Endschalter: Was ist das, Markierung + Verbindungsregeln
Fast alle automatisierten Systeme enthalten eine Vorrichtung wie einen Endschalter, der dafür verantwortlich ist, sie abzuschalten, wenn das bewegliche Teil einen bestimmten Punkt erreicht. In Lichtsteuerungssystemen werden Endschalter als Sensoren eingesetzt. Wenn programmierte Umstände eintreten, erzeugen sie ein Signal.
Wir verraten Ihnen alles über den Funktionszweck und die Arten von Grenzsignalgebern. Der von uns vorgestellte Artikel beschreibt praxiserprobte Schaltpläne und listet Anschlussregeln auf. Merkmale der Kennzeichnung werden erläutert und Hinweise zur Auswahl gegeben.
Der Inhalt des Artikels:
Was sind Endschalter?
Endschalter sind elektrische Geräte zum Öffnen und Schließen eines Arbeitsstromkreises. Sie sind auf beweglichen Mechanismen montiert, um ihre Bewegung innerhalb bestimmter Grenzen zu begrenzen. Die Funktionen, die diese Geräte ausführen, sind identisch mit denen eines Standardschalters.
Die Füllung der Endschalter ist in einem robusten Gehäuse, meist aus Metall, eingeschlossen. Alle Elemente sind für eine einfache Befestigung und einfache Orientierung im Raum optimiert.
Helle, verschiedenfarbige LEDs ermöglichen die Steuerung der Stromversorgung und der Sensorreaktion. Zwei Kontaktpaare, die am häufigsten im Endschalter zu finden sind, ermöglichen die Überwachung des Verbindungszustands.
Wenn auf das Signal beim Schließen des Paars keine Signalrückkehr folgt, deutet dies auf einen Fehler im Kabel hin, das zum Schalter führt. Nachdem der Sensor ausgelöst wurde, ist es möglich, ein offenes Kontaktpaar zur Weiterleitung des Signals zu verwenden.
Empfindliche Sensoren sind die Basis Auslaufschutzsysteme. Wenn das Wasser erkannt wird, das sie erkennen sollen, signalisieren die Geräte nicht nur einen drohenden Notfall durch Ton und Farbe, sondern blockieren auch den Betrieb der Systeme, durch die Wasser transportiert wird.
Einteilung nach Wirkprinzip
Es gibt drei Hauptgruppen von Endschaltern: mechanisch, berührungslos, magnetisch. Die Hauptfunktion all dieser Geräte besteht darin, den Arbeitsmechanismus automatisch zu trennen, sobald sein beweglicher Teil die eingestellte Position erreicht. Diese Schalter dienen nicht nur dazu, einen Stromkreis zu öffnen, sondern auch zu verbinden.
Der Betrieb der Schaltung in den Endsensoren wird auf zwei Arten koordiniert: durch direkte Einwirkung auf die beweglichen Kontakte und durch deren Positionssteuerung. Im ersten Fall werden sie als Kontakt bezeichnet, im zweiten als berührungslos. Ein Beispiel für Kontaktendschalter sind Sensoren, die für das Schließen von Autotüren verantwortlich sind.
Sensoren dieser Art können nicht nur Mechanismen ein- und ausschalten, sondern auch die Position des überwachten Objekts ermitteln. Diese beinhalten Schwimmerschaltersowie Sensoren, die den Kraftstoffstand ermitteln.Das Signal für ihre Betätigung ist eine Widerstandsänderung, die einem bestimmten Flüssigkeitsstand entspricht.
Der Nachteil von Kontaktsensoren bei Vorhandensein mechanisch bewegter Teile ist eine relativ kurze Lebensdauer aufgrund des unzureichenden Schutzes vor Feuchtigkeit und Staub. Der Vorteil liegt in der einfachen Konstruktion, Installation und Bedienung. Berührungslose Schalter sind wesentlich zuverlässiger vor äußeren Einflüssen geschützt. Ihre Ressource ist auch länger.
Mechanische Endschalter
Die Steuerung derartiger Endschalter kann über Rollen oder Hebel erfolgen. Sie werden ausgelöst, sobald der Steuermechanismus in Form eines Rades, Knopfes oder Hebels einen mechanischen Stoß erfährt.
In diesem Fall ändert sich die Position der Kontakte – sie können schließen oder öffnen. Der Vorgang wird von einem Signal – Kontrolle oder Warnung – begleitet.
