Ändlägesbrytare: vad är det, märkning + regler för anslutning

Nästan alla automatiserade system innehåller en sådan enhet som en ändlägesbrytare, som ansvarar för att stänga av dem när den rörliga delen når en viss punkt. I ljusstyrsystem används ändlägesbrytare som sensorer. När förprogrammerade omständigheter uppstår genererar de en signal.

Vi berättar allt om funktionell användning och varianter av ändlägesbrytare. I den presenterade artikeln beskrivs beprövade installationsscheman, anslutningsregler listas. Märkningens särdrag presenteras, tips om val ges.

Vad är ändlägesbrytare?

Ändlägesbrytare är elektrotekniska enheter avsedda för att bryta och sluta arbetskretsen. De monteras på rörliga mekanismer för att begränsa deras rörelse inom givna gränser. Funktionerna som dessa enheter utför är identiska med en standardbrytare.

Innehållet i ändlägesbrytare är inneslutet i ett robust hölje, oftast av metall. Alla dess element är optimerade för enkel fastsättning och lätt orientering i rymden.

Ljusstarka, flerfärgade lysdioder gör det möjligt att kontrollera strömförsörjning och sensorns aktivering. Två par kontakter, som oftast finns i ändlägesbrytare, möjliggör övervakning av dess anslutningsstatus.

Om signalens överföring inte följs av dess återkomst med ett slutet par, indikerar detta ett fel på kabeln som leder till brytaren. Efter sensorns aktivering kan ett öppet kontakpar användas för signalgenomgång.

Känsliga sensorer är grunden i läckageskyddssystem. När de upptäcker vatten, för vars detektion de är avsedda, larmar enheterna inte bara om en överhängande nödsituation i ljud- och färgläge, utan blockerar också driften av system som transporterar vatten.

Klassificering efter funktionsprincip

Man skiljer på tre huvudgrupper av ändlägesbrytare: mekaniska, beröringsfria, magnetiska. Huvudfunktionen för alla dessa enheter är att automatiskt koppla bort den arbetande mekanismen när den rörliga delen når en angiven position. Dessa brytare används inte bara för att bryta kretsen utan också för att ansluta den.

Arbetet med kretsen i ändlägesgivarna koordineras på två sätt: direkt påverkan på de rörliga kontakterna och positionsstyrning av dem. I det första fallet kallas de kontaktgivare, i det andra - beröringsfria. Ett exempel på kontaktändlägesgivare är givare som ansvarar för stängning av bildörrar.

På bilden visas konstruktionen av en ändlägesbrytare av vägtyp. Dess huvudkomponenter är: lock (1), bas (2), kontakter (3), rulle (4), spak (5), tätningslist (6), kabelingång (7)

Givare av denna typ kan inte bara slå på och stänga av mekanismer, utan även fastställa positionen för kontrollobjektet. Dit hör flottörbrytare, samt givare som bestämmer bränslenivån. Signalen för deras aktivering är en förändring i resistans som motsvarar en viss vätskenivå.

Nackdelen med kontaktgivare är närvaron av mekaniska rörliga delar, relativt kort livslängd på grund av ineffektivt skydd mot fukt och damm. Fördelen är enkel konstruktion, installation och drift. Beröringsfria brytare är betydligt bättre skyddade mot yttre påverkan. Deras livslängd är också längre.

Mekaniska ändlägesbrytare

Styrningen av ändlägesbrytare av denna typ kan vara med rulle eller spak. De aktiveras så snart styrmekanismen i form av ett hjul, en knapp eller en spak utsätts för mekanisk påverkan.

Samtidigt sker en ändring av kontakternas läge – de kan slutas eller öppnas. Processen åtföljs av en signal – styr- eller varningssignal.

Vanligast har ändlägesbrytare två kontakter – en öppen och en sluten. Det finns enkla ändlägesbrytare, men de är sällsynta. I vilket fall som helst finns kontakter i varje hölje, och kretsschemat med deras nummer visas på panelen.

