально в резервуар. Меняя положение геркона внутри трубки, можно регулировать момент срабатывания автоматики.

Если нужно следить за верхним уровнем в резервуаре, то датчик устанавливают вверху. Как только уровень опустится ниже установленного, контакт замкнётся, насос включится. Вода начнёт прибавляться, и когда уровень воды дойдёт до верхнего предела, поплавок вернётся в исходное состояние, и насос отключится. Однако на практике такую схему применять нельзя. Дело в том, что датчик срабатывает при малейшем изменении уровня, вслед за этим включается насос, уровень поднимается, и насос отключается. Если расход воды из ёмкости меньше, чем подача, возникает ситуация, когда насос постоянно включается и отключается, при этом он быстро перегревается и выходит из строя.

Поэтому датчики уровня воды для управления насосом работают иначе. В ёмкости располагают минимум два контакта. Один отвечает за верхний уровень, он отключает насос. Второй определяет положение нижнего уровня, при достижении которого насос включается. Таким образом, значительно сокращается число пусков, что обеспечивает надёжную работу всей системы. Если разница уровней небольшая, то удобно использовать трубку с двумя герконами внутри и один поплавок, который их коммутирует. При разнице больше метра применяют два отдельных датчика, установленных на требуемых высотах.

Несмотря на более сложную конструкцию и необходимость схемы управления, электрические поплавковые датчики позволяют полностью автоматизировать процесс управления уровнем жидкости.

Если через такие датчики подключить лампочки, то их можно использовать для визуального контроля количества жидкости в резервуаре.

Диаграмма — замыкание — контакт

Диаграммы замыкания контактов вычерчиваются для всех электрических приборов и аппаратов, имеющих контактные системы, которые настраиваются и работают в зависимости от протекания технологического процесса или устанавливаемого режима.

Диаграммы замыкания контактов вычерчиваются с целью фиксации как момента, так и длительности замыкания контактов, что в свою очередь определяет выбранный порядок работы схемы.

Диаграммы замыкания контактов пакетных ключей составляются согласно каталогам и заводским инструкциям.

Диаграммы замыкания контактов вычерчиваются для всех пневматических приборов, аппаратов и устройств с дискретным выходом, имеющих настроечные элементы, настраиваемые в зависимости от установленного режима.

Диаграммы замыкания контактов приборов-датчиков с дискретным выходом, переключателей, концевых выключателей, реле времени, многоцепных аппаратов ( например, КЭП) и других устройств вычерчивается применительно к моменту достижения технологического значения заданного Показателя, принудительного воздействия технологического оборудования и подачи командного имоульса устройства времени.

Диаграммы замыкания контактов путевых выключателей составляются на основании принятой схемы их работы и вычерчиваются по образцу, показанному на риб.

Диаграммы замыкания контактов конечных выключателей составляются на основании их работы и функционального назначения.

Диаграммы замыкания контактов универсальных переключателей управления составляются согласно каталогам и заводским инструкциям в соответствии с выбранной схемой их работы и вычерчиваются по образцу, показанному на рис. 5.19, а, где указываются номера секций, номера контактов, положение рукоятки ( в градусах), замыкания ( X) контактов при различных положениях рукоятки переключателя.

Проверка диаграммы замыкания контактов производится наладчиками.

Имеет симметричную диаграмму замыкания контактов роторной цепи для обоих направлений движения.

Перед оформлением диаграммы замыкания контактов следует установить наличие требуемого устройства, аппарата, прибора с необходимой комбинацией замыкания контактов в соответствии с требованиями разработанной схемы автоматизации. Это особенно относится к многоцепным коммутирующим устройствам — ключам, переключателям. Каталожные схему и диаграмму ( рис. 5.17) сравнивают с разработанной схемой с целью определения возможности применения данного изделия. Затем эту диаграмму используют в проектной документации как поясняющий материал, для чего его оформляют применительно к принятым решениям этой документацией.

Источник

Бесконтактные концевые переключатели

Путевые выключатели выпускаются в бесконтактных модификациях, которые включают электромагнитные реле и базируются на применении логических элементов. В движущихся частях прибора необходимость отсутствует.

Конструкция бесконтактных приборов содержит следующие компоненты:

чувствительный элемент;
элемент, обрабатывающий сигнал;
силовой ключ.

Бесконтактные концевые выключатели классифицируют по способу функционирования и воздействию на чувствительный элемент:

Механическое влияние.
Параметрическое влияние, при котором меняются физические качества преобразователя.

