Krajnji prekidač: što je to, označavanje + pravila povezivanja

Gotovo svi automatizirani sustavi sadrže takav uređaj kao što je krajnji prekidač, koji je odgovoran za njihovo isključivanje kada pokretni dio dosegne određenu točku. U sustavima upravljanja rasvjetom krajnji prekidači se koriste kao senzori. Kada nastupe programirani uvjeti, oni generiraju signal.

Objasnit ćemo sve o funkcionalnoj namjeni i vrstama krajnjih prekidača. U članku koji vam predstavljamo opisane su montažne sheme provjerene u praksi, navedena su pravila povezivanja. Prikazane su značajke označavanja, dati su savjeti za odabir.

Što predstavljaju krajnji prekidači?

Krajnji prekidači su elektrotehnički uređaji namijenjeni za otvaranje i zatvaranje radnog kruga. Montiraju se na pokretne mehanizme kako bi ograničili njihovo kretanje unutar zadanih granica. Funkcije koje ovi uređaji obavljaju identične su standardnom prekidaču.

Unutrašnjost krajnjih prekidača smještena je u čvrsto kućište, najčešće metalno. Svi njegovi elementi optimizirani su za jednostavno učvršćivanje i laku orijentaciju u prostoru.

Svijetle LED diode različitih boja omogućuju kontrolu napajanja i aktiviranja senzora. Dva para kontakata, koja se najčešće nalaze u krajnjem prekidaču, omogućuju nadzor stanja njegovog povezivanja.

Ako nakon zatvorenog para prijenos signala ne slijedi njegov povratak, to ukazuje na kvar kabela koji vodi do prekidača. Nakon aktiviranja senzora, za prolaz signala moguće je koristiti otvoreni par kontakata.

Osjetljivi senzori su temelj sustava zaštite od curenja. Kada otkriju vodu, za čije su otkrivanje namijenjeni, uređaji ne samo da signaliziraju približavanje hitne situacije u zvučnom i svjetlosnom načinu, već i blokiraju rad sustava kroz koje se voda prenosi.

Klasifikacija prema principu rada

Izdvajaju se tri glavne grupe krajnjih prekidača: mehanički, beskontaktni, magnetski. Glavna funkcija svih ovih uređaja je automatsko isključivanje radnog mehanizma u trenutku kada njegov pokretni dio dosegne postavljenu poziciju. Ovi prekidači služe ne samo za otvaranje kruga, već i za njegovo zatvaranje.

Rad kruga u graničnim senzorima koordinira se na dva načina: izravnim djelovanjem na pomične kontakte i pozicijskim upravljanjem njima. U prvom slučaju nazivaju se kontaktni, u drugom – beskontaktni. Primjer kontaktnih krajnjih prekidača su senzori koji su odgovorni za zatvaranje automobilskih vrata.

Na fotografiji je prikazana konstrukcijska izvedba krajnjeg prekidača putnog tipa. Njegove glavne komponente su: poklopac (1), baza (2), kontakti (3), valjak (4), poluga (5), brtvena traka (6), uvod kabela (7).

Senzori ove vrste mogu ne samo uključivati i isključivati mehanizme, već i utvrditi položaj predmeta nadzora. U njih spadaju plovni prekidači, kao i senzori koji određuju razinu goriva. Signal za njihovo aktiviranje je promjena otpora koja odgovara određenoj razini tekućine.

Nedostatak kontaktnih senzora je prisutnost mehaničkih pokretnih dijelova, relativno kratak vijek trajanja zbog neučinkovite zaštite od vlage i prašine. Prednost je jednostavna konstrukcija, ugradnja i rad. Znatno pouzdanije zaštićeni od vanjskih utjecaja su beskontaktni prekidači. Njihov resurs je također duži.

Krajnji prekidači mehaničkog tipa

Upravljanje krajnjim prekidačima ove vrste je valjkasto ili polužno. Aktiviraju se čim upravljački mehanizam u obliku kotačića, gumba ili poluge osjeti mehanički utjecaj.

