Koncový spínač je elektromechanické zařízení široce používané v automatizačních systémech k určení přítomnosti předmětu v operační oblasti.

Princip činnosti koncového spínače je založen na mechanickém působení na akční člen. Když se pohybuje, elektrický obvod je uzavřen nebo otevřen.

Účel koncových spínačů

Zařízení umožňuje přepínat provozní režimy zařízení, vypínat části systémů, zapínat osvětlení a sledovat polohu jakýchkoliv objektů.

Funkce, které mohou být také vykonávány různými typy koncových spínačů:

  • detekce objektů;
  • počítání počtu položek;
  • určení zóny pohybu objektu;
  • Zařízení pro deaktivaci energie pro ochranné účely;
  • ovládání krajních poloh při pohybu.

Pokud mají pohyblivé části zařízení omezený rozsah pohybu, je nutné zajistit vypnutí motoru při dosažení krajních poloh. Koncový spínač je umístěn tak, aby se pohyblivý prvek při dosažení daného bodu zaručeně dotkl svého aktuátoru. V tomto případě se spustí koncový spínač, proud se vypne a pohyb se zastaví.

Chcete-li připojit koncový spínač, musíte najít požadovaný kontaktní bod a nainstalovat samotný snímač tak, aby operace probíhala přesně tam. Zde změna polohy snímače během instalace poskytuje přesnější nastavení momentu odezvy (posunutí snímače je možné pomocí montážních otvorů nebo změnou místa montáže). Přesnější nastavení je také možné nastavením samotné páky, pokud to umožňuje konstrukce snímače.

V porovnání s velikostí zaznamenávaných objektů a vzdáleností, kterou urazí, je přesnost koncového spínače zlomek procenta. V tomto případě je vzdálenost, kterou urazí vodivá deska od okamžiku, kdy nedojde k žádnému kontaktu, do okamžiku, kdy se objeví, zlomek milimetru. Tato vzdálenost určuje přesnost, s jakou senzor dokáže zaregistrovat polohu sledovaného objektu. Může to být 0,5, 0,2 mm nebo i méně. Další výhodou koncového spínače je to, že přesnost provozu (stejně jako povaha interakce při kontaktu) může být konfigurována (regulována) pomocí různých typů akčních členů.

Oblasti použití koncových spínačů

Koncové spínače se používají jako senzory v různých automatizačních systémech. Jsou potřeba v následujících odvětvích:

  • stavba obráběcích strojů: všechny druhy dřevoobráběcích a kovoobráběcích zařízení, lisy, speciální zařízení;
  • balicí systémy, technologické linky;
  • nakládací a vykládací zařízení: jeřáby, zvedací zařízení, transportní pásy;
  • lehký a potravinářský průmysl;
  • doprava: automobilová, železniční, letecká technika.

V jakékoli oblasti slouží použití koncových spínačů jednomu ze dvou účelů: buď k ochraně zařízení před neoprávněným přístupem, nebo k automatické aktivaci (deaktivaci) konkrétních funkcí zařízení.

Konstrukce a typy elektromechanických koncových spínačů

Hlavní funkční prvky koncových spínačů:

  • pohon;
  • kontaktní spínací zařízení;
  • terminály.

Pohon přímo interaguje s vnějšími předměty a následně svým pohybem s kontaktním spínacím zařízením, což vede k uzavření nebo otevření elektrického obvodu.

ČTĚTE VÍCE
Který plyn má nejlepší elektrickou sílu?

Existuje několik typů koncových spínačů v závislosti na typu pohonu. Existují tlačítkové, pákové a tyčové pohony. Stupně ochrany jsou různé a odrážejí se ve značení: v řadě Meyertec začínají čísla výrobků pro koncové spínače s IP-54 písmeny MTB4-MS a IP-65 písmeny MTB4-LZ.

Pohony koncových spínačů Meyertec se vracejí do své původní polohy ihned poté, co předmět přestane být v kontaktu s akčním členem.

