Finecorsa: cos'è, marcatura + regole di connessione
Quasi tutti i sistemi automatizzati contengono un dispositivo come un finecorsa, che ha il compito di spegnerli quando la parte mobile raggiunge un certo punto. Nei sistemi di controllo dell'illuminazione, i finecorsa vengono utilizzati come sensori. Quando si verificano circostanze programmate, generano un segnale.
Ti diremo tutto sullo scopo funzionale e sui tipi di dispositivi di commutazione del limite. L'articolo che abbiamo presentato descrive schemi elettrici testati nella pratica ed elenca le regole di collegamento. Vengono fornite le caratteristiche della marcatura e vengono forniti consigli sulla selezione.
Il contenuto dell'articolo:
Cosa sono i finecorsa?
I finecorsa sono dispositivi elettrici progettati per aprire e chiudere un circuito funzionante. Sono montati su meccanismi mobili per limitare il loro movimento entro limiti specificati. Le funzioni eseguite da questi dispositivi sono identiche a quelle di un interruttore standard.
Il riempimento dei finecorsa è racchiuso in un alloggiamento resistente, molto spesso in metallo. Tutti i suoi elementi sono ottimizzati per un facile fissaggio e un facile orientamento nello spazio.
I LED luminosi e di colore diverso consentono di controllare l'alimentazione e la risposta del sensore. Due coppie di contatti, molto spesso presenti nel finecorsa, consentono di monitorare lo stato della sua connessione.
Se il segnale non è seguito da un ritorno del segnale quando la coppia è chiusa, ciò indica un guasto nel cavo che porta all'interruttore. Dopo che il sensore è stato attivato, è possibile utilizzare una coppia di contatti aperti per trasmettere il segnale.
I sensori sensibili sono la base sistemi di protezione dalle perdite. Quando viene rilevata l'acqua per cui sono progettati, i dispositivi non solo segnalano un'imminente emergenza con suoni e colori, ma bloccano anche il funzionamento dei sistemi attraverso i quali viene trasportata l'acqua.
Classificazione per principio di azione
Esistono tre gruppi principali di finecorsa: meccanici, senza contatto, magnetici. La funzione principale di tutti questi dispositivi è quella di disconnettere automaticamente il meccanismo di funzionamento nel momento in cui la sua parte mobile raggiunge la posizione impostata. Questi interruttori servono non solo per aprire un circuito, ma anche per collegarlo.
Il funzionamento del circuito nei sensori finali è coordinato in due modi: mediante azione diretta sui contatti mobili e mediante il controllo posizionale degli stessi. Nel primo caso si chiamano contatto, nel secondo senza contatto. Un esempio di finecorsa a contatto sono i sensori responsabili della chiusura delle portiere dell'auto.
Sensori di questo tipo non solo possono accendere e spegnere i meccanismi, ma anche stabilire la posizione dell'oggetto monitorato. Questi includono interruttori a galleggiante, così come i sensori che determinano il livello del carburante.Il segnale per il loro funzionamento è una variazione di resistenza corrispondente ad un certo livello di liquido.
Lo svantaggio dei sensori a contatto in presenza di parti meccaniche in movimento è una durata relativamente breve a causa della protezione inefficace da umidità e polvere. Il vantaggio è la semplicità di progettazione, installazione e funzionamento. Gli interruttori senza contatto sono protetti in modo molto più affidabile dagli influssi esterni. Anche la loro risorsa è più lunga.
Finecorsa di tipo meccanico
Il comando dei finecorsa di questo tipo può essere a rullo o a leva. Vengono attivati non appena il meccanismo di controllo sotto forma di rotella, pulsante o leva subisce un impatto meccanico.
In questo caso, la posizione dei contatti cambia: possono chiudersi o aprirsi. Il processo è accompagnato da un segnale: controllo o avviso.
Molto spesso, i finecorsa hanno due contatti: aperto e chiuso. Esistono dispositivi a terminazione singola, ma sono rari. In ogni caso, i contatti sono presenti in ogni caso e sul pannello viene visualizzato uno schema di funzionamento con i loro numeri.