В свою очередь параметрические устройства делят на четыре типа:

Индуктивные.
Емкостные.
Оптические.
Ультразвуковые.

Емкостные датчики

Работа емкостных датчиков осуществляется за счет контактирования с телом человека. Как только прибор фиксирует человеческое тело, появляется электрическая емкость, запускает контур вибратора, задающий временные параметры. По мере приближения человека к переключателю повышается емкостный объем и снижается частота, образуемая мультивибратором. В результате преодоления определенного частотного порога происходит отключение прибора.

В качестве чувствительного элемента выступает пластика, имеющаяся на конденсаторе. Пластинка подключена к вибратору. На выходе мультивибратор соединяется с преобразователем напряжения и частоты. Кроме того, вибратор соединяется с компаратором, выступающим пороговым элементом.

Индуктивные датчики

Датчики этой разновидности производят с намагниченным или металлическим сердечником. Индуктивные устройства создают разнонаправленные электрическим импульсы, зависящие от приближения или удаления человека.

Как только уровень напряжения становится выше допустимого уровня, на обмотке датчика подключается триггер, открывающий ключ.

Оптические датчики

Оптические устройства оснащены инфракрасными диодами и фототранзисторами. Световой диод функционирует даже с помехами, возникающими под влиянием естественного света. Прибор отражает световые потоки или прерывает их (объект должен находиться между датчиком и источником света).

Ультразвуковые датчики

Устройства этого типа содержат кварцевые звуковые излучатели. Внутри содержится приемник, настроенный на заданную частоту. В пустом помещении период возврата и амплитуда сигнала неизменны.

При наличии движущегося объекта меняется характер распространения звуковых волн. Прибор фиксирует полученные изменения, что дает возможность правильно управлять источниками света в помещении.

Устройство и принцип действия

Индуктивный датчик LJ12A3-4-Z/BX (D-12мм) Индукционные датчики положения, помимо электронного компаратора, содержат в своем составе следующие обязательные компоненты:

стальной корпус с разъемом для соединительного шнура;
встроенный чувствительный элемент, регистрирующий на изменения магнитного поля, выполнен в виде стального сердечника с катушкой;
исполнительный релейный модуль;
индикатор активации на светодиоде.

Конструкции различных моделей датчиков металла могут иметь некоторые отличия. Они не влияют на сам индукционный датчик, принцип работы его от этого не меняется.

Внутреннее строение индуктивного датчика перемещения

В соответствии с устройством прибора суть его работы описывается следующим образом:

перемещение металлической части контролируемого объекта приводит к изменению индуктивности чувствительного элемента датчика;
отклонение объясняется искажением его магнитного поля, следствием которого является изменение параметров электрической схемы и ее активация (светодиод загорается);
после этого срабатывает электронный модуль и посылает сигнал на исполнительное устройство;
при поступлении импульса о превышении перемещением допустимого предела выходной (релейный) узел отключает контролируемое оборудование от сети.

https://youtube.com/watch?v=qb1mP3DDBa8

Кто выпускает концевые выключатели

Выпускают такие датчики многие фирмы. В их ряду есть признанные лидеры. Среди них немецкая компания Sick, как основной производитель подобной продукции высокого качества. Компания Autonics поставляет на рынок концевые бесконтактные выключатели индуктивного и емкостного типов.

Бесконтактные датчики высокого качества выпускает российская компания «ТЕКО». Они отличаются сверхвысокой герметичностью (IP 68). Работают эти концевики в самых опасных средах, включая взрывоопасные, доступны разные методы монтажа.

Популярностью пользуются конечные выключатели украинского производителя «Промфактор». Здесь выпускают выключатели и переключатели концевые ВП, ПП, ВУ. Гарантия, при условии соблюдения всех эксплуатационных правил, составляет 3 года.

Практические примеры реализации индуктивных датчиков

На практике конструкции индуктивных датчиков могут быть реализованы по-разному. Самое простое исполнение и включение у двухпроводного одинарного датчика, который контролирует наличие металлических предметов в своей зоне чувствительности. Такие устройства часто делаются на основе Ш-образного сердечника, но это непринципиальный момент. Подобное исполнение проще в производстве.

При изменении сопротивления катушки меняется ток в цепи и падение напряжения на нагрузке. Эти изменения можно зафиксировать. Проблема в том, что сопротивление нагрузки становится критичным. Если оно слишком большое, то изменения тока при появлении металлического предмета будут относительно небольшими. Это снижает чувствительность и помехоустойчивость системы. Если оно мало, то ток в цепи будет велик, потребуется более стойкий датчик.