Je možný lineární pohyb pohonu nebo rotace.

Běžné je použití koncových spínačů normálně zavřených a normálně otevřených typů. Koncové spínače Meyertec používají kontakty NO+NC.

Typy aktorů koncových spínačů

Válcová páka

Pro snížení aktivační síly a tření a snížení opotřebení pohonu je páka vybavena válečkem, který se při kontaktu otáčí kolem své osy. Válec je vyroben z kovu nebo polymeru. Páka je opatřena pružinou, po odeznění vnějšího vlivu se vrátí do původního stavu.

Co je nastavitelné válečkové rameno

Nastavitelná válečková páka je aktuátor s proměnnou délkou, který umožňuje přesné nastavení spínače pro lepší kontakt s ovládanými předměty. Jedná se o pohyblivé zařízení s válečkem, který lze pomocí speciálního šroubu upevnit v různých polohách.

Zaoblený píst: konstrukční prvky

Pohon je tlačítkového typu bez páky a aktivuje se přímým tlakem na tlačítko. Ovladač je vyroben ve formě vyčnívajícího prvku se zaoblenou horní částí, což umožňuje zvětšit kontaktní plochu a zajistit provoz i při mírném vychýlení předmětu z pohybu směrem k tlačítku.

Válcový píst

Účelem koncových spínačů tohoto typu je zajistit aktivaci v případech, kdy se vnější předmět pohybuje nejen přímo k aktuátoru, ale například i po kruhu. V jádru se jedná o tlačítkový pohon vybavený na konci válečkem.

Tyčová páka (tyč)

Ke spouštění dochází v důsledku laterálního působení. Tyčová páka funguje na stejném principu jako válečková páka, liší se však velikostí a podle toho i bez válečku. Délka může dosáhnout 10 centimetrů.

Pružná tyč

Princip činnosti je podobný jako u tyčové páky, ale aktivuje se při vystavení tlaku z jakékoli strany.

Vlastnosti koncových spínačů

Koncové spínače jsou široce používané a jsou praktickým a relativně levným řešením pro vytváření automatizačních systémů.

Vlastnosti koncových spínačů:

  • vysoká přesnost – snímač lze instalovat s přesností odpovídající vzdálenosti, o kterou se pohon posune před spuštěním;
  • opakovatelnost – po aktivaci se pohon vrátí do své původní polohy a je zcela připraven k opakování pracovního cyklu;
  • schopnost pracovat v nepříznivých podmínkách;
  • nespotřebovává elektřinu – zařízení je mechanický spínač a jednoduše uzavírá nebo otevírá okruh bez spotřeby elektřiny, nicméně některé typy zařízení mohou mít indikaci LED, která spotřebovává malé množství energie;
  • snadnost instalace.
ČTĚTE VÍCE
Co se stane, když je oběhové čerpadlo špatně připojeno?

Mezi nevýhody koncových spínačů patří omezení rychlostí, při kterých se interakce provádí, a také nutnost fyzického kontaktu s ovládaným objektem, což zvyšuje zátěž zařízení a negativně ovlivňuje jeho životnost.

Při výběru koncového spínače byste měli věnovat pozornost následujícím faktorům:

  • stupeň ochrany proti prachu a vlhkosti v závislosti na výrobních podmínkách (katalog Meyertec obsahuje koncové spínače s IP54 a IP65);
  • materiály těla (kovové nebo plastové);
  • rozměry a snadná instalace;
  • ovládaný objekt.

Chcete-li objasnit všechny tyto vlastnosti a získat podrobné rady, zavolejte nám nebo použijte formulář „Zeptejte se“.