La struttura dei VC a rulli prevede lo spegnimento premendo l'attuatore su un pulsante a forma di asta. Essendo collegato a contatti dinamici, al momento del contatto si apre il circuito di alimentazione.
La differenza tra gli interruttori a leva è che i loro contatti mobili sono collegati ad una levetta tramite un'asta o un'asta. L'azione avviene quando l'attuatore preme questa leva.
Oltre ai dispositivi terminali standard sono presenti microinterruttori. Funzionano secondo lo stesso principio, ma la loro regolazione durante l'installazione richiede una maggiore precisione a causa della corsa ridotta. Per aumentare la corsa di lavoro, ricorrono a una tecnica come l'inclusione di un elemento intermedio nel circuito: una leva con un rullo.
Questo tipo di interruttori viene utilizzato sia in produzione che a casa. Nella progettazione dell'ascensore vengono utilizzate un gran numero di unità di controllo.
Tra questi c'è un interruttore sotto forma di sensore che limita l'altezza minima e massima dell'ascensore, segnala la rottura della fune, dà un segnale per aprire la porta ed esegue molte altre azioni. Sulle porte di molti appartamenti sono presenti dei microinterruttori che accendono la luce nella stanza quando questa viene aperta.
Nelle automobili, tali sensori terminali meccanici sono inclusi nei circuiti di allarme e di illuminazione. La loro caratteristica è la presenza di un ingresso a cui è collegato un potenziale positivo. L'alloggiamento è il terminale negativo, premuto contro un elemento metallico della carrozzeria dell'auto privo di vernice.
Questo elemento è collegato alla massa del veicolo tramite un cavo. La condizione principale è che l'interruttore non venga a contatto con una superficie bagnata. Collegare i sensori finali durante l'installazione di un allarme per auto utilizzando uno schema. Le loro uscite possono essere installate sia sulle porte che all'interno su apparecchi di illuminazione.
Per accenderlo all'apertura della porta e spegnerlo alla chiusura viene effettuato un cortocircuito verso positivo. Se è presente l'illuminazione del soffitto interno e delle porte, viene utilizzato un blocco di finecorsa che svolge varie funzioni. A causa dell'attivazione del blocco, i sensori importanti vengono bloccati quando si tenta di aprire le serrature.
Caratteristiche dei finecorsa senza contatto
Una delle varietà di finecorsa è la loro modifica senza contatto (BVK). La comunicazione dei dispositivi è configurata per attivarsi quando un oggetto specifico entra nella zona di sensibilità.
Nel dispositivo stesso non ci sono parti mobili e non c'è contatto meccanico tra l'oggetto d'influenza e l'elemento interruttore configurato per esso.
La BVK è composta dalle seguenti parti:
- elemento sensibile;
- tasto d'accensione;
- componente che analizza il segnale.
La distanza alla quale il dispositivo inizia a funzionare viene impostata in base alla modifica del sensore e ai requisiti del processo. L'esclusione sia degli elementi in movimento che di sfregamento aumenta notevolmente l'affidabilità di questi dispositivi.
I sensori senza contatto, o sensori di prossimità, come vengono anche chiamati, hanno funzionalità estese. Esistono due categorie: interruttori e sensori di posizione.
Il primo compito del BVK è rilevare la posizione di un oggetto. Inoltre, il sensore esegue il conteggio, il posizionamento, la separazione e l'ordinamento degli oggetti. Può controllare la velocità, il movimento, calcolare l'angolo di rotazione, correggere l'inclinazione ed eseguire molte altre azioni.
A casa interruttori di prossimità finora sono utilizzati principalmente nelle organizzazioni di controllo dell'illuminazione. Tuttavia, nel campo della progettazione del sistema "Casa intelligente" ha una portata molto più ampia e molte più prospettive.
I dispositivi sensibili vengono utilizzati nell'industria, nel settore dei trasporti, come elemento di automazione e nella raffinazione del petrolio. Basandosi sul principio del rilevamento degli oggetti in avvicinamento, i BKV si distinguono in induttivi, capacitivi, ottici e ultrasonici.
