Gränslägesbrytare: vad är det, märkning + anslutningsregler

Nästan alla automatiserade system innehåller en enhet som en gränslägesbrytare, som är ansvarig för att stänga av dem när den rörliga delen når en viss punkt. I belysningsstyrningssystem används gränslägesbrytare som sensorer. När programmerade omständigheter uppstår genererar de en signal.

Vi kommer att berätta allt om det funktionella syftet och typerna av gränslägesbrytare. Artikeln vi presenterade beskriver praktiskt testade kopplingsscheman och listar anslutningsregler. Funktioner för märkning ges och råd om urval ges.

Vad är gränslägesbrytare?

Gränslägesbrytare är elektriska enheter utformade för att öppna och stänga en fungerande krets. De är monterade på rörliga mekanismer för att begränsa deras rörelse inom specificerade gränser. Funktionerna som dessa enheter utför är identiska med en standardbrytare.

Fyllningen av gränslägesbrytarna är innesluten i ett hållbart hölje, oftast metall. Alla dess element är optimerade för enkel fästning och enkel orientering i rymden.

Ljusa, olikfärgade lysdioder låter dig styra strömförsörjningen och sensorsvaret. Två par kontakter, som oftast finns i gränslägesbrytaren, gör det möjligt att övervaka tillståndet för dess anslutning.

Om signalen inte följs av en signalretur när paret är stängt, indikerar detta ett fel i kabeln som leder till strömbrytaren. Efter att sensorn har utlösts är det möjligt att använda ett öppet par kontakter för att skicka signalen.

Känsliga sensorer är grunden i läckageskyddssystem. När vattnet de är designade att upptäcka detekteras signalerar enheterna inte bara en förestående nödsituation i ljud och färg, utan blockerar också driften av de system genom vilka vatten transporteras.

Klassificering efter handlingsprincip

Det finns tre huvudgrupper av gränslägesbrytare: mekaniska, beröringsfria, magnetiska. Huvudfunktionen för alla dessa enheter är att automatiskt koppla bort arbetsmekanismen i det ögonblick dess rörliga del når det inställda läget. Dessa omkopplare tjänar inte bara till att öppna en krets utan också för att ansluta den.

Driften av kretsen i ändsensorerna koordineras på två sätt: genom direkt verkan på de rörliga kontakterna och genom positionsstyrning av dem. I det första fallet kallas de kontakt, i det andra - icke-kontakt. Ett exempel på kontaktgränslägesbrytare är sensorer som ansvarar för att stänga bildörrar.

Bilden visar designen av en gränslägesbrytare av spårtyp. Dess huvudkomponenter är: lock (1), bas (2), kontakter (3), rulle (4), spak (5), tätningslist (6), trådinföring (7)

Sensorer av denna typ kan inte bara slå på och av mekanismer, utan också fastställa positionen för objektet som övervakas. Dessa inkluderar flottörbrytare, samt sensorer som bestämmer bränslenivån.Signalen för deras funktion är en förändring i motståndet som motsvarar en viss nivå av vätska.

Nackdelen med kontaktsensorer i närvaro av mekaniska rörliga delar är en relativt kort livslängd på grund av ineffektivt skydd mot fukt och damm. Fördelen är enkel design, installation och drift. Kontaktlösa brytare är mycket mer tillförlitligt skyddade från yttre påverkan. Deras resurs är också längre.

Gränslägesbrytare av mekanisk typ

Styrningen av gränslägesbrytare av denna typ kan vara rulle eller spak. De utlöses så snart manövermekanismen i form av ett hjul, knapp eller spak utsätts för mekanisk påverkan.

I det här fallet ändras kontakternas position - de kan stängas eller öppnas. Processen åtföljs av en signal - kontroll eller varning.

Oftast har gränslägesbrytare två kontakter - öppen och stängd. Det finns ensidiga enheter, men de är sällsynta. I alla fall finns det kontakter i varje fall, och ett arbetsdiagram med deras nummer visas på panelen.

Utformningen av rull-VC ger möjlighet att stänga av genom att trycka på manöverdonet på en knapp i form av en liten stång. Eftersom den är ansluten till dynamiska kontakter, öppnas matningskretsen i kontaktögonblicket.