Am häufigsten haben Endschalter zwei Kontakte – offen und geschlossen. Es gibt einzelne Endgeräte, aber sie sind selten. In jedem Fall sind jeweils Kontakte vorhanden und auf dem Panel wird ein Arbeitsdiagramm mit deren Nummern angezeigt.
Das Design von Rollen-VCs ermöglicht das Ausschalten durch Drücken des Betätigungselements auf einen Knopf in Form einer kleinen Stange. Da es mit dynamischen Kontakten verbunden ist, öffnet sich im Moment des Kontakts der Versorgungsstromkreis.
Der Unterschied zwischen Hebelschaltern besteht darin, dass ihre beweglichen Kontakte über eine Stange oder einen Stab mit einem kleinen Hebel verbunden sind. Die Aktion erfolgt, wenn der Aktuator diesen Hebel drückt.
Neben Standard-Endgeräten gibt es Mikroschalter. Sie funktionieren nach dem gleichen Prinzip, ihre Justierung beim Einbau erfordert jedoch aufgrund des kleinen Hubs eine höhere Präzision. Um den Arbeitshub zu erhöhen, greifen sie auf eine Technik zurück, bei der ein Zwischenelement in den Kreislauf einbezogen wird – ein Hebel mit einer Rolle.
Diese Art von Schaltern wird sowohl in der Produktion als auch zu Hause verwendet. Bei der Konstruktion von Aufzügen kommen zahlreiche Steuergeräte zum Einsatz.
Darunter befindet sich ein Schalter in Form eines Sensors, der die minimale und maximale Höhe des Aufzugs begrenzt, einen Seilriss meldet, ein Signal zum Öffnen der Tür gibt und viele weitere Aktionen ausführt. An den Türen vieler Wohnungen befinden sich Mikroschalter, die beim Öffnen das Licht im Raum einschalten.
In Automobilen sind solche mechanischen Endsensoren in Alarm- und Beleuchtungskreisen enthalten. Ihr Merkmal ist das Vorhandensein eines Eingangs, an den ein positives Potenzial angeschlossen ist. Das Gehäuse ist der Minuspol, der gegen ein lackfreies Metallelement an der Karosserie gepresst wird.
Dieses Element ist über ein Kabel mit der Fahrzeugmasse verbunden. Die wichtigste Voraussetzung ist, dass der Schalter nicht mit einer nassen Oberfläche in Berührung kommen darf. Schließen Sie die Endsensoren bei der Installation einer Autoalarmanlage anhand eines Diagramms an. Ihre Ausgänge können sowohl an den Türen als auch im Innenraum an Beleuchtungskörpern angebracht werden.
Um es beim Öffnen der Tür einzuschalten und beim Schließen auszuschalten, wird ein Kurzschluss nach Plus durchgeführt. Bei Beleuchtung der Innendecke und Türen kommt ein Endschalterblock zum Einsatz, der verschiedene Funktionen übernimmt. Durch die Auslösung der Sperre werden wichtige Sensoren beim Versuch, die Schlösser zu öffnen, blockiert.
Merkmale berührungsloser Endschalter
Eine der Varianten von Endschaltern ist ihre berührungslose Modifikation (BVK). Die Kommunikation der Geräte ist so konfiguriert, dass sie ausgelöst wird, wenn ein bestimmtes Objekt in die Empfindlichkeitszone eintritt.
Es gibt keine beweglichen Teile im Gerät selbst und es besteht kein mechanischer Kontakt zwischen dem Einflussobjekt und dem dafür konfigurierten Schaltelement.
Der BVK besteht aus folgenden Teilen:
- empfindliches Element;
- Kraftschlüssel;
- Komponente, die das Signal analysiert.
Der Abstand, bei dem das Gerät zu arbeiten beginnt, wird basierend auf der Modifikation des Sensors und den Anforderungen des Prozesses eingestellt. Der Ausschluss sowohl beweglicher als auch reibender Elemente erhöht die Zuverlässigkeit dieser Geräte erheblich.
Berührungslose Sensoren, auch Näherungssensoren genannt, verfügen über eine umfangreiche Funktionalität. Es gibt zwei Kategorien – Schalter und Positionssensoren.
Die erste Aufgabe des BVK besteht darin, die Position eines Objekts zu erfassen. Darüber hinaus übernimmt der Sensor das Zählen, Positionieren, Trennen und Sortieren von Objekten. Es kann Geschwindigkeit und Bewegung steuern, den Drehwinkel berechnen, Schräglage korrigieren und viele andere Aktionen ausführen.