Sensori di prossimità induttivi
Sono sintonizzati su materiali sia metallici che amorfi. Tra quelli che reagiscono al metallo ci sono quelli magnetici e ferromagnetici. All'interno del sensore è presente un nucleo metallico o magnetizzato.
Se descriviamo più in dettaglio la struttura di un tale sensore, esso consiste in un convertitore che include una bobina di rame situata in una tazza di ferrite. Le sue funzioni includono il reindirizzamento del vettore delle linee elettromagnetiche verso la parte anteriore dell'interruttore.
L'oscillatore nel circuito può essere con resistenza negativa fissa o di qualsiasi altro tipo. Le linee del campo magnetico sono orientate perpendicolarmente alla direzione della corrente che scorre attraverso le spire del nucleo magnetizzato.
Il campo di forza alternato è causato dalla tensione alternata agli ingressi del nucleo. Il successivo componente importante è il condizionatore di segnale, che crea l'isteresi e il raggio d'azione del segnale di controllo. Include un rilevatore controllato da trigger.
La chiave per il funzionamento di un finecorsa induttivo sono i cambiamenti che si verificano quando un oggetto si avvicina o si allontana. Non appena la soglia di tensione supera il valore consentito, il sensore si attiva collegando un grilletto che apre la chiave.
Finecorsa di prossimità capacitivi
Dopo la visualizzazione dell'oggetto, viene avviato il circuito vibratore del dispositivo capacitivo e vengono impostati i parametri temporali. Man mano che l'oggetto si avvicina al sensore, la capacità di quest'ultimo aumenta e la frequenza generata dal multivibratore diminuisce.
Non appena viene superata la soglia di frequenza, il dispositivo si spegne. Molti modelli funzionano secondo questo principio. sensori di movimento, spegnendo e accendendo le lampadine quando viene rilevato un oggetto nella zona di sensibilità.
Lo schema a blocchi di un sensore capacitivo è simile a quello di un dispositivo induttivo: entrambi i modelli contengono un generatore e un rilevatore.
Oltre al generatore che genera il campo elettrico, il loro design include parti fondamentali come un demodulatore. Funziona come un convertitore dell'ampiezza delle oscillazioni ad alta frequenza con una variazione simultanea di tensione. Il successivo componente importante è il trigger, che è responsabile di un certo livello di segnale, commutazione e dipendenza dall'isteresi.
Per aumentare il segnale di ingresso a un valore impostato, nel circuito di commutazione capacitivo è incluso un amplificatore. L'indicatore LED monitora le impostazioni e il funzionamento del dispositivo.
Un elemento come un composto protegge l'interruttore dall'umidità e dalle particelle solide. Un corpo in plastica o ottone protegge tutto al suo interno da danni meccanici. Il kit comprende anche l'hardware di montaggio.
L'elemento di commutazione in questo dispositivo si trova su un condensatore ed è una piastra che interagisce con un vibratore. Il ruolo dell'elemento soglia è svolto da un comparatore collegato al vibratore. Quest'ultimo, a sua volta, è collegato ad un convertitore di frequenza e tensione.
La differenza tra i modelli capacitivi e quelli induttivi è che i primi reagiscono all'umidità dell'aria e alle variazioni di densità. Questi ultimi sono insensibili a tali influenze.
Design dell'interruttore a ultrasuoni
La progettazione dei finecorsa ad ultrasuoni prevede la presenza di emettitori sonori al quarzo che formano onde pulsate con una lunghezza di 100 - 500 kHz e un ricevitore le cui impostazioni corrispondono ad una determinata frequenza.
Quando l'ampiezza delle onde sonore cambia a seguito delle manovre di un oggetto in movimento, il microinterruttore BVK registra i nuovi valori e, in base a ciò, controlla i segnali in uscita.
Il principio di funzionamento dei sensori a ultrasuoni si basa sulla variazione del tempo durante il quale un'onda sonora viaggia dal sensore all'oggetto controllato. La distanza di rilevamento di tali dispositivi è piuttosto ampia, fino a 10 M. Il loro grande vantaggio è che possono rilevare un oggetto di qualsiasi forma e colore che riflette il suono.
