Gala slēdzis: kas tas ir, marķējums + pieslēgšanas noteikumi

Praktiski visas automatizētās sistēmas satur tādu ierīci kā gala slēdzis, kas atbild par to izslēgšanu, kad kustīgā daļa sasniedz noteiktu punktu. Apgaismojuma vadības sistēmās gala slēdžus izmanto kā sensorus. Iestājoties ieprogrammētiem apstākļiem, tie ģenerē signālu.

Mēs pastāstīsim visu par gala izslēgšanas ierīču funkcionālo nozīmi un paveidiem. Mūsu sniegtajā rakstā ir aprakstītas praksē pārbaudītas montāžas shēmas, uzskaitīti pieslēgšanas noteikumi. Ir norādītas marķējuma īpatnības, sniegti padomi izvēlei.

Ko pārstāv gala slēdži?

Gala slēdži ir elektrotehniskas ierīces, kas paredzētas darba ķēdes atvēršanai un aizvēršanai. Tos montē uz kustīgiem mehānismiem, lai ierobežotu to kustību noteiktās robežās. Funkcijas, ko veic šīs ierīces, ir identiskas standarta slēdzim.

Gala slēdžu saturs ir ievietots izturīgā korpusā, visbiežāk metāla. Visi tā elementi ir optimizēti vienkāršai nostiprināšanai un vieglai orientācijai telpā.

Spilgtas, dažādu krāsu gaismas diodes ļauj kontrolēt barošanas padevi un sensora iedarbināšanu. Divi kontaktu pāri, kas visbiežāk ir gala slēdžā, dod iespēju veikt tā pieslēguma stāvokļa kontroli.

Ja pie slēgta pāra pēc signāla nosūtīšanas neseko tā atgriešanās, tas norāda uz kabeļa, kas ved uz slēdzi, bojājumu. Pēc sensora aktivizēšanas signāla pārvadīšanai ir iespējams izmantot atvērtu kontaktu pāri.

Jutīgi sensori ir pamats aizsardzības sistēmās pret noplūdēm. Atklājot ūdeni, kura noteikšanai tie ir paredzēti, ierīces ne tikai signalizē par avārijas situācijas tuvošanos skaņas un krāsu režīmā, bet arī bloķē sistēmu darbību, pa kurām tiek transportēts ūdens.

Klasifikācija pēc darbības principa

Izšķir trīs galvenās gala slēdžu grupas: mehāniskie, bezkontaktu, magnētiskie. Visu šo ierīču galvenā funkcija ir automātiski atvienot strādājošo mehānismu brīdī, kad tā kustīgā daļa sasniedz noteikto pozīciju. Šie slēdži kalpo ne tikai ķēdes atvēršanai, bet arī tās slēgšanai.

Ķēdes darbs gala sensoros tiek koordinēts divos veidos: tiešā iedarbībā uz kustīgajiem kontaktiem un pozicionālā vadībā. Pirmajā gadījumā tos sauc par kontaktu, otrajā — par bezkontakta. Piemērs kontaktu gala slēdžiem ir sensori, kas atbild par automašīnu durvju aizvēršanos.

Fotoattēlā redzama ceļa tipa gala slēdža konstruktīvā izpilde. Tās galvenās sastāvdaļas ir: vāks (1), pamatne (2), kontakti (3), rullītis (4), svira (5), blīvējuma sloksne (6), vada ievads (7)

Šāda veida sensori var ne tikai ieslēgt un izslēgt mehānismus, bet arī noteikt kontroles objekta stāvokli. Pie tiem pieder pludiņa slēdži, kā arī sensori, kas nosaka degvielas līmeni. Signāls to iedarbināšanai ir pretestības izmaiņas, kas atbilst noteiktam šķidruma līmenim.

Kontaktu sensoru trūkums ir mehānisku kustīgu daļu klātbūtne, salīdzinoši īss kalpošanas laiks nepietiekamas aizsardzības dēļ pret mitrumu un putekļiem. Priekšrocība — vienkārša konstrukcija, uzstādīšana un ekspluatācija. Ievērojami drošāk pret ārējo ietekmi aizsargāti ir bezkontakta slēdži. To resurss ir arī ilgāks.