Pritom dolazi do promjene položaja kontakata – oni se mogu zatvoriti ili otvoriti. Proces je popraćen signalom – upravljačkim ili upozoravajućim.

Najčešće krajnji prekidači imaju dva kontakta – otvoreni i zatvoreni. Postoje jednostruki krajnji uređaji, ali se rijetko pojavljuju. U svakom slučaju, kontakti su u kućištu svakog, a radna shema s njihovim brojevima prikazana je na ploči.

Konstrukcijom valjkastih krajnjih prekidača predviđeno je isključivanje pritiskom izvršnog mehanizma na gumb u obliku male šipke. Budući da je povezana s dinamičkim kontaktima, u trenutku dodira dolazi do prekida napojnog kruga.

Razlika polužnih prekidača je u tome što su njihovi pomični kontakti putem vučne šipke ili kroz šipku povezani s malom polugom. Djelovanje se događa kada izvršni mehanizam pritisne tu polužicu.

Na fotografiji je mehanički krajnji mikroprekidač KW4-3Z-3 s pritisnom pločicom. Razlikuje se od standardnog po veličini hoda radnog elementa. Koristi se u CNC strojevima, 3D printerima.

Osim standardnih krajnjih uređaja postoje i mikroprekidači. Rade na istom principu, ali njihovo podešavanje tijekom montaže zahtijeva veću preciznost zbog malog hoda. Kako bi se povećao radni hod, pribjegava se uključivanju srednjeg elementa — poluge s valjkom u sklop.

Ovaj tip prekidača koristi se i u proizvodnji i kod kuće. U konstrukciji dizala upotrijebljen je velik broj krajnjih uređaja.

Među njima su prekidač u obliku senzora koji ograničava minimalnu i maksimalnu visinu hoda dizala, signalizira puknuće užeta, daje signal otvaranja vrata i obavlja još mnogo radnji. Na vratima mnogih stanova nalaze se mikroprekidači koji uključuju svjetlo u sobi prilikom njezina otvaranja.

U automobilima se takvi mehanički krajnji senzori uključuju u sheme signalizacije i osvjetljenja. Njihova je značajka postojanje jednog ulaza s priključenim pozitivnim potencijalom. Kućište je minus stezaljka koja se pritišće na metalni element na karoseriji automobila bez boje.

Taj je element s masom automobila povezan kabelom. Glavni uvjet je da prekidač ne smije dodirivati mokru površinu. Krajnji senzori spajaju se prilikom montaže automobilskog alarma pomoću sheme. Njihovi izlazi mogu se instalirati na vratima i u unutrašnjosti na rasvjetnim tijelima.

Kako bi se uključivanje dogodilo pri otvaranju vrata, a isključivanje pri njihovu zatvaranju, izvodi se kratki spoj na plus. Ako postoji podsvjetljenje stropa kabine i vrata, koristi se blok krajnjih prekidača koji obavlja različite funkcije. Kao rezultat aktivacije bloka, važni senzori se blokiraju pri pokušaju otvaranja brava.

Značajke beskontaktnih krajnjih prekidača

Jedna od varijanti krajnjih prekidača je njihova beskontaktna modifikacija (BVK). Komunikacija uređaja podešena je na aktivaciju kada određeni objekt uđe u zonu osjetljivosti.

Ovi krajnji prekidači podešavaju se na određeni materijal i zadane dimenzije. Čim predmet s takvim parametrima uđe u osjetljivu zonu, mijenja se amplituda oscilacija generatora.

U samom uređaju nema pokretnih dijelova, kao što nema ni mehaničkog kontakta između predmeta djelovanja i na njega podešenog elementa prekidača.

BVK se sastoji od sljedećih dijelova:

• osjetljivog elementa;
• snagovnog ključa;
• komponente koja analizira signal.