Způsob ovládání elektrického pohonu k zastavení mechanismu jedním koncovým spínačem

Vynález se týká elektrotechniky. Technický výsledek spočívá ve zjednodušení návrhu, zkrácení doby instalace a uvedení do provozu. Technického výsledku je dosaženo díky tomu, že je použit pouze jeden koncový spínač, který určuje začátek dorazu, což umožňuje podle navrhovaného zákona o změně rychlosti pohybu mechanismu rychle změnit konečný bod zastavení o změna hodnoty vzdálenosti zadané v ovládacím zařízení mezi koncovým spínačem, který určuje začátek dorazu, a bodovým konečným dorazem. Zákon změny rychlosti generovaný řídicím zařízením zajišťuje brzdění elektrického pohonu z aktuální počáteční rychlosti na nulu v minimálním čase. Pokud potřebujete změnit vzdálenost, což je zadaný segment dráhy mechanismu při zastavení, musíte nastavit novou hodnotu větší, než je hodnota určená vzorcem: . Algoritmus k tomu zkontroluje danou hodnotu a pokud je menší než vypočtená pomocí výše uvedeného vzorce, vezme se její hodnota určená výše uvedeným vzorcem, jinak se bere rovna dané hodnotě. 3 nemocný.

Vynález se týká oblasti automatizace mechanismů pomocí elektrického pohonu a lze jej využít k efektivnímu řízení zastavení mechanismů při použití jednoho koncového spínače ve zpomalovací sekci před zastavením.

Je známý způsob ovládání zastavení mechanismu s elektrickým pohonem pomocí dvou koncových spínačů, z nichž jeden dává signál pro předběžné zpomalení na sníženou rychlost a druhý pro konečné zastavení [1].

Nevýhodou tohoto technického řešení je nedostatek podmínek pro minimalizaci doby zastavení, vzhledem k tomu, že se nepředpokládá změna brzdného zákona v závislosti na hodnotě počáteční zastavovací rychlosti VH a dále není zamýšleno použití maximální povolené rychlosti zpomalení. V důsledku toho není dosaženo maximálního možného výkonu hnaného mechanismu.

Technicky nejblíže navrhovanému vynálezu je způsob ovládání elektrického pohonu k zastavení mechanismu se dvěma koncovými spínači [2], podle kterého se určuje délka dráhy mechanismu k dorazu a mění se zákon rychlosti v průběhu proces zastavení je zaveden po dráze mezi koncovými spínači předběžného zpomalení a koncovými spínači konečného zastavení, nastaveným řídicím zařízením podle navrhovaného zákona, ve kterém signál k zabrzdění mechanismu není odeslán okamžitě po aktivaci koncového spínače před zpomalením , ale po určité době, v závislosti na různých fyzikálních faktorech procesu.

ČTĚTE VÍCE
Co je lepší, infračervená vyhřívaná podlaha nebo elektrický?

Technickým cílem navrhovaného vynálezu je odstranit koncový spínač koncového dorazu ze systému za účelem zjednodušení konstrukce, snížení počtu komponent a minimalizace doby instalace a uvedení do provozu. Řešení tohoto problému spočívá v použití nových funkčních a vypočtených závislostí implementovaných řídicím zařízením, ve kterých je specifikována vzdálenost od koncového spínače, který určuje začátek dorazu až do bodu úplného zastavení mechanismu.

Je navržen způsob ovládání elektrického pohonu pro zastavení mechanismu pomocí koncového spínače, který určuje začátek zastavení na předem určeném úseku dráhy, pomocí ovládacího zařízení, které nastavuje zákon změny rychlosti, zajišťující zpomalení el. jeďte na daném úseku cesty z počáteční rychlosti podle výrazu:

– aktuální čas, počítaný od okamžiku aktivace koncového spínače, který určuje začátek procesu zastavení;

– rychlost mechanismu na začátku procesu zastavení, určená aktuálními provozními podmínkami mechanismu, známá z výsledků aktuálních měření rychlosti mechanismu;

– maximální přípustná rychlost zpomalení známá z konstrukčních prvků mechanismu a jeho elektrického pohonu,

– doba, po kterou mechanismus pokračuje v činnosti po aktivaci koncového spínače začátku zastavení před začátkem brzdění, vyznačující se tím, že vzdálenost mezi koncovým spínačem, který určuje začátek zastavení, a bodem zastavení mechanismu je určeno podle výrazu:

– vzdálenost mezi koncovým spínačem, který určuje začátek zastavení, a konečným bodem zastavení, což je určený úsek dráhy mechanismu při zastavení;

– maximální možná rychlost mechanismu na začátku procesu zastavení, nastavená z provozních podmínek mechanismu.