Mehāniskā tipa gala slēdži

Šāda veida gala slēdžu vadība ir rullīšu vai sviras tipa. Tie nostrādā, tiklīdz vadības mehānisms riteņa, pogas vai sviras veidā izjūt mehānisku iedarbību.

Tādējādi notiek kontaktu stāvokļa maiņa — tie var aizvērties vai atvērties. Procesu pavada signāls — vadības vai brīdinājuma.

Visbiežāk gala slēdžiem ir divi kontakti — atvērts un aizvērts. Pastāv vienkāršas gala ierīces, taču tās ir reti sastopamas. Jebkurā gadījumā kontakti ir katrā korpusā, un darba shēma ar to numuriem ir attēlota uz paneļa.

Rullīšu gala slēdžu konstrukcijā ir paredzēta izslēgšana, izpildmehānismam nospiežot pogu neliela stieņa veidā. Tā kā tā ir saistīta ar dinamiskajiem kontaktiem, tad saskares brīdī notiek barošanas ķēdes atvēršana.

Sviras slēdžu atšķirība ir tā, ka to kustīgie kontakti ar stieņa vai sviras palīdzību ir savienoti ar nelielu sviru. Darbība notiek, kad izpildmehānisms nospiež šo sviru.

Fotoattēlā mehāniskais gala mikroslēdzis KW4-3Z-3 ar spiedplāksnīti. Tas atšķiras no standarta ar darba elementa gājiena lielumu. To izmanto CNC darbgaldos, 3D printeros.

Papildus standarta gala ierīcēm pastāv arī mikroslēdži. Tie darbojas pēc tā paša principa, taču to regulēšana montāžas laikā prasa lielāku precizitāti nelielā gājiena dēļ. Lai palielinātu darba gājienu, izmanto tādu paņēmienu kā starpposma elementa — sviras ar rullīti — iekļaušana shēmā.

Šāda veida slēdžus izmanto gan ražošanā, gan mājās. Lifta konstrukcijā ir izmantots liels skaits gala ierīču.

Starp tām ir slēdzis sensora veidā, kas ierobežo lifta minimālo un maksimālo gājiena augstumu, signalizē par troses pārtrūkšanu, dod signālu par durvju atvēršanu un veic vēl daudzas darbības. Uz daudzu dzīvokļu durvīm ir mikroslēdži, kas ieslēdz gaismu telpā, kad tās tiek atvērtas.

Automobiļos šādus mehāniskos gala sensorus iekļauj signalizācijas un apgaismojuma shēmās. To īpatnība ir viena ieeja ar pievienotu pozitīvu potenciālu. Korpuss ir negatīvā spaile, kas tiek piespiesta pie metāla elementa uz automobiļa virsbūves, kas ir brīvs no krāsas.

Šis elements ir savienots ar automobiļa masu ar kabeli. Galvenais nosacījums — slēdzis nedrīkst saskarties ar slapju virsmu. Gala sensorus pieslēdz automobiļa signalizācijas montāžas laikā, izmantojot shēmu. To izejas ir atļauts uzstādīt gan uz durvīm, gan salonā uz apgaismes ierīcēm.

Lai ieslēgšanās notiktu, atverot durvis, bet izslēgšanās — tās aizverot, veic aizslēgšanu uz plusu. Ja ir salona griestu un durvju apgaismojums, izmanto gala slēdžu bloku, kas veic dažādas funkcijas. Bloka darbības rezultātā svarīgi sensori tiek bloķēti, mēģinot atvērt slēdzenes.

Bezkontaktu gala slēdžu īpatnības

Viena no gala slēdžu paveidiem ir to bezkontakta modifikācija (BVK). Ierīču saziņa ir iestatīta tā, lai tās aktivizētos, kad noteikts objekts nonāk jutīguma zonā.

Šie gala slēdži tiek noregulēti uz konkrētu materiālu un noteiktu izmēru. Tiklīdz priekšmets ar šādiem parametriem nonāk jutīguma zonā, mainās ģeneratora svārstību amplitūda.

Pati ierīce nesatur kustīgas daļas, kā arī nav mehāniska kontakta starp iedarbības priekšmetu un uz to noregulēto slēdža elementu.

BVK sastāv no šādām daļām:

• jutīga elementa;
• jaudas slēdža;
• signālu analizējoša komponenta.