Skillnaden mellan spakbrytare är att deras rörliga kontakter är anslutna till en liten spak med hjälp av en stång eller en stång. Åtgärden inträffar när ställdonet trycker på denna spak.

Bilden visar en mekanisk gränslägesmikrobrytare KW4-3Z-3 med en tryckstav. Den skiljer sig från standarden i arbetselementets slag.Den används i CNC-maskiner och 3D-skrivare

Förutom standardändenheter finns det mikrobrytare. De fungerar på samma princip, men deras justering under installationen kräver större precision på grund av det lilla slaget. För att öka arbetsslaget tillgriper de en sådan teknik som att inkludera ett mellanelement i kretsen - en spak med en rulle.

Denna typ av switchar används både i produktionen och hemma. Ett stort antal styrenheter används i hisskonstruktionen.

Bland dem finns en omkopplare i form av en sensor som begränsar hissens minsta och maximala höjd, signalerar ett repbrott, ger en signal för att öppna dörren och utför många andra åtgärder. Det finns mikrobrytare på dörrarna till många lägenheter som tänder ljuset i rummet när det öppnas.

I bilar ingår sådana mekaniska ändsensorer i larm- och belysningskretsar. Deras egenskap är närvaron av en ingång med en positiv potential kopplad till den. Huset är minuspolen, pressad mot ett metallelement på bilkarossen som är fritt från färg.

Detta element är anslutet till fordonets jord med en kabel. Huvudvillkoret är att strömbrytaren inte ska komma i kontakt med en våt yta. Anslut ändsensorerna när du installerar ett billarm med hjälp av ett diagram. Deras utgångar kan installeras både på dörrarna och i interiören på belysningsarmaturer.

För att slå på den när dörren öppnas, och stänga av den när den stängs, utförs en kortslutning till positiv. Om det finns belysning av innertaket och dörrarna används ett block av gränslägesbrytare, som utför olika funktioner. Som ett resultat av att blocket utlöses blockeras viktiga sensorer när man försöker öppna låsen.

Funktioner hos kontaktlösa gränslägesbrytare

En av varianterna av gränslägesbrytare är deras beröringsfria modifiering (BVK). Kommunikationen mellan enheterna är konfigurerad att utlösas när ett specifikt objekt kommer in i känslighetszonen.

Dessa gränslägesbrytare är anpassade till ett specifikt material och en given storlek. Så snart ett objekt med sådana parametrar kommer in i den känsliga zonen, omvandlas amplituden för generatorsvängningarna

Det finns inga rörliga delar i själva enheten, och det finns ingen mekanisk kontakt mellan föremålet för påverkan och strömbrytarelementet som är konfigurerat för det.

BVK består av följande delar:

• känsligt element;
• strömbrytaren;
• komponent som analyserar signalen.

Avståndet vid vilket enheten börjar fungera ställs in baserat på modifieringen av sensorn och processens krav. Uteslutandet av både rörliga och gnidande element ökar avsevärt tillförlitligheten hos dessa enheter.

Kontaktlösa sensorer, eller närhetssensorer som de också kallas, har omfattande funktionalitet. Det finns två kategorier - omkopplare och lägesgivare.

BVK:s första uppgift är att detektera ett objekts position. Dessutom utför sensorn räkning, positionering, separering och sortering av objekt. Den kan styra hastighet, rörelse, beräkna rotationsvinkel, korrigera snedställning och utföra många andra åtgärder.

Hemma närhetsbrytare än så länge används de främst i belysningsstyrningsorganisationer. Dock inom området systemdesign "Smart hem" det har en mycket större omfattning och mycket fler framtidsutsikter.

Känsliga anordningar används inom industrin, inom transportindustrin, som en del av automatiseringen och vid oljeraffinering. Baserat på principen att detektera närmar sig objekt, särskiljs BKV mellan induktiv, kapacitiv, optisk och ultraljud.

Induktiva närhetssensorer

De är inställda på material både metalliska och amorfa. Bland de som reagerar på metall finns magnetiska och ferromagnetiska alternativ. Inuti sensorn finns en kärna - metall eller magnetiserad.