V tomto případě je v zákoně změny rychlosti generované řídicím zařízením hodnota parametru určena jako:

Obrázek 1 ukazuje funkční schéma zastavovacího zařízení.

Obrázek 2 ukazuje zákon pro nastavení rychlosti při zastavení v minimálním čase.

Obrázek 3 ukazuje provozní algoritmus řídicího zařízení.

Známý systém se vyznačuje tím, že určuje zákon pro změnu rychlosti pohybu mechanismu, ve kterém se používají dva koncové spínače: předběžné zpomalení a konečné zastavení, umístěné v určité vzdálenosti od sebe, a proces brzdění se provádí podle předem stanoveného zákona tak, že v okamžiku, kdy mechanismus dosáhne druhého koncového spínače, budou jeho otáčky blízké nule.

Rozdílem mezi implementací navrženého způsobu ovládání je absence druhého koncového spínače ve zpomalovacím úseku, který umožňuje podle navrhovaného zákona o změně rychlosti pohybu mechanismu rychle změnit místo konečného zastavení změnou hodnota S uvedená v ovládacím zařízeníT.

ČTĚTE VÍCE
Jak správně umístit postel v jednopokojovém bytě?

Funkční schéma zařízení, které implementuje navržený způsob zastavení, je na obr. 1. Obvod obsahuje řídicí zařízení 1 sestávající z digitálního zařízení pro generování příkazu 2 brzdné rychlosti a digitálního zařízení pro nastavení konstantních parametrů 3, jehož výstupy jsou připojeny na vstupy digitálního zařízení pro generování příkazu 2 brzdné rychlosti. Výstupní signál digitálního zařízení pro generování příkazu rychlosti 2 (V(t), připojeného k řídicímu zdvihu frekvenčního měniče 4, který napájí motor 5. Výstupy digitálního snímače rychlosti 6 a koncového spínače D1 začátek dorazu 7 je připojen ke vstupům digitálního zařízení pro generování příkazu 2 brzdící rychlosti.

Zákon pro změnu referenční rychlosti v čase V(t) během brzdění, poskytovaný řídicím zařízením 1, je uveden na obr.2. Podle navrženého algoritmu znázorněného na obr. 3 je vytvořen zákon pro změnu referenční rychlosti znázorněný na obr. 2. Obr. Tento algoritmus zajišťuje brzdění elektrického pohonu z aktuální počáteční rychlosti VH na nulu v co nejkratším čase. To zohledňuje omezení rychlosti zpomalení а3.

Vzdálenost ST od koncového spínače, který určuje začátek zastávky, k bodu konečného zastavení, musí být číselně rovna brzdné dráze, definované jako časový integrál aktuální rychlosti V(t)n číselně rovný ploše mezi grafem rychlosti a časová osa. Současně jsou v zákoně o změně referenční rychlosti zohledněna následující omezení: rychlost V(t) by se při brzdění neměla zvyšovat a míra zpomalení by neměla překročit maximální hodnotu a3.

Vezmeme-li v úvahu uvedená omezení, pro dosažení minimální doby brzdění musí zákon změny rychlosti sestávat ze dvou částí (obr. 2). V první sekci je rychlostní povel konstantní a ve druhé sekci rychlostní povel klesá s maximální povolenou mírou zpomalení a3. Dráha ujetá ve druhém úseku je číselně rovna ploše mezi grafem nastavení rychlosti V(t) a časovou osou a je vypočtena výrazem

podle toho je dráha ujetá v prvním úseku rovna

a čas na dokončení první části

Jakákoli odchylka zákona změny referenční rychlosti směrem k jejímu poklesu povede k prodloužení doby zastavení, protože brzdná dráha, číselně rovnající se oblasti mezi grafem rychlosti a časovou osou, musí zůstat stejná. Na druhou stranu, jakékoli zvýšení referenční rychlosti je nemožné kvůli omezením na ni uloženým a rychlosti zpomalení. K zastavení podle navrhovaného zákona pro stanovení rychlosti tak dochází v co nejkratším čase s ohledem na stávající omezení.