Attālums, kurā ierīce sāk darboties, tiek noteikts atkarībā no sensora modifikācijas un procesa prasībām. No tā izslēdzot gan kustīgos, gan berzes elementus, ievērojami paaugstinās šo ierīču darba uzticamība.

Bezkontakta sensori jeb, kā tos vēl sauc, tuvuma sensori, piedāvā plašas funkcionālās iespējas. Pastāv divas kategorijas — slēdži un pozīcijas sensori.

BVC pirmā uzdevums ir noteikt objekta atrašanās vietu. Turklāt sensors veic objektu skaitīšanu, pozicionēšanu, atdalīšanu, šķirošanu. Tas var kontrolēt ātrumu, kustību, aprēķināt pagrieziena leņķi, koriģēt šķībumu un veikt daudzas citas darbības.

Mājsaimniecībā bezkontakta slēdži pašlaik galvenokārt tiek izmantoti apgaismojuma vadības organizēšanā. Tomēr “Viedās mājas” sistēmu iekārtošanas jomā tam ir ievērojami plašāks pielietojuma lauks un daudz lielākas perspektīvas.

Jutīgās ierīces tiek izmantotas rūpniecībā, transporta nozarē, kā automatizācijas elements, naftas pārstrādē. Pēc tuvojošos objektu noteikšanas principa izšķir induktīvos, kapacitīvos, optiskos, ultraskaņas BVC.

Induktīvie bezkontakta sensori

Tie ir noregulēti gan uz metāla, gan uz amorfiem materiāliem. Starp metālu reaģējošajiem ir magnētiskie, feromagnētiskie varianti. Sensora iekšpusē atrodas serdenis — metāla vai magnetizēts.

Slēdzis var saņemt barošanu ar lielu sprieguma vērtību izkliedi — no 10 V pastāvīgā strāvā, maiņstrāvā — no 264 V. Izejas signāls tiek ģenerēts pie 0,2 A pastāvīgās strāvas gadījumā un 0,5 A maiņstrāvas gadījumā.

Ja šāda sensora uzbūvi apraksta sīkāk, tad tā sastāv no pārveidotāja, kas ietver vara spoli, kas novietota ferīta traukā. Tās funkcijā ietilpst elektromagnētisko līniju vektora pārvirzīšana uz slēdža priekšējo daļu.

Oscilators shēmā var būt gan ar fiksētu mīnusa pretestību, gan jebkura cita tipa. Magnētiskā lauka līnijas ir orientētas perpendikulāri attiecībā pret strāvas virzienu, kas plūst caur magnetizētā serdeņa pagriezieniem.

Mainīgais spēka lauks ir radīts ar mainīgu spriegumu uz serdeņa ieejām. Nākamais svarīgais mezgls ir signāla veidotājs, kas rada histerēzi un vadības signāla darbības diapazonu. Tajā ietilpst detektors, kuru kontrolē trigeris.

Shēmā ir attēlots induktīvais kustības slēdzis darbībā. Tā galvenais elements ir induktivitātes spole, ko darbina ģenerators.

Indukcijas galaslēdža darbības galvenais moments ir izmaiņas, kas notiek, objektam tuvojoties vai attālinoties. Tiklīdz sprieguma slieksnis pārsniedz pieļaujamo vērtību, sensors iedarbojas, pieslēdzot trigeri, kas atver slēdzi.

Kapacitīvie bezkontakta gala slēdži

Pēc objekta parādīšanās kapacitīvās ierīces vibratora kontūrs tiek iedarbināts, tiek iestatīti laika parametri. Objektam tuvojoties sensoram, tā kapacitāte palielinās, bet multivibratora radītā frekvence samazinās.

Tiklīdz frekvenču slieksnis ir pārsniegts, ierīce izslēgsies. Pēc šī principa darbojas daudzi kustības sensoru modeļi, kas izslēdz un ieslēdz spuldzes, kad tiek atklāts objekts jutīguma zonā.

Kapacitatīvā sensora strukturālajai shēmai ir līdzība ar induktīvo ierīci: abos modeļos ir ģenerators un detektors.

Kapacitatīvā gala slēdža darbības princips balstās uz uztvērēja elementa — kondensatora kapacitātes izmaiņām. Šādos sensoros komutācijas darbība sākas, kad to laukā nonāk dielektriski un metāliski objekti.