Udaljenost na kojoj uređaj počinje djelovati određuje se na temelju modifikacije senzora i zahtjeva procesa. Uklanjanje pokretnih i trljajućih elemenata znatno povećava pouzdanost rada ovih uređaja.

Beskontaktni senzori ili, kako ih još nazivaju, senzori približavanja, imaju široke funkcionalne mogućnosti. Postoje dvije kategorije — prekidači i senzori položaja.

Prvi zadatak BKV-a je otkriti položaj predmeta. Osim toga, senzor obavlja brojanje, pozicioniranje, odvajanje, sortiranje objekata. Može kontrolirati brzinu, kretanje, izračunati kut zakreta, ispraviti iskrivljenje i izvršiti mnoge druge radnje.

U kućanskim uvjetima beskontaktni prekidači se zasad pretežno koriste u organizaciji upravljanja rasvjetom. Međutim, u području uređenja sustava “Pametne kuće” imaju znatno veće područje primjene i mnogo više izgleda.

Osjetljivi uređaji primjenjuju se u industriji, u prometnoj industriji, kao element automatizacije, u preradi nafte. Po načelu otkrivanja približavajućih objekata razlikuju se induktivni, kapacitivni, optički, ultrazvučni BKV.

Induktivni beskontaktni senzori

Oni su podešeni na materijale kako metalne tako i amorfne. Među onima koji reagiraju na metal postoje magnetske, feromagnetske varijante. Unutar senzora nalazi se jezgra — metalna ili magnetizirana.

Prekidač može dobiti napajanje s velikim rasponom napona — od 10 V pri istosmjernoj struji, a izmjeničnoj od 264 V. Stvaranje izlaznog signala događa se pri 0,2 A u slučaju istosmjerne struje i 0,5 A pri izmjeničnoj.

Ako detaljnije opisujemo konstrukciju takvog senzora, ona se sastoji od pretvarača koji uključuje bakrenu zavojnicu smještenu u feritnoj zdjelici. Njegova funkcija uključuje preusmjeravanje vektora elektromagnetskih linija na prednji dio prekidača.

Oscilator u shemi može biti s fiksnim negativnim otporom, kao i bilo kojeg drugog tipa. Linije magnetskog polja orijentirane su okomito na smjer struje koja teče kroz zavoje magnetizirane jezgre.

Izmjenično silno polje uvjetovano je izmjeničnim naponom na ulazima jezgre. Sljedeći važan sklop je oblikovatelj signala koji stvara histerezi i raspon djelovanja upravljačkog signala. U njega ulazi detektor kojeg kontrolira okidač.

Na shemi je prikazan induktivni prekidač kretanja u djelovanju. Njegov glavni element je zavojnica induktiviteta, aktivirana od generatora.

Ključni trenutak funkcioniranja induktivnog krajnjeg prekidača su promjene koje se događaju pri približavanju ili udaljavanju objekta. Čim naponski prag premaši dopuštenu vrijednost, senzor se aktivira spajanjem okidača koji otvara ključ.

Kapacitivni beskontaktni krajnji prekidači

Nakon pojave objekta, krug vibratora kapacitivnog uređaja se pokreće, postavljaju se vremenski parametri. Približavanjem predmeta senzoru raste kapacitet potonjeg, a frekvencija koju proizvodi multivibrator se smanjuje.

Čim se prekorači frekvencijski prag, uređaj će se isključiti. Po tom principu djeluju mnogi modeli senzora pokreta koji isključuju i uključuju žaruljice kada detektiraju objekt u zoni osjetljivosti.

Strukturna shema kapacitivnog senzora ima sličnost s induktivnim uređajem: u oba modela prisutan je generator i detektor.

Princip djelovanja graničnika kapacitivnog tipa temelji se na promjeni kapaciteta prijemnog elementa – kondenzatora. U takvim senzorima sklopna operacija započinje kada u njihovo polje uđu dielektrični i metalni objekti.

