Концевой выключатель — устройство прибора и принцип действия

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.

Виды концевых выключателей

Условные обозначения в электрических схемах — расшифровка графических и буквенно-цифровых обозначений

Все концевые выключатели можно разделить на три основные группы:

1. Механические. Срабатывают при механическом воздействии на рычаг или колесико, при этом контакты выключателя размыкаются или замыкаются, подавая или предупредительный сигнал, или же управляющий.
2. Бесконтактные. Это бесконтактная разновидность концевого выключателя, который срабатывает при приближении любого металлического предмета или другого предмета, на который настроена его коммутация.
3. Магнитные. Как видно из, названия это устройство приводится в действие если приблизить к нему на определённое расстояние магнит. Также их называют герконами.

Назначение концевого выключателя

Коммутация электрических цепей переменного тока 220В может осуществляться при помощи концевых выключателей. Действие устройств и их срабатывание обусловлено контактным соприкосновением конечных частей подвижных элементов пневмопривода, состоящие из трубопроводной арматуры двухпозиционного типа. Кроме этого, они могут использоваться в качестве концевых выключателей, выполняющих действие датчика положения в других устройствах, в системах, которые применяются в промышленной автоматике.

Сферы применения

Для каждого вида концевого выключателя свойственно использование в различных сферах деятельности. По применению их можно разделить на:

• Защитные, которые установлены с целью защитить механизм или персонал от непродуманных действий. Например, клетка, спускающая людей в шахту, не начнёт движение пока все двери её не будут закрыты, тем самым обеспечивается безопасность шахтёров.
• Функциональные. Они регулярно включают или отключают освещение или другой электрический механизм. Самый наглядный пример такого устройства известный каждому это включение света в холодильнике при открытии двери.

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:

1. в быту и бытовой технике;
2. в автомобиле и в автомобилестроении;
3. в мебельной продукции;
4. на производстве для решения самых различных задач.

Устройство и работа выключателя КВ-1, КВ-2

Принцип работы устройств КВ-1 (однопозиционного, двухканального), КВ-2 (двухпозиционного, одноканального) линейного перемещения – концевых выключателей заключается в использовании постоянным магнитом печатной платы с двумя герконами, они используются в качестве главных, коммутирующих электрическую цепь – элементов. Кроме платы в корпусе «концевика», устройство концевого выключателя содержит клеммную колодку, в главном (первом) корпусе есть два глухих отверстия, в которых ходит шток, для КВ-02 – 2 штока. На штоке крепиться постоянный магнит, магнитопровод и пружина возвратного действия. Действие штока возвратно-поступательное, с его помощью магнит перемещается и осуществляет замыкание – размыкание контактов.

Рис. №1. Фото конечного выключателя КВ-01, КВ-02.

Рис. №2. Принципиальная электрическая схема концевых выключателей КВ-01, КВ-02.

Рис. №3. Чертеж конечного выключателя КВ-1 с указанием габаритных и установочных размеров КВ-01 и с местоположением в конструкции кабельного ввода.

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.

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.

Концевой выключатель КВ-04

Конструкция КВ-04 (двухпозиционного, одноканального, поворотного) в принципе похожа на предыдущие устройства. В отличие от однопозиционного выключателя она усложнена наличием поворотного рычага, с помощью которого можно регулировать угол поворота оси по ходу и против движения часовой стрелки. Таким образом, осуществляется переключение герконов.

Рис. №4. Чертеж с размерами выключателя КВ-04

Регулировка происходит за счет изменения кулачков, расположенных шайбе, они воздействуют на рычаги, при повороте которых перемещается магнит, переключающий геркон.

Рис.№5. Принципиальная электрическая схема подключения концевого выключателя КВ-04.

Рис. №6. Фото концевой выключатель КВ-04.

Видео об устройстве выключателя

Бесконтактные концевые выключатели

Концевые или как их еще называют путевые, выключатели бывают бесконтактными, они осуществляют работу, основываясь на применении электромагнитных реле, а также на использовании логических элементов, работа происходит без воздействия со стороны движущейся части устройства.

Бесконтактные путевые выключатели подразделяются на два основных типа по принципу действия и влиянию на чувствительный элемент:

1. Механического воздействия.
2. Параметрического воздействия, за счет изменения физических параметров преобразователя.

Параметрические выключатели подразделяются на следующие типы:

1. Индуктивные.
2. Емкостные.
3. Оптические.

Подключение таких устройств происходит на основе использования 2-х и 3-проводной схемы. Питание в случае с 3-проводной схемы приходит по специальному проводу.

Рис. №7. Бесконтактные путевые выключатели (датчики).

К бесконтактным путевым выключателям предъявляются повышенные требования надежности эксплуатации, потому как работать таким устройствам приходится в тяжелых условиях. Расположение этих устройств находится в рабочей зоне машин и агрегатов, где они могут подвергаться влиянию значительных высоких температур, могут попадать под удар и работать под воздействием сильной вибрации. Также могут находиться под влиянием сильного магнитного поля, на них могут действовать различные, в том числе и агрессивные жидкости и загрязнения.

Особенно важным является высокое требование повышенной частоты срабатывания, особенно в условиях использования на сложных технологиях, например, станочные линии, работающие в автоматическом режиме, сложные транспортные системы, металлургия и литейное производство.