Papildus ģeneratoram, kas rada elektrisko lauku, to konstrukcijā ietilpst tādas pamatdaļas kā demodulators. Tas pilda augstfrekvences svārstību amplitūdas pārveidotāja lomu ar vienlaicīgu sprieguma izmaiņu. Nākamā svarīgā sastāvdaļa ir triggers, kas atbild par noteiktu signāla līmeni, pārslēgšanu un histerēzes atkarību.

Lai paaugstinātu ieejas signālu līdz noteiktajai vērtībai, kapacitatīvā slēdža shēmā tiek iekļauts pastiprinātājs. Par iestatījumu un ierīces darbības kontroli atbild gaismas diodes indikators.

No mitruma un cietu daļiņu iekļūšanas slēdzi aizsargā tāds elements kā kompaunds. Plastmasas vai misiņa korpuss aizsargā visu, kas atrodas tajā iekšā, no mehāniskiem bojājumiem. Komplektā ietilpst arī stiprinājuma detaļas.

Komutācijas elements šajā ierīcē atrodas uz kondensatora un ir plāksnīte, kas mijiedarbojas ar vibratoru. Sliekšņa elementa lomu pilda komparators, kas savienots ar vibratoru. Pēdējais savukārt ir savienots ar frekvences un sprieguma pārveidotāju.

Kapacitatīvie gala slēdži reaģē uz cietiem materiāliem, pulverveida, šķidriem, gan elektriski vadošiem, gan nevadošiem.

Atšķirība starp kapacitatīvajiem un induktīvajiem modeļiem ir tā, ka pirmie reaģē uz gaisa mitrumu un blīvuma izmaiņām. Otrie — pret šādām ietekmēm ir nejutīgi.

Ultraskaņas slēdžu uzbūve

Ultraskaņas gala slēdžu konstrukcijā ir paredzēti kvarca skaņas izstarotāji, kas veido impulsa viļņus ar garumu 100 – 500 kHz, un uztvērējs, kura iestatījumi atbilst noteiktai frekvencei.

Mainoties skaņas viļņu amplitūdai kustīga objekta manevru rezultātā, mikroslēdzis BVK fiksē jaunās vērtības un uz to pamata kontrolē izejas signālus.

Ultraskaņas sensoru darbības princips balstās uz laika izmaiņām, kas nepieciešamas skaņas vilnim, lai pārvietotos no sensora uz kontrolējamo objektu. Šādu ierīču noteikšanas attālums ir diezgan liels — līdz 10 m. To lielā priekšrocība ir tā, ka tās var noteikt jebkuras formas un krāsas objektu, kas atstaro skaņu.

Šī ultraskaņas sensora darbība balstās uz vienkāršu principu: tiklīdz uz vienu tā kāju nonāk signāls, otra saņem impulsu, kura garums ir vienāds ar attālumu līdz objektam.

Šādus sensorus izmanto, lai noteiktu objektus ar plakanu virsmu, kas atrodas perpendikulārā stāvoklī attiecībā pret noteikšanas viduslīniju.

Neprecizitātes to darbībā var izraisīt:

1. Pēkšņi radušās lieljaudas gaisa plūsmas, kas pastiprina vai vājina vilni.
2. Krasas temperatūras režīma izmaiņas. Ja objekts izstaro lielu siltuma daudzumu, mainās izplatīto viļņu ātrums.
3. Leņķa novirze no vertikāles starp objekta horizontālo plakni un sensora asi. Ja šī kļūda pārsniedz 10°, sensors neiedarbojas.
4. Objekta stūrainās kontūras. Šajā gadījumā tā noteikšana ir ļoti apgrūtināta.

Svārstības izplatās cietā, gāzveida, šķidrā vidē, un to ātrums ir atkarīgs no attiecīgajiem parametriem. Ultraskaņas sensoriem nav kustīgu daļu, tāpēc nav atkarības starp ciklu skaitu un ierīces kalpošanas laiku. Tie izceļas ar paaugstinātu izturību pret visa veida ārējām ietekmēm.

Optiskās bezkontakta ierīces

Šāda veida optiskie bezkontakta slēdži kontrolē objektus, kas gan pārklāj starojumu, gan to atstaro. Kad objekts nonāk telpā starp slēdzi un gaismas avotu, sensors pārtrauc gaismas plūsmu. Par šo darbību atbildīgais elements var būt releja vai pusvadītāja veida. Reaģēšanas rādiuss sniedzas līdz 150 m.