Osim generatora koji proizvodi električno polje, u njihovu konstrukciju ulaze i osnovni dijelovi poput demodulatora. On služi kao pretvarač amplitude visokofrekventnih oscilacija uz istovremenu promjenu napona. Sljedeći važan dio je okidač (trigger) koji je odgovoran za određenu razinu signala, preklapanje i histereznu ovisnost.

Za povećanje ulaznog signala do zadane vrijednosti, u sklop kapacitivnog prekidača uključuje se pojačalo. Za nadzor postavki i rada uređaja odgovoran je LED indikator.

Od vlage i prodora čvrstih čestica prekidač štiti element poput kompaunda. Plastično ili mjedeno kućište štiti sve što se nalazi unutar njega od mehaničkih oštećenja. U komplet također ulaze pričvrsni dijelovi.

Preklopni element u ovom uređaju nalazi se na kondenzatoru i predstavlja pločicu koja djeluje s vibratorom. Ulogu graničnog elementa ima komparator spojen na vibrator. Potonji je pak povezan s pretvaračem frekvencije i napona.

Kapacitivni granični prekidači reagiraju na krute materijale, praškaste, tekuće, kako one koji provode električnu struju, tako i one koji ne provode.

Razlika između kapacitivnih i induktivnih modela je u tome što prvi reagiraju na vlažnost zraka i promjenu gustoće. Drugi su neosjetljivi na takve utjecaje.

Uređaj ultrazvučnih prekidača

Konstrukcija ultrazvučnih graničnih prekidača predviđa prisutnost kvarcnih zvučnih emitera koji oblikuju impulsne valove duljine 100 – 500 kHz, i prijemnika čije postavke odgovaraju određenoj frekvenciji.

Pri promjeni amplitude zvučnih valova uslijed manevara pokretnog objekta, mikroprekidač BVK bilježi nove vrijednosti i na temelju toga upravlja izlaznim signalima.

Načelo rada ultrazvučnih senzora temelji se na promjeni vremena potrebnog da zvučni val prijeđe od senzora do kontroliranog objekta. Domet detekcije ovih uređaja prilično je velik – do 10 m. Njihova velika prednost je što mogu otkriti predmet bilo kojeg oblika i boje koji reflektira zvuk.

Funkcioniranje ovog ultrazvučnog senzora temelji se na jednostavnom načelu: čim na jednu njegovu nogu stigne signal, druga prima impuls duljine jednake udaljenosti do predmeta.

Takvi se senzori koriste za otkrivanje predmeta s ravnom površinom koja zauzima okomit položaj u odnosu na središnju liniju detekcije.

Nepreciznosti u njihovom radu mogu uzrokovati:

1. Iznenada nastali snažni zračni tokovi koji pojačavaju ili oslabljuju val.
2. Nagle promjene temperature. Pri velikoj količini topline koju predmet emitira, mijenja se brzina širenja valova.
3. Odstupanje od okomice kuta između vodoravne ravnine predmeta i osi senzora. Ako to odstupanje premaši 10⁰, senzor ne reagira.
4. Uglati obrisi objekta. U tom je slučaju njegovo otkrivanje vrlo otežano.

Oscilacije se šire u čvrstom, plinovitom i tekućem mediju, a brzina ovisi o odgovarajućim parametrima. Ultrazvučni senzori nemaju pokretne dijelove, stoga nema ovisnosti između broja ciklusa i vijeka trajanja uređaja. Odlikuju se povećanom otpornošću na razne vrste vanjskih utjecaja.

Optički beskontaktni uređaji

Granični prekidači ovog tipa kontroliraju predmete koji prekidaju zračenje ili ga reflektiraju. Kada objekt uđe u prostor između prekidača i izvora svjetlosti, senzor prekida svjetlosni tok. Element odgovoran za to djelovanje može biti relejni ili poluvodički. Polumjer reagiranja proteže se do 150 m.