Konstruktionen av rullbrytare förutsätter frånkoppling genom att ställdonet trycker på en knapp i form av en liten stång. Eftersom den är ansluten till dynamiska kontakter, sker öppning av matarkretsen i kontaktögonblicket.

Skillnaden med spakbrytare är att deras rörliga kontakter via en dragstång eller genom en stång är anslutna till en liten spak. Åtgärden sker när ställdonet trycker på denna spak.

På bilden en mekanisk ändlägesmikrobrytare KW4-3Z-3 med tryckplatta. Den skiljer sig från standarden genom arbetselementets slaglängd. Den används i CNC-maskiner, 3D-skrivare.

Förutom standardändlägesbrytare finns det mikroswitchar. De fungerar enligt samma princip, men deras inställning vid montering kräver större precision på grund av det lilla slaget. För att öka arbetsslaget använder man en metod som att inkludera ett mellanelement – en spak med rulle – i kretsen.

Denna typ av brytare används både i industri och i hemmet. I hisskonstruktionen används ett stort antal gränslägesbrytare.

Bland dem finns en brytare i form av en givare som begränsar minsta och maximala höjd för hissens gång, som signalerar vid linbrott, anger dörröppning och utför många andra funktioner. I många lägenheter finns mikroswitchar på dörrarna som tänder ljuset i rummet när dörren öppnas.

I bilar ingår sådana mekaniska ändlägesgivare i larm- och belysningskretsar. Deras kännetecken är att de har en ingång med positiv potential ansluten. Höljet är den minuspol som trycks mot ett metalliskt element på bilkarossen som är fritt från färg.

Detta element är kabelanslutet till bilens chassi. Huvudvillkoret är att brytaren inte får komma i kontakt med en våt yta. Ändlägesgivarna ansluts vid montering av billarm enligt ett schema. Deras utgångar kan installeras både på dörrarna och i kupén på belysningsarmaturer.

För att inkoppling ska ske vid dörröppning och frånkoppling vid stängning, görs en sluten krets till plus. Om det finns takbelysning i kupén och dörrar används ett block av gränslägesbrytare som utför olika funktioner. Genom blockets aktion blockeras viktiga givare vid försök att öppna låsen.

Egenskaper hos beröringsfria ändlägesbrytare

En variant av gränslägesbrytare är deras beröringsfria modifikation (BGB). Enheternas kommunikation är inställd på att aktiveras när ett specifikt objekt hamnar inom känslighetszonen.

Dessa gränslägesbrytare ställs in för specifikt material och given storlek. Så snart ett föremål med dessa parametrar kommer in i känslighetszonen förändras generatorns svängningsamplitud

Det finns inga rörliga delar i själva enheten, och ingen mekanisk kontakt mellan påverkansobjektet och det inställda brytarelementet.

BGB består av följande delar:

• känsligt element;
• kraftbrytare;
• signalanalyskomponent.

Avståndet på vilket enheten börjar verka bestäms utifrån givarens modifikation och processkraven. Frånvaron av både rörliga och slitande ökar dessa enheters tillförlitlighet avsevärt.

Beröringsfria givare, eller närhetsgivare som de också kallas, har omfattande funktionella möjligheter. Det finns två kategorier – brytare och positionsgivare.

Den beröringsfria brytarens första uppgift är att upptäcka föremålets position. Dessutom utför sensorn räkning, positionering, separering, sortering av objekt. Den kan övervaka hastighet, förflyttning, beräkna rotationsvinkel, korrigera snedställning och utföra många andra åtgärder.

I hemmiljö används beröringsfria brytare ännu främst för att organisera ljusstyrning. Men inom området för installation av “Smarta hem” system har de en betydligt större användningsområde och mycket mer framtidsutsikter.

Känsliga instrument används inom industrin, inom transportsektorn, som automationskomponent, inom oljeraffinering. Efter principen för detektering av närmande objekt skiljer man på induktiva, kapacitiva, optiska och ultraljudsberöringsfria brytare.

Induktiva beröringsfria sensorer

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

Brytaren kan få strömförsörjning med stor spridning av spänningsvärden – från 10 V vid likström, växelström – från 264 V. Utgångssignal skapas vid 0,2 A vid likström och 0,5 A vid växelström.