Tali sensori vengono utilizzati per rilevare oggetti con una superficie piana che occupa una posizione perpendicolare rispetto alla linea centrale di rilevamento.
Le imprecisioni nel loro lavoro possono causare:
- Correnti d'aria improvvise e ad alta potenza che rafforzano o indeboliscono l'onda.
- Improvviso cambiamento di temperatura. Con una grande quantità di calore emessa da un oggetto, la velocità delle onde propagate cambia.
- Deviazione dalla verticale dell'angolo tra il piano orizzontale dell'oggetto e l'asse del sensore. Se questo errore supera 10⁰, il sensore non funziona.
- Contorni angolari dell'oggetto. In questo caso la sua identificazione è molto difficile.
Le vibrazioni si propagano in mezzi solidi, gassosi, liquidi e la velocità dipende dai parametri rilevanti. I sensori a ultrasuoni non hanno parti mobili, quindi non esiste alcuna relazione tra il numero di cicli e la durata del dispositivo. Sono caratterizzati da una maggiore resistenza a tutti i tipi di influenze esterne.
Dispositivi ottici senza contatto
BKV di questo tipo controllano oggetti che bloccano e riflettono la radiazione. Quando un oggetto entra nello spazio tra l'interruttore e la sorgente luminosa, il sensore interrompe l'emissione luminosa. L'elemento responsabile di questa azione può essere un relè o un semiconduttore. Il raggio di risposta si estende fino a 150 m.
I sensori di prossimità funzionano in un ampio intervallo di temperature, da -60 a +150⁰С. Resistono a pressioni di circa 500 atm e possono essere utilizzati in ambienti aggressivi e anche in condizioni di elevato rischio di esplosione.
Varietà di estremità magnetiche
Questo tipo di interruttori, chiamati anche interruttori a galleggiante o interruttori reed, sta gradualmente sostituendo i modelli meccanici. I loro contatti cambiano posizione quando si trovano ad una certa distanza dal magnete. In questo caso, un segnale viene inviato al circuito di controllo.
L'interruttore reed contiene uno o due contatti realizzati in un materiale speciale: un ferromagnete. Il finecorsa magnetico è di piccole dimensioni. Viene inserito in un alloggiamento di plastica o vetro e montato nel circuito elettrico nel punto di interruzione.
I contatti in tale interruttore possono essere aperti, chiusi o commutabili. Nei dispositivi del primo tipo, il contatto si chiude quando viene attivato. I contatti normalmente chiusi si aprono in circostanze simili e i contatti commutati si comportano in base alla situazione.
La scelta del modello dipende da circostanze specifiche. Gli interruttori Reed vengono utilizzati nella progettazione di cancelli scorrevoli. Con il loro aiuto la struttura si ferma quando raggiunge la posizione estrema di apertura o chiusura.
Alcuni modelli di galleggianti vengono utilizzati come parte di un allarme di sicurezza all'ingresso di una casa. Quando la porta è chiusa, il circuito è chiuso a causa dell'influenza del campo magnetico sul finecorsa. L'apertura della porta provoca il movimento del magnete e l'apertura del contatto, provocando l'attivazione dell'allarme.
Il fatto che non vi sia contatto meccanico in questo design è il suo vantaggio, che ne aumenta la longevità. Si distinguono per la struttura più semplice, basata sull'interazione di contatti controllati magneticamente con un magnete convenzionale.
Regole e specifiche di connessione
Sebbene gli stessi interruttori di finecorsa siano progettati in modo abbastanza semplice, vengono utilizzati in apparecchiature con circuiti elettrici complessi. Di conseguenza, il loro collegamento deve essere effettuato da specialisti e rigorosamente secondo gli schemi schematici, in base alle caratteristiche tecniche.
Diamo un'occhiata ad un esempio di collegamento di un semplice interruttore meccanico in una stampante 3D. Ciò è necessario per impostare le coordinate estreme del suo trasporto. Il finecorsa a innesto ha 3 contatti: COM, NO, NC. Quando il sensore è aperto il primo e l'ultimo contatto sono a +5V. Il secondo contatto (NO) è a terra.