Ovo je fotografija graničnog senzora optičkog tipa. On određuje položaje krajnjih točaka pomicanja pokretnih dijelova u 3D pisačima, CNC strojevima.

Senzori približavanja rade u širokom temperaturnom rasponu – od -60 do +150 °C. Podnose tlak od oko 500 atm, mogu se koristiti u agresivnom okruženju, pa čak i u uvjetima povišene opasnosti od eksplozije.

Magnetske vrste krajnjih prekidača

Ova vrsta prekidača, koje se drugačije nazivaju plovnim prekidačima ili reed prekidačima, postupno istiskuje mehaničke modele. Njihovi kontakti mijenjaju položaj kada se nalaze na određenoj udaljenosti od magneta. Pritom se u upravljački krug šalje signal.

U reed prekidaču nalazi se jedan ili dva kontakta izrađena od posebnog materijala – feromagneta. Magnetski granični prekidač odlikuje se malim dimenzijama. Smješta se u kućište od plastike ili stakla, a u električni krug montira se u njegov prekid.

Kontakti u takvom prekidaču mogu biti otvoreni, zatvoreni, preklopni. U uređajima prvog tipa kontakt se prilikom aktivacije zatvara. Normalno zatvoreni kontakti se otvaraju u sličnim okolnostima, a preklopni se ponašaju prema situaciji.

Odabir modela ovisi o konkretnim okolnostima. Reedski prekidači koriste se u konstrukciji kliznih vrata. Pomoću njih se zaustavlja konstrukcija kada dosegne krajnji položaj pri otvaranju ili zatvaranju.

Neki modeli s plovkom koriste se kao dio sigurnosnog alarma na ulazu u kuću. Kada su vrata zatvorena, strujni krug je zatvoren zbog djelovanja magnetskog polja na krajnji prekidač. Otvaranje vrata uzrokuje pomicanje magneta i otvaranje kontakta, što aktivira alarm.

Prilikom postavljanja magneta treba uzeti u obzir njihov polaritet. Pri nepravilnom postavljanju neće izvršavati svoje funkcije.

Činjenica da u ovoj konstrukciji nema mehaničkog kontakta prednost je koja povećava trajnost. Odlikuju se najjednostavnijom strukturom koja se temelji na međudjelovanju magnetski upravljanih kontakata s običnim magnetom.

Pravila i specifičnosti povezivanja

Iako su sami krajnji prekidači prilično jednostavno konstruirani, koriste se u opremi sa složenim električnim krugovima. Stoga njihovo povezivanje moraju obavljati stručnjaci strogo prema shemama spojeva, na temelju značajki opreme.

Pogledajmo primjer povezivanja jednostavnog mehaničkog prekidača u 3D pisaču. To je potrebno za postavljanje krajnjih koordinata za njegovu kočiju. Priključeni krajnji prekidač ima 3 kontakta – COM, NO, NC. U otvorenom stanju senzora prvi i zadnji kontakt su pod naponom od +5 V. Drugi kontakt (NO) je uzemljen.

Na shemi su kontakti COM (1) i NO (2) u zatvorenom stanju, a COM i NC (3) su otvoreni. Kada kočija pisača dosegne krajnji položaj, kontakti COM i NC se spajaju i dolazi do njezinog odskoka od 2 mm.

Senzor se povezuje pomoću dvije žice – crvene i crne boje. Kada uređaj aktivira, trebao bi se čuti tipičan klik. Indikatorski prekidač povezuje se prema istoj shemi, ali ima i treću žicu – zelenu.

O njegovoj aktivaciji signalizira upaljena LED dioda i klik. Njegovi priključci na pločici imaju oznake: za crvenu žicu V (+5 V), za crnu – G (masa), za zelenu – S (signal).