Šis ir optiskā tipa gala sensora fotoattēls. Tas nosaka kustīgo daļu galējo punktu pozīcijas 3D printeros, CNC darbgaldos.

Tuvuma sensori darbojas plašā temperatūras diapazonā — no -60 līdz +150°C. Tie iztur spiedienu aptuveni 500 atm, var tikt izmantoti agresīvā vidē un pat paaugstinātas sprādzienbīstamības apstākļos.

Magnētiskās gala slēdžu šķirnes

Šāda veida slēdži, kurus citādi sauc par pludiņslēdžiem vai herkonslēdžiem, pakāpeniski aizstāj mehāniskos modeļus. To kontakti maina pozīciju, kad tie atrodas noteiktā attālumā no magnēta. Tajā pašā laikā vadības shēmai tiek nosūtīts signāls.

Herkonslēdžā ir viens vai divi kontakti, kas izgatavoti no īpaša materiāla — feromagnētiķa. Magnētiskais gala slēdzis izceļas ar nelieliem izmēriem. To ievieto plastmasas vai stikla korpusā, un elektriskajā ķēdē to montē tās pārtraukumā.

Kontakti šādā slēdžā var būt atvērti, aizvērti, pārslēdzami. Pirmā tipa ierīcēs kontakts aktivizējoties aizveras. Normāli aizvērtie kontakti atveras līdzīgos apstākļos, bet pārslēdzamie uzvedas atbilstoši situācijai.

Modeļa izvēle ir atkarīga no konkrētajiem apstākļiem. Herkonus izmanto bīdāmo vārtu konstrukcijā. Ar to palīdzību tiek veikta būves apturēšana, kad tā sasniedz galējo stāvokli atverot vai aizverot.

Dažus pludiņa modeļus izmanto kā daļu no ieejas apsardzes signalizācijas. Kad durvis ir aizvērtas, ķēde ir slēgta magnētiskā lauka ietekmes uz gala slēdzi dēļ. Atverot durvis, magnēts pārvietojas un kontakts atveras, izraisot signalizācijas ieslēgšanos.

Uzstādot magnētus, jāņem vērā to polaritāte. Nepareizas uzstādīšanas gadījumā tie nepildīs uzticētās funkcijas.

Tas, ka šajā konstrukcijā nav mehāniska kontakta, ir tās priekšrocība, kas palielina izturību. Tie izceļas ar visvienkāršāko struktūru, kas balstīta uz magnētvadāmu kontaktu mijiedarbību ar parastu magnētu.

Pieslēgšanas noteikumi un specifika

Lai gan paši gala slēdži ir diezgan vienkāršas uzbūves, tos izmanto iekārtās ar sarežģītām elektriskām ķēdēm. Tādēļ to pieslēgšana jāveic speciālistiem un stingri saskaņā ar shēmas principiem, balstoties uz tehnikas īpatnībām.

Apskatīsim piemēru vienkārša mehāniskā slēdža pieslēgšanai 3D printerī. Tas ir nepieciešams, lai norādītu galējās koordinātas tā karietei. Pieslēdzamajam gala slēdzim ir 3 kontakti — COM, NO, NC. Kad sensors ir atvērtā stāvoklī, pirmais un pēdējais kontakts atrodas zem +5V sprieguma. Otrais kontakts (NO) ir iezemēts.

Shēmā kontakti COM (1) un NO (2) atrodas slēgtā stāvoklī, bet COM un NC (3) ir atvērti. Kad printera kariete sasniedz galējo pozīciju, kontakti COM un NC savienojas un notiek tās atlēciens par 2 mm.

Sensoru pieslēdz ar diviem vadiem — sarkanā un melnā krāsā. Kad ierīce nostrādā, atskan tipisks klikšķis. Indikatora slēdzi pieslēdz pēc tās pašas shēmas, bet tam ir arī trešais vads — zaļš.

Par tā nostrādi signalizē iedegies gaismas diode un klikšķis. Tā savienotājiem uz plates ir apzīmējumi: sarkanajam vadam V (+5 V), melnajam — G (zeme), zaļajam — S (signāls).