Zu Hause Näherungsschalter Bisher werden sie hauptsächlich in Lichtsteuerungsorganisationen eingesetzt. Allerdings im Bereich Systemdesign "Intelligentes Zuhause" es hat einen viel größeren Umfang und viel mehr Perspektiven.
Empfindliche Geräte werden in der Industrie, im Transportwesen, als Element der Automatisierung und in der Ölraffination eingesetzt. Basierend auf dem Prinzip der Erkennung sich nähernder Objekte werden BKVs in induktiv, kapazitiv, optisch und Ultraschall unterschieden.
Induktive Näherungssensoren
Sie sind auf sowohl metallische als auch amorphe Materialien abgestimmt. Unter denjenigen, die auf Metall reagieren, gibt es magnetische und ferromagnetische Varianten. Im Inneren des Sensors befindet sich ein Kern – metallisch oder magnetisiert.
Wenn wir den Aufbau eines solchen Sensors genauer beschreiben, besteht er aus einem Wandler, der eine Kupferspule enthält, die sich in einem Ferritbecher befindet. Zu seinen Funktionen gehört die Umleitung des Vektors elektromagnetischer Linien zum vorderen Teil des Schalters.
Der Oszillator in der Schaltung kann entweder einen festen negativen Widerstand oder einen anderen Typ haben. Die magnetischen Feldlinien sind senkrecht zur Richtung des Stroms ausgerichtet, der durch die Windungen des magnetisierten Kerns fließt.
Das wechselnde Kraftfeld wird durch die Wechselspannung an den Kerneingängen verursacht. Die nächste wichtige Komponente ist der Signalaufbereiter, der die Hysterese und den Wirkungsbereich des Steuersignals erzeugt. Es enthält einen auslösergesteuerten Detektor.
Der Schlüssel zum Betrieb eines induktiven Endschalters sind die Änderungen, die auftreten, wenn sich ein Objekt nähert oder sich davon entfernt. Sobald die Spannungsschwelle den zulässigen Wert überschreitet, wird der Sensor durch Anschließen eines Auslösers aktiviert, der den Schlüssel öffnet.
Kapazitive Näherungsendschalter
Nachdem das Objekt erscheint, wird der Vibrationskreis des kapazitiven Geräts gestartet und die Zeitparameter werden eingestellt. Wenn sich das Objekt dem Sensor nähert, erhöht sich dessen Kapazität und die vom Multivibrator erzeugte Frequenz nimmt ab.
Sobald die Frequenzschwelle überschritten wird, schaltet sich das Gerät ab. Viele Modelle funktionieren nach diesem Prinzip. Bewegungssensoren, Aus- und Einschalten der Glühbirnen, wenn ein Objekt im Empfindlichkeitsbereich erkannt wird.
Das Blockschaltbild eines kapazitiven Sensors ähnelt einem induktiven Gerät: Beide Modelle enthalten einen Generator und einen Detektor.
Ihr Design umfasst neben dem Generator, der das elektrische Feld erzeugt, auch grundlegende Teile wie einen Demodulator. Es fungiert als Wandler der Amplitude hochfrequenter Schwingungen bei gleichzeitiger Spannungsänderung. Die nächste wichtige Komponente ist der Trigger, der für eine bestimmte Signalpegel-, Schalt- und Hystereseabhängigkeit verantwortlich ist.
Um das Eingangssignal auf einen eingestellten Wert zu erhöhen, ist im kapazitiven Schaltkreis ein Verstärker enthalten. Die LED-Anzeige überwacht die Einstellungen und den Betrieb des Geräts.
Ein Element wie eine Verbindung schützt den Schalter vor Feuchtigkeit und festen Partikeln. Ein Kunststoff- oder Messinggehäuse schützt alles darin vor mechanischer Beschädigung. Das Kit enthält auch Montagematerial.
Das Schaltelement in diesem Gerät befindet sich auf einem Kondensator und ist eine Platte, die mit einem Vibrator zusammenwirkt. Die Rolle des Schwellenelements übernimmt ein mit dem Vibrator verbundener Komparator. Letzterer wiederum ist mit einem Frequenz- und Spannungswandler verbunden.
Der Unterschied zwischen kapazitiven und induktiven Modellen besteht darin, dass erstere auf Luftfeuchtigkeit und Dichteänderungen reagieren. Letztere sind gegenüber solchen Einflüssen unempfindlich.
Design des Ultraschallschalters
Das Design von Ultraschall-Endschaltern sieht das Vorhandensein von Quarz-Schallsendern vor, die gepulste Wellen mit einer Länge von 100 - 500 kHz erzeugen, und eines Empfängers, dessen Einstellungen einer bestimmten Frequenz entsprechen.