Istim slovima označeni su priključci i kod optičkog prekidača. On će točnije kontrolirati rad kočije, ali može imati smetnje zbog prašine i sunčeve svjetlosti. Aktivacija optičkog para popraćena je uključivanjem svjetleće diode i odvija se potpuno bešumno.

Krajnji prekidači se široko koriste od strane proizvođača namještaja, ugrađujući ih u klizne ormare. Spajanje se vrši prema uputama koje su priložene uz svaki model. Na shemi je označeno mjesto pričvršćivanja plastične konstrukcije s tipkom. Za srednja vrata potrebno ih je postaviti tako da ne ometaju ispravno kretanje drugih vrata odjeljka po vodilicama.

Na shemama je prikazan redoslijed spajanja krajnjih prekidača za klizna vrata u kliznim ormarima (varijanta b) i za krilna vrata (varijanta a)

U slučaju ugradnje krajnjeg prekidača za krilna vrata, on se pričvršćuje pomoću samoreznih vijaka unutar ormara. U zatvorenom stanju vrata pritišću tipku, otvaraju strujni krug i rasvjeta ne radi. U otvorenom stanju vrata otpuštaju tipku i rasvjeta se uključuje.

Označavanje krajnjih prekidača

Svaki od ovih sklopnih uređaja ima odgovarajuću oznaku. Dešifriranjem iste mogu se dobiti sve informacije o konkretnom modelu krajnjeg prekidača. Ako na njemu stoji oznaka VU222M, to znači da se radi o krajnjem prekidaču serije VU222. Pokretni element je modernizirana poluga.

Na ovoj strukturnoj shemi prikazana je simbolička oznaka krajnjeg prekidača namijenjenog za rad u upravljačkim krugovima koji rade na izmjeničnu i istosmjernu struju s maksimalnim naponom od 660 V

Detaljno ćemo dešifrirati kao primjer oznaku prekidača VP 15M4221-54U2. Opremljen je jednim pokretnim djelatnim elementom serije 15. Ima jedan normalno otvoreni kontakt i jedan normalno zatvoreni kontakt, opremljen potiskivačem s valjkom.

Razina zaštite je IP54 sa strane pogona, 'U' označava klimatsku izvedbu, a broj 2 kategoriju smještaja. Proizvod je u skladu s TU U 31.2-25019584-005-2004.

Vodeći proizvođači u segmentu

Takve prekidače proizvode mnoge tvrtke. Među njima su priznati lideri. Među njima je njemačka tvrtka Sick, kao glavni proizvođač takvih visokokvalitetnih proizvoda. Tvrtka Autonics isporučuje na tržište bezkontaktne krajnje prekidače induktivnog i kapacitivnog tipa.

Bezkontaktne senzore visoke kvalitete proizvodi ruska tvrtka 'TEKO'. Odlikuju se iznimno visokom vodonepropusnošću (IP 68). Ti krajnji prekidači rade u najopasnijim okruženjima, uključujući eksplozivna, a dostupne su različite metode montaže.

Popularnošću se koriste krajnji prekidači ukrajinskog proizvođača 'Promfaktor'. Ovdje se proizvode krajnji prekidači i sklopke VP, PP, VU. Jamstvo, uz poštivanje svih pravila rada, iznosi 3 godine.

Zaključci i koristan video na temu

Video #1. Popularno o krajnjem prekidaču:

Video #2. Ugradnja krajnjeg prekidača na domaći CNC stroj:

Namjena krajnjih prekidača može biti vrlo različita. Koriste se kako u složenim industrijskim sustavima, tako i u kućanstvima za povećanje naše udobnosti. Glavno je da njihovo spajanje na električnu shemu treba izvesti tek nakon potpunog isključenja napona.

Pišite, molim Vas, komentare u bloku ispod. Možda ćete podijeliti informacije koje će biti korisne posjetiteljima stranice. Ostavljajte objave s preporukama, objavljujte fotografije na temu, postavljajte pitanja.