Концевой выключатель представляет собой устройство, обеспечивающее корректную работу автоматизированных производственных систем, подающее сигнал на отключение при достижении подвижным элементом одной из конечных точек. Устройства представлены как контактными, так и бесконтактными исполнениями, у каждого из которых – свои уникальные конструктивные особенности и области эксплуатации, требующие подробного изучения и разбора, что позволяет сделать верный выбор.
Концевые выключатели: общее понятие
Главная задача данных элементов – размыкание или замыкание рабочей цепи. В основном устанавливаются они на подвижные механизмы, благодаря чему их движение оказывается возможным исключительно в определенном диапазоне, что обеспечивает безопасность, функциональность, высокую точность управления.
Чувствительные электронные, силовые, механические компоненты выключателя расположены внутри прочного корпуса из металлического сплава или технологичного полимера. Нередко предусмотрены светодиоды, позволяющие обслуживающему персоналу быстро и точно сделать выводы о текущем состоянии выключателя. Для подключения к питанию используются контактные группы, в промышленном исполнении они защищены от внешних воздействий, пыли и влаги, выдерживают перегрузки по току и напряжению.
Функции и области эксплуатации
Электромеханические модули могут включать и выключать обслуживаемое оборудование, изменять режимы его функционирования, задействовать освещение, фиксировать позицию физических объектов. Список наиболее распространенных задач, выполняемых ими, выглядит следующим образом:
- Отключение подачи питания для защиты оборудования и персонала;
- Подсчет объектов;
- Фиксация присутствия объекта в обслуживаемой зоне;
- Фиксация зоны, в пределах которых передвигается объект.
В ситуации, если подвижные компоненты оборудования должны перемещаться исключительно в пределах определенной зоны, нужно правильно настроить функцию отключения питания, если компоненты достигают крайних точек этой области. Сигналом окажется непосредственный контакт объекта с концевым выключателем.
Электромеханические изделия универсальны, подходят для обеспечения корректной работы множества автоматизированных систем промышленной, производственной и других отраслей. Наиболее широкое применение они нашли в следующих сферах:
- Конвейерные упаковочные, производственные линии;
- Организации легкой, пищевой промышленности;
- Погрузочно-разгрузочные машины, лифты, подъемники;
- Предприятия, занимающиеся обработкой металлов, древесины и других материалов.
Концевые выключатели способны эффективно решать как защитные, так и функциональные задачи. Например, в первом случае они не дадут лифту начать движение до тех пор, пока его двери полностью не закроются, во втором – гарантируют стабильность работы производственной линии, надлежащую обработку всех товаров и материалов.
Принцип работы: общая классификация
В соответствии с принципом срабатывания, можно выделить три наиболее широкие категории выключателей:
- Механические, когда чувствительным элементом является ролик, плунжер или другой компонент;
- Бесконтактные, реагирующие на преломление, отражение оптического, лазерного луча;
- Магнитные, фиксирующие колебания магнитного поля.
Независимо от принципа действия, все устройства выполняют одинаковую задачу, отключают, активируют, меняют режим рабочего механизма в ситуации, когда его подвижный элемент достигает заданной позиции.
Механические концевые выключатели: классификация и особенности
Общая схема электромеханического модуля выглядит следующим образом:
- Актуатор, чувствительный элемент, воспринимающий внешнюю нагрузку;
- Устройство, переключающее контакты, устанавливающее их в нужную позицию;
- Контактные группы для подключения линии питания и других систем, необходимых для эффективной, корректной работы.
В непосредственном контакте с контролируемыми объектами всегда находится актуатор. При перемещении он воздействует на переключатель, благодаря чему тот и принимает необходимое в конкретный момент положение, разрывает или замыкает линию питания. В соответствии с типом актуатора, выделяют следующие виды механических модулей:
- Роликовый. На конце рычага закреплен вращающийся ролик, обеспечивающий высокую чувствительность, защищающий механизм от чрезмерных механических нагрузок и износа. На ролике предусмотрена возвратная пружина, благодаря которой он самостоятельно принимает исходную позицию при отсутствии внешнего воздействия. Модифицированный вариант стандартного роликового рычага – регулируемый, высоту и позицию которого можно скорректировать при помощи регулировочного винта, что позволит добиться максимальной плотности контакта, нужного уровня чувствительности, гарантировать точность срабатывания.