Om man beskriver konstruktionen av en sådan sensor mer i detalj, består den av en omvandlare som inkluderar en kopparspole placerad i en ferritskål. Dess funktion är att omdirigera vektorn för elektromagnetiska linjer till brytarens frontdel.

Oscillatorn i kretsen kan vara både med ett fast negativt motstånd och av vilken annan typ som helst. Magnetfältlinjerna är orienterade vinkelrätt i förhållande till strömriktningen som flyter genom lindningarna på den magnetiserade kärnan.

Det växlande kraftfältet orsakas av växelspänningen på kärnans anslutningar. Nästa viktiga enhet är signalformaren som skapar hysteres och styrsignalens verkningsområde. Den innehåller en detektor som styrs av en trigger.

På schemat visas en induktiv rörelsebrytare i aktion. Huvudelementet är en induktansspole som drivs från en generator.

Nyckelmomentet i funktionen för den induktiva ändbrytaren är de förändringar som sker när ett objekt närmar sig eller avlägsnar sig. Så snart spänningströskeln överskrider det tillåtna värdet aktiveras sensorn genom att ansluta en trigger som öppnar en switch.

Kapacitiva beröringsfria ändbrytare

Efter att objektet har dykt upp startas vibratorkretsen för den kapacitiva enheten och tidsparametrarna ställs in. När objektet närmar sig sensorn ökar den senares kapacitans, och frekvensen som genereras av multivibratorn minskar.

Så snart frekvenströskeln överskrids kommer enheten att stängas av. Många modeller av rörelsesensorer fungerar enligt denna princip, de stänger av och sätter på lampor när de upptäcker ett objekt inom känslighetsområdet.

Strukturschemat för en kapacitiv sensor liknar en induktiv enhet: båda modellerna har en oscillator och en detektor.

Funktionsprincipen för en kapacitiv gränslägesbrytare baseras på förändringen av kapacitansen hos det mottagande elementet - kondensatorn. I sådana sensorer påbörjas omkopplingsoperationen när dielektriska och metalliska objekt kommer in i deras fält.

Förutom den oscillator som genererar ett elektriskt fält, ingår även en demodulator i deras konstruktion. Den fungerar som en omvandlare av amplituden hos högfrekventa svängningar med samtidig spänningsändring. Nästa viktiga komponent är en trigger, som ansvarar för en viss signalnivå, omkoppling och hystereseffekt.

För att höja ingångssignalen till ett inställt värde inkluderas en förstärkare i den kapacitiva brytarens krets. En LED-indikator ansvarar för övervakning av inställning och driften av enheten.

En komponent som kapslingsmassa skyddar brytaren mot fukt och inträngning av fasta partiklar. Ett plasthölje eller mässingshölje skyddar allt inuti från mekaniska skador. Monteringsdetaljer ingår också i satsen.

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

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

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

Uppbyggnad av ultraljudsbrytare

Konstruktionen av ultraljudsgränslägesbrytare inkluderar kvartsljudsändare som genererar pulsade vågor med en längd på 100 – 500 kHz, och en mottagare vars inställningar motsvarar en specifik frekvens.

När amplituden av ljudvågor förändras som ett resultat av rörelser hos ett objekt i rörelse, registrerar mikrobrytaren BVK de nya värdena och styr baserat på detta utgångssignalerna.

Funktionsprincipen för ultraljudssensorer bygger på förändringen av den tid det tar för en ljudvåg att röra sig från sensorn till det övervakade objektet. Avkänningsavståndet för sådana instrument är ganska stort – upp till 10 m. En stor fördel är att de kan upptäcka föremål av alla former och färger som reflekterar ljud.

Funktionen hos denna ultraljudssensor bygger på en enkel princip: så snart en signal kommer till en av dess ben, tar det andra emot en impuls vars längd är lika med avståndet till föremålet.

Sådana sensorer används för att detektera föremål med plana ytor som är vinkelräta mot avkänningslinjen.