Switchen kan ta emot ström med ett brett spektrum av spänningsvärden - från 10V vid likström, växelström - från 264 V. Utsignalen skapas vid 0,2 A vid likström och 0,5 A vid växelström

Om vi ​​beskriver utformningen av en sådan sensor mer detaljerat, består den av en omvandlare som inkluderar en kopparspole placerad i en ferritkopp. Dess funktioner inkluderar omdirigering av vektorn av elektromagnetiska linjer till den främre delen av omkopplaren.

Oscillatorn i kretsen kan vara antingen med ett fast negativt motstånd eller någon annan typ. De magnetiska fältlinjerna är orienterade vinkelrätt mot riktningen för strömmen som flyter genom varven på den magnetiserade kärnan.

Växelkraftsfältet orsakas av växelspänningen vid kärningångarna. Nästa viktiga komponent är signalkonditioneraren, som skapar hysteres och styrsignalens verkansområde. Den inkluderar en triggerkontrollerad detektor.

Diagrammet visar en induktiv rörelseomkopplare i funktion. Dess huvudelement är en induktor som drivs av en generator

Nyckeln till driften av en induktiv gränslägesbrytare är de förändringar som sker när ett föremål närmar sig eller rör sig bort. Så snart spänningströskeln överskrider det tillåtna värdet aktiveras sensorn genom att koppla in en trigger som öppnar nyckeln.

Kapacitiva närhetsgränslägesbrytare

Efter att objektet visas startas vibratorkretsen för den kapacitiva enheten och tidsparametrar ställs in. När objektet närmar sig sensorn ökar kapaciteten hos den senare, och frekvensen som genereras av multivibratorn minskar.

Så snart frekvenströskeln överskrids stängs enheten av. Många modeller arbetar efter denna princip. rörelsesensorer, stänga av och tända glödlamporna när ett föremål detekteras i känslighetszonen.

Blockschemat för en kapacitiv sensor liknar en induktiv enhet: båda modellerna innehåller en generator och en detektor.

Funktionsprincipen för en gränsbrytare av kapacitiv typ är baserad på att ändra kapacitansen hos det mottagande elementet - kondensatorn. I sådana sensorer börjar omkopplingsoperationen när dielektriska och metallföremål kommer in i deras fält

Förutom generatorn som genererar det elektriska fältet innehåller deras design sådana grundläggande delar som en demodulator. Den fungerar som en omvandlare av amplituden för högfrekventa svängningar med en samtidig spänningsändring. Nästa viktiga komponent är triggern, som är ansvarig för en viss signalnivå, omkoppling och hysteresberoende.

För att öka insignalen till ett inställt värde ingår en förstärkare i den kapacitiva omkopplarkretsen. LED-indikatorn övervakar enhetens inställningar och funktion.

Ett element som en förening skyddar omkopplaren från fukt och fasta partiklar. En plast- eller mässingskropp skyddar allt inuti den från mekanisk skada. Satsen innehåller även monteringsutrustning.

Omkopplingselementet i denna enhet är placerat på en kondensator och är en platta som samverkar med en vibrator. Tröskelelementets roll utförs av en komparator ansluten till vibratorn. Den senare är i sin tur kopplad till en frekvens- och spänningsomvandlare.

Kapacitiva gränslägesbrytare reagerar på fasta material, pulverformiga, flytande, både elektriskt ledande och icke-ledande

Skillnaden mellan kapacitiva modeller och induktiva är att de förstnämnda reagerar på luftfuktighet och förändringar i densitet. De senare är okänsliga för sådana influenser.

Ultraljudsomkopplardesign

Utformningen av ultraljudsgränslägesbrytare ger förekomsten av kvartsljudsändare som bildar pulsade vågor med en längd på 100 - 500 kHz och en mottagare vars inställningar motsvarar en viss frekvens.

När ljudvågornas amplitud förändras som ett resultat av manövrar av ett rörligt föremål, registrerar BVK-mikrobrytaren de nya värdena och, baserat på detta, styr utsignalerna.

Funktionsprincipen för ultraljudssensorer är baserad på förändringen i tid under vilken en ljudvåg färdas från sensorn till det kontrollerade objektet. Detekteringsavståndet för sådana enheter är ganska stort - upp till 10 m. Deras stora fördel är att de kan upptäcka ett föremål av vilken form och färg som helst som reflekterar ljud.