Ändert sich die Amplitude der Schallwellen durch Manöver eines sich bewegenden Objekts, erfasst der BVK-Mikroschalter die neuen Werte und steuert darauf basierend die Ausgangssignale.
Das Funktionsprinzip von Ultraschallsensoren basiert auf der Zeitänderung, in der sich eine Schallwelle vom Sensor zum kontrollierten Objekt bewegt. Der Erfassungsabstand solcher Geräte ist recht groß – bis zu 10 m. Ihr großer Vorteil besteht darin, dass sie Objekte jeder Form und Farbe erkennen können, die Schall reflektieren.
Solche Sensoren werden zur Erkennung von Objekten mit einer flachen Oberfläche verwendet, die eine senkrechte Position relativ zur Erkennungsmittellinie einnehmen.
Ungenauigkeiten in ihrer Arbeit können Folgendes verursachen:
- Plötzliche, starke Luftströmungen, die die Welle verstärken oder abschwächen.
- Plötzliche Temperaturänderung. Wenn ein Objekt eine große Wärmemenge abgibt, ändert sich die Geschwindigkeit der Ausbreitungswellen.
- Abweichung von der Vertikalen des Winkels zwischen der horizontalen Ebene des Objekts und der Achse des Sensors. Wenn dieser Fehler 10⁰ überschreitet, funktioniert der Sensor nicht.
- Winkelumrisse des Objekts. In diesem Fall ist die Identifizierung sehr schwierig.
Schwingungen breiten sich in festen, gasförmigen und flüssigen Medien aus, wobei die Geschwindigkeit von den jeweiligen Parametern abhängt. Ultraschallsensoren haben keine beweglichen Teile, daher besteht kein Zusammenhang zwischen der Zyklenzahl und der Lebensdauer des Gerätes. Sie zeichnen sich durch eine erhöhte Widerstandsfähigkeit gegenüber äußeren Einflüssen aller Art aus.
Optische kontaktlose Geräte
BKVs dieser Art steuern Objekte, die Strahlung sowohl blockieren als auch reflektieren. Wenn ein Gegenstand in den Raum zwischen Schalter und Lichtquelle gelangt, unterbricht der Sensor die Lichtabgabe. Das für diese Aktion verantwortliche Element kann ein Relais oder ein Halbleiter sein. Der Reaktionsradius reicht bis zu 150 m.
Näherungssensoren arbeiten in einem weiten Temperaturbereich – von -60 bis +150⁰С. Sie halten Drücken von etwa 500 atm stand und können in aggressiven Umgebungen und sogar unter Bedingungen erhöhter Explosionsgefahr eingesetzt werden.
Sorten mit magnetischen Enden
Diese Art von Schaltern, die auch Schwimmerschalter oder Reedschalter genannt werden, ersetzt nach und nach mechanische Modelle. Ihre Kontakte ändern ihre Position, wenn sie sich in einiger Entfernung vom Magneten befinden. In diesem Fall wird ein Signal an die Steuerschaltung gesendet.
Der Reed-Schalter enthält einen oder zwei Kontakte aus einem speziellen Material – einem Ferromagneten. Der magnetische Endschalter ist klein. Es wird in ein Gehäuse aus Kunststoff oder Glas eingesetzt und bei Unterbrechung in einen Stromkreis eingebaut.
Die Kontakte in einem solchen Schalter können offen, geschlossen oder schaltbar sein. Bei Geräten des ersten Typs schließt der Kontakt beim Auslösen. Öffnerkontakte öffnen unter ähnlichen Umständen und geschaltete Kontakte verhalten sich je nach Situation.
Die Wahl des Modells hängt von den jeweiligen Umständen ab. Reedschalter werden bei der Konstruktion von Schiebetoren eingesetzt. Mit ihrer Hilfe wird die Struktur gestoppt, wenn sie beim Öffnen oder Schließen die Extremposition erreicht.
Einige Float-Modelle werden als Teil einer Sicherheitsalarmanlage am Eingang eines Hauses verwendet. Bei geschlossener Tür ist der Stromkreis durch den Einfluss des Magnetfeldes auf den Endschalter geschlossen. Das Öffnen der Tür löst die Bewegung des Magneten und das Öffnen des Kontakts aus, wodurch der Alarm ausgelöst wird.
Der Vorteil dieser Konstruktion besteht darin, dass es keinen mechanischen Kontakt gibt, was die Langlebigkeit erhöht. Sie zeichnen sich durch den einfachsten Aufbau aus, der auf dem Zusammenspiel magnetisch gesteuerter Kontakte mit einem herkömmlichen Magneten basiert.