Ovládací zařízení zastavení podle navrhovaného způsobu pracuje následovně. Nejprve se podle provozního algoritmu ovládacího zařízení 1 (obr. 3) určí aktuální doba brzdění t, počítaná od okamžiku aktivace koncového spínače D.1, definující začátek zastávky. Pokud koncový spínač D1, který určuje začátek zastávky, se ještě nespustil (D1=0), pak se počáteční rychlost zpomalení rovná aktuální rychlosti VH=V(t) a nezačne se počítat doba brzdění, tzn. t=0. Pokud koncový spínač D1, definující začátek zastávky, byla spuštěna (D1 ≠ 0), pak podle výrazu

ČTĚTE VÍCE
Je možné použít vápenopískovou cihlu do sklepa?

vypočítá se doba pohybu mechanismu rychlostí VH, načež podle výrazu

V opačném případě se aktuální čas prodlouží o diskrétní interval Dále se řídicí zařízení 1, které vypočítává zákon změny referenční rychlosti, přesune do dalšího cyklu činnosti.

Pokud je potřeba změnit vzdálenost mezi koncovým spínačem, který určuje začátek dorazu a koncovým dorazem, což je určený úsek dráhy mechanismu při zastavení, pak je nutné nastavit novou hodnotu větší, než je stanovena podle vzorce

Algoritmus (obr. 3) k tomu zkontroluje danou hodnotu a pokud je menší než vypočtená podle výše uvedeného vzorce, vezme se její hodnota určená výše uvedeným vzorcem, v opačném případě se vezme rovna zadané hodnotě.

Zdůrazňujeme, že je možné rychle změnit bod zastavení mechanismu bez změny umístění koncového spínače, který určuje začátek zpomalování, v případě absence koncového spínače koncového zastavení.

1. Margolin Sh.M. Přesné zastavování elektrických pohonů, Moskva, Energoatomizdat, 1984, s. 104).

2. Patent na vynález č. 2741337, BI-3-25, 01.2021.

Způsob ovládání elektrického pohonu pro zastavení mechanismu pomocí koncového spínače, který určuje začátek zastavení na předem určeném úseku dráhy, pomocí ovládacího zařízení, které nastavuje zákon změny rychlosti, zajišťující zpomalení elektrického pohonu na daný úsek cesty od počáteční rychlosti podle výrazu:

– aktuální čas, počítaný od okamžiku aktivace koncového spínače, který určuje začátek procesu zastavení;

– rychlost mechanismu na začátku procesu zastavení, určená aktuálními provozními podmínkami mechanismu, známá z výsledků aktuálních měření rychlosti mechanismu;

– maximální přípustná míra zpomalení známá z konstrukčních prvků mechanismu a jeho elektrického pohonu;

– doba, po kterou mechanismus pokračuje v činnosti po spuštění koncového spínače začátku zastavení před začátkem brzdění,

vyznačující se tím, že vzdálenost mezi koncovým spínačem, který určuje začátek zastavení, a bodem zastavení mechanismu je určena podle výrazu:

– vzdálenost mezi koncovým spínačem, který určuje začátek zastavení, a koncovým bodem zastavení, což je určený úsek dráhy mechanismu při zastavení;

– maximální možná rychlost mechanismu na začátku zastavovacího procesu, nastavená z provozních podmínek mechanismu, přičemž v zákoně změn rychlosti generované řídicím zařízením je hodnota parametru t1 počítáno jako