Funktionen av denna ultraljudssensor är baserad på en enkel princip: så snart en signal tas emot på ett av dess ben, får det andra en puls med en längd som är lika med avståndet till objektet

Sådana sensorer används för att detektera föremål med en plan yta som upptar en vinkelrät position i förhållande till detekteringscentrumlinjen.

Felaktigheter i deras arbete kan orsaka:

1. Plötsliga, kraftiga luftströmmar som stärker eller försvagar vågen.
2. Plötslig temperaturförändring. Med en stor mängd värme som avges av ett föremål, ändras hastigheten på de fortplantade vågorna.
3. Avvikelse från vertikalen av vinkeln mellan objektets horisontella plan och sensorns axel. Om detta fel överstiger 10⁰ fungerar inte sensorn.
4. Vinklade konturer av objektet. I det här fallet är dess identifiering mycket svårt.

Vibrationer utbreder sig i fasta, gasformiga, flytande medier och hastigheten beror på relevanta parametrar. Ultraljudssensorer har inga rörliga delar, så det finns inget samband mellan antalet cykler och enhetens livslängd. De kännetecknas av ökat motstånd mot alla typer av yttre påverkan.

Optiska kontaktlösa enheter

BKV av denna typ styr objekt som både blockerar strålning och reflekterar den. När ett föremål kommer in i utrymmet mellan strömbrytaren och ljuskällan, avbryter sensorn ljusutgången. Elementet som är ansvarigt för denna åtgärd kan vara ett relä eller halvledare. Svarsradien sträcker sig upp till 150 m.

Detta är ett foto av en ändsensor av optisk typ. Den bestämmer positionerna för de extrema rörelsepunkterna för rörliga delar i 3D-skrivare och CNC-maskiner

Närhetssensorer fungerar i ett brett temperaturområde - från -60 till +150⁰С. De tål tryck på cirka 500 atm och kan användas i aggressiva miljöer och även under förhållanden med ökad explosionsrisk.

Magnetiska ändsorter

Den här typen av strömbrytare, som även kallas flottörbrytare eller reedströmbrytare, ersätter gradvis mekaniska modeller. Deras kontakter ändrar läge när de befinner sig på ett visst avstånd från magneten. I detta fall skickas en signal till styrkretsen.

Reed-omkopplaren innehåller en eller två kontakter gjorda av ett speciellt material - en ferromagnet. Den magnetiska gränslägesbrytaren är liten till storleken. Den placeras i ett hölje av plast eller glas och monteras i en elektrisk krets vid dess avbrott.

Kontakterna i en sådan omkopplare kan vara öppna, slutna eller omkopplingsbara. I enheter av den första typen stänger kontakten när den utlöses. Normalt stängda kontakter öppnar under liknande omständigheter, och omkopplade kontakter beter sig efter situationen.

Valet av modell beror på specifika omständigheter. Reed-brytare används vid utformningen av skjutgrindar. Med deras hjälp stoppas strukturen när den når ytterläget vid öppning eller stängning.

Vissa flottörmodeller används som en del av ett trygghetslarm vid entrén till ett hus. När dörren är stängd stängs kretsen på grund av magnetfältets påverkan på gränslägesbrytaren. Öppnandet av dörren provocerar magnetens rörelse och öppningen av kontakten, vilket gör att larmet slås på.

När du installerar magneter, ta hänsyn till deras polaritet. Om de installeras felaktigt kommer de inte att utföra sina avsedda funktioner.

Det faktum att det inte finns någon mekanisk kontakt i denna design är dess fördel, vilket ökar livslängden. De kännetecknas av den enklaste strukturen, baserad på interaktionen av magnetiskt styrda kontakter med en konventionell magnet.

Anslutningsregler och detaljer

Även om gränslägesbrytare själva är utformade ganska enkelt, används de i utrustning med komplexa elektriska kretsar. Följaktligen måste deras anslutning utföras av specialister och strikt enligt de schematiska diagrammen, baserat på de tekniska funktionerna.

Låt oss titta på ett exempel på att ansluta en enkel mekanisk omkopplare i en 3D-skrivare. Detta är nödvändigt för att ställa in de extrema koordinaterna för dess vagn. Plug-in gränslägesbrytaren har 3 kontakter - COM, NO, NC. När sensorn är öppen är den första och sista kontakten på +5V. Den andra kontakten (NO) är jordad.