Felaktigheter i deras funktion kan orsakas av:

1. Plötsliga kraftiga luftströmmar som förstärker eller försvagar vågen.
2. Plötsliga temperaturförändringar. Vid stor mängd värme som avges från ett föremål ändras vågens hastighet.
3. Avvikelse från vertikalen av vinkeln mellan föremålets horisontalplan och sensoraxeln. Om detta fel överstiger 10° aktiveras inte sensorn.
4. Kantiga konturer hos objektet. I detta fall är det mycket svårt att upptäcka det.

Vibrationer fortplantas i fasta, gasformiga och flytande medier, och hastigheten beror på motsvarande parametrar. Ultraljudssensorer har inga rörliga delar, så det finns inget samband mellan antalet cykler och enhetens livslängd. De har hög motståndskraft mot alla typer av yttre påverkan.

Optiska beröringsfria enheter

BCV (beröringsfri gränslägesbrytare) av denna typ övervakar föremål som både blockerar och reflekterar strålning. När ett objekt kommer mellan brytaren och ljuskällan avbryter sensorn ljusflödet. Elementet som ansvarar för denna åtgärd kan vara relä- eller halvledarbaserat. Reaktionsradien sträcker sig upp till 150 m.

Detta är ett foto av en optisk gränslägesgivare. Den bestämmer ändpunkternas position vid rörelse av rörliga delar i 3D-skrivare och CNC-maskiner.

Närhetssensorer fungerar i ett brett temperaturområde – från -60 till +150°C. De tål tryck upp till cirka 500 atm, kan användas i aggressiva miljöer och även under förhållanden med hög explosionsrisk.

Magnetiska ändlägesvarianter

Denna typ av brytare, som även kallas flottörbrytare eller reedbrytare, ersätter gradvis mekaniska modeller. Deras kontakter ändrar läge när de befinner sig på ett visst avstånd från en magnet. Samtidigt skickas en signal till styrkretsen.

I en reedbrytare finns en eller två kontakter gjorda av ett speciellt material – ferromagnet. Den magnetiska gränslägesbrytaren är kompakt. Den placeras i ett hölje av plast eller glas och monteras i ett elektriskt kretsavbrott.

Kontakterna i en sådan omkopplare kan vara öppna, slutna eller växlande. I enheter av den första typen sluts kontakten vid aktivering. Normalt slutna kontakter öppnas under liknande omständigheter, medan växlande kontakter beter sig efter situationen.

Valet av modell beror på de specifika omständigheterna. Reedkontakter används i konstruktionen av skjutgrindar. Med deras hjälp stoppas anordningen när den når sitt ändläge vid öppning eller stängning.

Vissa flottörmodeller används som en del av ett larmsystem vid ingången till huset. När dörren är stängd är kretsen sluten på grund av magnetfältets påverkan på ändlägesgivaren. En öppnande dörr orsakar magnetens förflyttning och brytning av kontakten, vilket utlöser larmet.

Vid installation av magneter måste deras polaritet beaktas. Vid felaktig installation kommer de inte att utföra sina avsedda funktioner.

Att det inte finns någon mekanisk kontakt i denna konstruktion är en fördel som ökar livslängden. De kännetecknas av den enklaste strukturen, baserad på samverkan mellan magnetiskt styrda kontakter och en vanlig magnet.

Regler och specifikationer för anslutning

Även om ändlägesbrytare i sig är ganska enkelt konstruerade, används de i utrustning med komplexa elektriska kretsar. Därför måste anslutningen utföras av specialister och strikt enligt kretsscheman, baserat på utrustningens egenskaper.

Låt oss titta på ett exempel på anslutning av en enkel mekanisk brytare i en 3D-skrivare. Detta behövs för att ställa in ändlägeskoordinaterna för dess vagn. Den anslutna ändlägesbrytaren har 3 kontakter – COM, NO, NC. I givarens frånkopplade tillstånd är den första och sista kontakten spänningssatta med +5V. Den andra kontakten (NO) är jordad.