Ar tādiem pašiem burtiem apzīmēti arī optiskā slēdža savienotāji. Tas precīzāk kontrolēs karietes darbību, bet var radīt traucējumus putekļainības un saules gaismas ietekmē. Optiskā pāra nostrādi pavada gaismas diodes ieslēgšanās un tā notiek pilnīgi klusi.

Gala slēdžus plaši izmanto mēbeļu ražotāji, uzstādot tos skapjos-kupe. Pieslēgšana tiek veikta saskaņā ar instrukciju, kas pievienota katram modelim. Shēmā norāda plastmasas konstrukcijas ar taustiņu stiprinājuma vietu. Vidējām durvīm tā jāuzstāda tā, lai tā netraucētu pareizai otras sekcijas durvju kustībai pa vadotnēm.

Shēmās ir attēlota gala slēdžu pieslēgšanas kārtība bīdāmajām durvīm skapjos-kupe (b variants) un veramajām durvīm (a variants).

Ja tiek uzstādīts gala slēdzis veramajām durvīm, tas tiek fiksēts ar pašvītņskrūvēm skapja iekšpusē. Aizvērtā stāvoklī durvis piespiež pogu, pārtrauc ķēdi un apgaismojums nedarbojas. Atvērtā stāvoklī durvis atlaiž pogu un apgaismojums ieslēdzas.

Gala slēdžu marķējums

Katram no šiem komutācijas ierīcēm ir atbilstošs marķējums. To atšifrējot, var iegūt visu informāciju par konkrēto gala slēdža modeli. Ja uz tā ir uzraksts VU222M, tas nozīmē, ka jums ir gala slēdzis no VU222 sērijas. Kustīgais elements ir modernizēta svira.

Šajā strukturālajā shēmā ir parādīts gala slēdža nosacītais apzīmējums, kas paredzēts darbībai vadības ķēdēs, kuras darbojas no maiņstrāvas un līdzstrāvas ar maksimālo spriegumu 660V.

Detalizēti atšifrēsim, piemēram, slēdža marķējumu VP 15M4221-54U2. Tas ir aprīkots ar vienu kustīgu darba elementu no sērijas 15. Tam ir viens aizverošs kontakts un viens atverošs kontakts, kas aprīkots ar stūmēju ar rullīti.

Aizsardzības līmenis — IP54 no piedziņas puses, «U» apzīmē klimatisko izpildījumu, bet cipars 2 — izvietojuma kategoriju. Izstrādājums atbilst TU U 31.2-25019584-005-2004.

Segmenta vadošie ražotāji

Šādus sensorus ražo daudzi uzņēmumi. To vidū ir atzīti līderi. Starp tiem ir Vācijas uzņēmums Sick kā galvenais šādas augstas kvalitātes produkcijas ražotājs. Uzņēmums Autonics piegādā tirgū gala bezkontakta slēdžus induktīvā un kapacitīvā tipa.

Bezkontakta sensorus augstas kvalitātes ražo Krievijas uzņēmums «TEKO». Tie izceļas ar īpaši augstu hermētiskumu (IP 68). Šie gala slēdži darbojas visbīstamākajās vidēs, ieskaitot sprādzienbīstamas, un ir pieejamas dažādas uzstādīšanas metodes.

Popularitāti bauda gala slēdži no Ukrainas ražotāja «Promfaktors». Šeit ražo gala slēdžus un pārslēdzējus VP, PP, VU. Garantija, ievērojot visus ekspluatācijas noteikumus, ir 3 gadi.

Secinājumi un noderīgs video par tēmu

Video #1. Populāri par gala slēdzi:

Video #2. Gala slēdža uzstādīšana uz paštaisītas CNC iekārtas:

Gala slēdžu pielietojums var būt ļoti dažāds. Tos izmanto gan sarežģītās rūpniecības sistēmās, gan ikdienā, lai vairotu mūsu komfortu. Tomēr to pieslēgšana elektriskajai shēmai jāveic tikai pēc pilnīgas sprieguma atslēgšanas.

Lūdzu, rakstiet komentārus zemāk esošajā blokā. Iespējams, jūs dalīsieties ar informāciju, kas būs noderīga vietnes apmeklētājiem. Atstājiet ierakstus ar ieteikumiem, publicējiet fotoattēlus par tēmu, uzdodiet jautājumus.