I diagrammet är kontakterna COM (1) och NO (2) i stängt tillstånd, och COM och NC (3) är öppna. När skrivarvagnen når sitt yttersta läge är COM- och NC-kontakterna anslutna och den studsar med 2 mm

Sensorn är ansluten med två ledningar - röd och svart. När enheten avfyras bör du höra ett typiskt klick. Indikatorbrytaren är ansluten på samma sätt, men den har också en tredje tråd - grön.

Dess aktivering indikeras av en tänd lysdiod och ett klick. Dess kontakter på kortet har beteckningar: för den röda ledningen V (+5 V), för svart - G (jord), för grön - S (signal).

Samma bokstäver indikerar kontakterna på den optiska omkopplaren. Det kommer mer exakt att styra vagnens funktion, men kan inte fungera under dammiga förhållanden och solljus.Aktiveringen av det optiska paret åtföljs av införandet av en ljusemitterande diod och sker helt tyst.

Gränslägesbrytare används ofta av möbeltillverkare och installerar dem i garderober. Anslutning görs enligt instruktionerna som medföljer varje modell. Diagrammet visar platsen för fastsättningen av plaststrukturen med nyckeln. För mellandörren måste den installeras så att den inte stör den andra sektionsdörrens korrekta rörelse längs styrningarna.

Diagrammen visar proceduren för anslutning av gränslägesbrytare för skjutdörrar i skjutgarderober (alternativ b) och för slagdörrar (alternativ a)

Om en gränslägesbrytare är installerad för en slagdörr, fixeras den med självgängande skruvar inuti skåpet. När dörren är stängd trycker knappen in, öppnar kretsen och belysningen fungerar inte. När den är öppen släpper dörren knappen och belysningen tänds.

Gränslägesbrytares markeringar

Var och en av dessa omkopplingsanordningar är märkta i enlighet därmed. Genom att dechiffrera den kan du få all information om en specifik modell av gränslägesbrytare. Om det finns en ingång VU222M på den, betyder det att detta är en gränslägesbrytare i VU222-serien. Det rörliga elementet är en moderniserad spak.

Detta blockschema visar symbolen för en gränslägesbrytare avsedd för drift i styrkretsar som drivs från växel- och likström med en maximal spänning på 660V

Låt oss dechiffrera i detalj, till exempel märkningen av VP 15M4221-54U2-omkopplaren. Den är utrustad med ett rörligt aktivt element i serien 15. Den har en dragkontakt och en brytkontakt, utrustad med en påskjutare med rulle.

Skyddsnivån är IP54 på drivsidan, "U" anger klimatversionen och nummer 2 anger placeringskategorin. Produkten överensstämmer med TU U 31.2-25019584-005-2004.

Ledande tillverkare i segmentet

Många företag tillverkar sådana sensorer. Bland dem finns erkända ledare. Bland dem är det tyska företaget Sick, som huvudtillverkare av sådana högkvalitativa produkter. Autonics förser marknaden med kontaktlösa gränslägesbrytare av induktiva och kapacitiva typer.

Högkvalitativa kontaktlösa sensorer tillverkas av det ryska företaget TEKO. De kännetecknas av ultrahög täthet (IP 68). Dessa gränslägesbrytare fungerar i de mest riskfyllda miljöerna, inklusive explosiva miljöer, och olika installationsmetoder finns tillgängliga.

Gränslägesbrytare från den ukrainska tillverkaren Promfactor är populära. Strömställare och gränslägesbrytare VP, PP, VU tillverkas här. Garantin, förutsatt att alla driftregler följs, är 3 år.

Slutsatser och användbar video om ämnet

Video #1. Populärt om gränslägesbrytare:

Video #2. Installera HF på en hemmagjord CNC-maskin:

Syftet med gränslägesbrytare kan vara mycket olika. De används både i komplexa industriella system och i vardagen för att öka vår komfort. Huvudsaken är att de ska anslutas till den elektriska kretsen först efter att spänningen har tagits bort helt.

Skriv gärna kommentarer i blocket nedan. Kanske kommer du att dela information som kommer att vara användbar för webbplatsbesökare. Lämna inlägg med rekommendationer, publicera bilder om ämnet, ställ frågor.