I schemat är kontakterna COM (1) och NO (2) slutna, medan COM och NC (3) är öppna. När skrivarvagnen når ändläget ansluts kontakterna COM och NC och den studsar tillbaka 2 mm.

Givaren ansluts med två ledningar – röd och svart. När enheten aktiveras ska ett typiskt klick höras. En indikatorbrytare ansluts på samma sätt, men den har en tredje ledning – grön.

Dess aktivering signaleras av en tänd lysdiod och ett klick. Dess kontakter på kortet har beteckningar: för den röda ledningen V (+5 V), för den svarta – G (jord), för den gröna – S (signal).

Samma bokstäver används för kontakterna på en optisk brytare. Den kommer att styra vagnens rörelse mer exakt, men kan fungera dåligt vid damm och solljus. Aktivering av det optiska paret åtföljs av att en ljusemitterande diod tänds och sker helt tyst.

Ändlägesbrytare används ofta av möbeltillverkare, som installerar dem i skåp med skjutdörrar. Anslutningen görs enligt instruktionerna som medföljer varje modell. På schemat anges monteringsplatsen för plastkonstruktionen med knappen. För mittdörren ska den installeras så att den inte hindrar korrekt förflyttning av den andra dörren i sektionen längs skenorna.

Diagrammen visar anslutningsordningen för ändlägesbrytare för skjutdörrar i skåp (alternativ b) och för slagdörrar (alternativ a)

Vid installation av en ändlägesbrytare för en slagdörr fästs den med självgängande skruvar på insidan av skåpet. I stängt läge trycker dörren på knappen, bryter kretsen och belysningen fungerar inte. I öppet läge släpper dörren knappen och belysningen tänds.

Märkning av ändlägesbrytare

Var och en av dessa kopplingsenheter har en motsvarande märkning. Genom att tolka den kan man få all information om en specifik modell av ändlägesbrytare. Om den har beteckningen VU222M betyder det att det är en ändlägesbrytare i serien VU222. Det rörliga elementet är en moderniserad spak.

Detta blockschema visar den schematiska symbolen för en ändlägesbrytare avsedd för användning i styrkretsar som arbetar med växel- och likström med en maximal spänning på 660 V

Vi tolkar i detalj, som exempel, märkningen på brytaren VP 15M4221-54U2. Den är utrustad med ett rörligt aktivelement i serie 15. Den har en slutande kontakt och en brytande kontakt, utrustad med en tryckare med rulle.

Skyddsnivån är IP54 från drivsidan, 'U' betecknar klimatutförande och siffran 2 anger placeringskategori. Produkten uppfyller TU U 31.2-25019584-005-2004.

Ledande tillverkare i segmentet

Många företag tillverkar sådana sensorer. Bland dem finns erkända ledare. Bland dem det tyska företaget Sick, som en huvudtillverkare av liknande högkvalitativa produkter. Företaget Autonics levererar induktiva och kapacitiva ändlägesbrytare utan kontakt till marknaden.

Beröringsfria sensorer av hög kvalitet tillverkas av det ryska företaget 'TEKO'. De kännetecknas av extremt hög tätning (IP 68). Dessa ändlägesbrytare fungerar i de farligaste miljöerna, inklusive explosiva, och olika monteringsmetoder finns tillgängliga.

Ändlägesbrytare från den ukrainska tillverkaren 'Promfaktor' är populära. Här tillverkas ändlägesbrytare och omkopplare VP, PP, VU. Garantin, under förutsättning att alla driftsregler följs, är 3 år.

Slutsatser och användbar video om ämnet

Video #1. Populärt om ändlägesbrytare:

Video #2. Installation av ändlägesbrytare på en hemmagjord CNC-maskin:

Ändbrytarnas funktion kan vara mycket varierande. De används både i komplexa industriella system och i hemmet för att öka vår komfort. Det viktigaste är att ansluta dem till den elektriska kretsen endast efter att spänningen har kopplats bort helt.

Skriv gärna kommentarer i blocket nedan. Kanske du delar med dig av information som kan vara användbar för besökare på webbplatsen. Lämna inlägg med rekommendationer, publicera foton i ämnet, ställ frågor.