Il sensore è collegato tramite due fili: rosso e nero. Quando il dispositivo si accende, dovresti sentire un tipico clic. L'interruttore dell'indicatore è collegato allo stesso modo, ma ha anche un terzo filo: verde.
La sua attivazione è indicata da un LED acceso e da un clic. I suoi connettori sulla scheda hanno designazioni: per il filo rosso V (+5 V), per il nero - G (terra), per il verde - S (segnale).
Le stesse lettere indicano i connettori dell'interruttore ottico. Controllerà in modo più accurato il funzionamento del carrello, ma potrebbe non funzionare correttamente in condizioni polverose e alla luce del sole.L'attivazione della coppia ottica è accompagnata dall'inclusione di un diodo emettitore di luce e avviene in modo completamente silenzioso.
I finecorsa sono ampiamente utilizzati dai produttori di mobili, installandoli negli armadi. Il collegamento viene effettuato secondo le istruzioni allegate a ciascun modello. Nello schema è mostrata la posizione del fissaggio della struttura in plastica con la chiave. Per la porta centrale, deve essere installata in modo tale da non interferire con il corretto movimento dell'altra porta sezionale lungo le guide.
Se è installato un finecorsa per una porta a battente, viene fissato tramite viti autofilettanti all'interno dell'armadio. Quando la porta è chiusa, il pulsante preme, apre il circuito e l'illuminazione non funziona. Quando è aperta, la porta rilascia il pulsante e l'illuminazione si accende.
Marcature dei finecorsa
Ciascuno di questi dispositivi di commutazione è contrassegnato di conseguenza. Decifrandolo è possibile ottenere tutte le informazioni su uno specifico modello di finecorsa. Se su di esso è presente la voce VU222M, significa che si tratta di un interruttore di finecorsa della serie VU222. L'elemento mobile è una leva modernizzata.
Decifriamo in dettaglio, ad esempio, la marcatura dell'interruttore VP 15M4221-54U2. È dotato di un elemento attivo mobile della serie 15. Ha un contatto di chiusura e un contatto di apertura, dotato di uno spintore con rullo.
Il livello di protezione è IP54 lato azionamento, “U” indica la versione climatica e il numero 2 indica la categoria di posizionamento. Il prodotto è conforme al TU U 31.2-25019584-005-2004.
Produttori leader nel segmento
Molte aziende producono tali sensori. Tra loro ci sono leader riconosciuti. Tra questi c'è l'azienda tedesca Sick, principale produttore di prodotti di così alta qualità. Autonics fornisce al mercato finecorsa senza contatto di tipo induttivo e capacitivo.
I sensori senza contatto di alta qualità sono prodotti dall'azienda russa TEKO. Sono caratterizzati da una tenuta ultraelevata (IP 68). Questi finecorsa funzionano negli ambienti più pericolosi, compresi quelli esplosivi, e sono disponibili vari metodi di installazione.
Gli interruttori di finecorsa del produttore ucraino Promfactor sono popolari. Qui vengono prodotti gli interruttori e i finecorsa VP, PP, VU. La garanzia, soggetta a tutte le regole operative, è di 3 anni.
Conclusioni e video utile sull'argomento
Video n.1. Popolare sul finecorsa:
Video n.2. Installazione di HF su una macchina CNC fatta in casa:
Lo scopo dei finecorsa può essere molto diverso. Vengono utilizzati sia in sistemi industriali complessi che nella vita di tutti i giorni per aumentare il nostro comfort. La cosa principale è che dovrebbero essere collegati al circuito elettrico solo dopo che la tensione è stata completamente rimossa.
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Hai bisogno di aiuto per risolvere il problema.Ho assemblato una morva idraulica per piantagioni perenni, ma non riesco a installare la sonda per accendere i magneti sul distributore bulgaro. Ce ne sono 2, muovono il cilindro per chiudere e aprire. Finora, solo 2 pulsanti microsha sono controllati manualmente. Molto lento.
formare onde di impulso con una lunghezza di 100 - 500 kHz - come è possibile?