- Плунжерный. Плунжер – это, по сути, кнопка, при воздействии на которую происходит срабатывание. Для повышения чувствительности плунжера, фиксации усилия, направленного не только строго на нее, но и, к примеру, по касательной, кнопка может комплектоваться роликом.
- Штоковый. Шток – это рычаг, срабатывающий при боковой механической нагрузке. Ролик не предусмотрен, но увеличенная длина рычага, достигающая в некоторых моделях 10 сантиметров, расширяет контролируемую область, что в некоторых ситуациях критически важно.
- Гибкий штоковый. Вместо жесткого стержня используется гибкий. Для него характерна более высокая чувствительность, а также точная фиксация внешнего воздействия вне зависимости от того, с какой стороны оно направлено.
Бесконтактные концевые выключатели: классификация и применение
Основная особенность бесконтактных модулей – отсутствие подвижных компонентов и механического взаимодействия с контролируемым элементом. Стандартная схема выглядит следующим образом:
- Чувствительный компонент;
- Анализатор сигнала;
- Контактная группа.
Дистанция функционирования модуля может регулироваться с учетом особенностей контролируемого процесса. В плане надежности бесконтактные датчики превосходят классические механические аналоги, что неудивительно, ведь отсутствие подвижных частей упрощает конструкцию, исключает физические нагрузки, ломаться там попросту нечему.
Концевые выключатели данного класса могут фиксировать позицию предметов, считать их, сортировать, разделять и выполнять массу иных задач, соответствующих конкретной эксплуатационной области. Устройство подходит для бытовых систем управления освещения, промышленности. Например, выключатель может отслеживать уровень топлива в резервуаре, по достижении заданной отметки перекрывать его подачу, что автоматизирует наполнение цистерн, баков.
Основные классы бесконтактных датчиков следующие:
- Индуктивные. Они срабатывают, как правило, на металлический объект, попадающий в зону действия, сформированную магнитным полем. В большинстве производственных систем используются именно металлы, что обеспечивает высокий спрос на подобного рода модули.
- Ультразвуковые. Выключатели сформированы миниатюрными излучателями звуков сверхвысокой частоты и их приемниками. Присутствие постороннего объекта между излучателем и приемником, изменение среды – все это приводит к тому, что время распространения звуковой волны изменяется, имеют место значительные отклонения ее частоты, на что и реагирует устройство.
- Оптические выключатели работают по принципу, напоминающему предыдущий, только вместо звуковой волны имеет место генерация светового луча. Устройство сработает как в случае преломления данного луча, указывающего на наличие препятствия, так и его отражения, преломления, говорящего об изменении среды, ее повышенной загазованности, чрезмерной увлажненности.
Магнитные
Магнитные концевые выключатели можно отнести к категории бесконтактных, но все же принято выделять их в отдельный класс. Их второе название – герконы, модули реагируют на присутствие магнитного поля, а их конструкция подразумевает присутствие ряда контактных пар, изготовленных из ферромагнитного сплава. Если в зону действия попадает магнит, устройство срабатывает. Герконы используются, к примеру, в сигнализациях, закрытие двери, на которой предусмотрена магнитная накладка, сразу приводит к активации охранной системы или дополнительных блокирующих механизмов. Благодаря бесконтактному принципу действия, прочному герметичному корпусу герконы максимально надежны, механический износ отсутствует.
Правила выбора
Главное правило при подборе концевого выключателя – его полное соответствие конкретным эксплуатационным условиям. Если предполагается установка в производственном цехе и, тем более, под открытым небом, необходимы исполнения, индексы защиты которых соответствуют стандартам IP54 или даже IP65, что обеспечивает защиту не только от водяных брызг, но даже от полного погружения под воду.
Также принимается во внимание тип питания. Многие модели выключателей могут выполнять свои задачи даже без отдельной линии питания, что необходимо для ряда производственных линий и объектов. Питание необходимо только для модулей, укомплектованных светодиодными индикаторами.