Поэтому существуют конструкции, у которых схема измерения встроена в корпус датчика. Генератор формирует импульсы, которые питают катушку индуктивности. При достижении определенного уровня срабатывает триггер, перебрасываясь из состояния 0 в 1 или обратно. Буферный усилитель усиливает сигнал по мощности и (или) напряжению, зажигает (гасит) светодиод и выдает дискретный сигнал для внешней схемы.

Выходной сигнал может формироваться:

посредством электромагнитного или твердотельного реле – уровень напряжения нуля или единицы;
«сухой контакт» электромагнитного реле;
открытым коллектором транзистора (структуры n-p-n или p-n-p).

В этом случае для подключения датчика потребуется три провода:

питание;
общий провод (0 вольт);
сигнальный провод.

Такие датчики могут питаться и от постоянного напряжения. Импульсы на индуктивность у них формируются посредством внутреннего генератора.

Для контроля положения используются дифференциальные датчики. Если контролируемый объект находится симметрично относительно обеих катушек, ток через них одинаков. При смещении в сторону поля любой обмотки происходит разбаланс, суммарный ток перестает быть равным нулю, что может быть зафиксировано индикатором со стрелкой посередине шкалы. По индикатору можно определить как величину смещения, так и его направление. Вместо стрелочного прибора можно применить схему управления, которая при получении информации об изменении положения выдаст сигнал, примет меры по выравниванию объекта, внесет коррективы в технологический процесс и т.п.

Датчики, выполненные по принципу линейно-регулируемых дифференциальных трансформаторов, выпускаются в виде законченных конструкций, представляющих собой каркас с первичной и вторичными обмотками и штоком, перемещающимся внутри (он бывает подпружиненным). Наружу выведены провода для подачи сигнала с генератора и съёма ЭДС со вторичных обмоток. К штоку механическим путём может быть присоединен контролируемый объект. Он может быть изготовлен и из диэлектрика – для измерения имеет значение лишь положение штока.

Несмотря на определенные врожденные недостатки, индуктивный датчик закрывает многие направления, связанные с бесконтактным определением предметов в пространстве. Несмотря на постоянное развитие технологий, такой тип устройств в обозримом будущем не уйдет с рынка измерительных устройств, ведь его действие основано на фундаментальных законах физики.

Что такое датчик Холла: принцип работы, устройство и способы проверки на работоспособность

Что такое герконовый датчик и где он применяется?

Что такое тензодатчик, типы тензометрических датчиков, схема подключения и их применение

Что такое индуктивность, в чём измеряется, основные формулы

Что такое трансформатор: устройство, принцип работы и назначение

Что такое электромагнитное реле, их виды и принцип работы

Устройство конечных выключателей

Конструкция любого такого устройства состоит из:

Корпуса. Он может быть выполнен из диэлектрического или токопроводящего материала, в зависимости от исполнения. Подвижной части с помощью воздействия, на которую происходит нажатие на контактную группу. Отсутствует подвижной механизм в герконах и бесконтактных концевых аппаратах. 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:

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

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.

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

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.

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.

Принцип работы

Принцип действия индуктивного датчика заключается в способности электромагнитного поля изменять свои параметры, в зависимости от значения магнитной проводимости на пути протекания потока. В основе его работы лежит классический вариант катушки, намотанной на сердечник.

Рис. 2. Магнитное поле в состоянии покоя

При протекании электрического тока I по виткам этой катушки генерируется магнитное поле (см. рисунок 2), результирующий вектор магнитной индукции B которого определяется по правилу Правой руки. При движении магнитного поля по сердечнику, ферромагнитный материал обеспечивает максимальную пропускную способность. Но, как только линии магнитной индукции попадают в воздушное пространство, магнитная проводимость существенно ухудшается и часть поля рассеивается.

Рис. 3. Магнитное поле при введении объекта срабатывания

При внесении в область действия поля индуктивного датчика объекта срабатывания (рисунок 3), изготовленного из металла, напряженность линий индукции резко изменяется. В результате чего усиливается поток и меняется его значение, а это, в свою очередь, приводит к изменению электрической величины в цепи катушки за счет явления взаимоиндукции. На практике этот сигнал слишком мал, поэтому для расширения предела измерения индуктивного датчика в их схему включается усилитель.