Verbindungsregeln und Besonderheiten
Obwohl Endschalter selbst recht einfach aufgebaut sind, werden sie in Geräten mit komplexen Stromkreisen eingesetzt. Daher muss ihr Anschluss von Fachleuten und streng nach den schematischen Diagrammen und auf der Grundlage der technischen Merkmale durchgeführt werden.
Schauen wir uns ein Beispiel für den Anschluss eines einfachen mechanischen Schalters in einem 3D-Drucker an. Dies ist notwendig, um die Extremkoordinaten für seinen Wagen festzulegen. Der steckbare Endschalter verfügt über 3 Kontakte – COM, NO, NC. Bei geöffnetem Sensor liegen der erste und der letzte Kontakt auf +5V. Der zweite Kontakt (NO) ist geerdet.
Der Sensor wird über zwei Drähte angeschlossen – rot und schwarz. Wenn das Gerät ausgelöst wird, sollten Sie ein typisches Klicken hören. Der Blinkerschalter ist auf die gleiche Weise angeschlossen, verfügt aber zusätzlich über ein drittes Kabel – grün.
Die Aktivierung wird durch eine leuchtende LED und ein Klicken angezeigt. Seine Anschlüsse auf der Platine haben Bezeichnungen: für das rote Kabel V (+5 V), für Schwarz – G (Masse), für Grün – S (Signal).
Die gleichen Buchstaben kennzeichnen die Anschlüsse am optischen Schalter. Dadurch wird der Betrieb des Schlittens genauer gesteuert, bei staubigen Bedingungen und Sonnenlicht kann es jedoch zu Fehlfunktionen kommen.Die Aktivierung des optischen Paares geht mit dem Einschalten einer Leuchtdiode einher und erfolgt völlig geräuschlos.
Endschalter werden häufig von Möbelherstellern verwendet und in Kleiderschränke eingebaut. Der Anschluss erfolgt gemäß der Anleitung, die jedem Modell beiliegt. Das Diagramm zeigt den Ort der Befestigung der Kunststoffstruktur mit dem Schlüssel. Beim mittleren Tor muss es so montiert werden, dass es die korrekte Bewegung des anderen Sektionstors entlang der Führungen nicht behindert.
Wenn bei einer Drehtür ein Endschalter eingebaut ist, wird dieser mit selbstschneidenden Schrauben im Schrankinneren befestigt. Wenn die Tür geschlossen ist, drückt der Knopf, der Stromkreis wird geöffnet und die Beleuchtung funktioniert nicht. Beim Öffnen gibt die Tür den Knopf frei und die Beleuchtung schaltet sich ein.
Endschaltermarkierungen
Jedes dieser Schaltgeräte ist entsprechend gekennzeichnet. Durch die Entschlüsselung erhalten Sie alle Informationen zu einem bestimmten Endschaltermodell. Steht darauf der Eintrag VU222M, dann handelt es sich um einen Endschalter der Serie VU222. Das bewegliche Element ist ein modernisierter Hebel.
Lassen Sie uns beispielsweise die Markierung des Schalters VP 15M4221-54U2 im Detail entschlüsseln. Es ist mit einem beweglichen Aktivelement der Serie 15 ausgestattet. Es verfügt über einen Schließer- und einen Öffnerkontakt, ausgestattet mit einem Drücker mit Rolle.
Der Schutzgrad beträgt antriebsseitig IP54, „U“ gibt die Klimaausführung an und die Zahl 2 gibt die Platzierungskategorie an. Das Produkt entspricht der TU U 31.2-25019584-005-2004.
Führende Hersteller im Segment
Viele Unternehmen produzieren solche Sensoren. Unter ihnen sind anerkannte Führungskräfte. Unter ihnen ist das deutsche Unternehmen Sick als Haupthersteller solch hochwertiger Produkte. Autonics beliefert den Markt mit berührungslosen Endschaltern induktiver und kapazitiver Bauart.
Hochwertige berührungslose Sensoren werden von der russischen Firma TEKO hergestellt. Sie zeichnen sich durch höchste Dichtheit (IP 68) aus. Diese Endschalter arbeiten in den gefährlichsten Umgebungen, einschließlich explosionsgefährdeter Umgebungen, und es stehen verschiedene Installationsmethoden zur Verfügung.
Beliebt sind Endschalter des ukrainischen Herstellers Promfactor. Hier werden Schalter und Endschalter VP, PP, VU hergestellt. Die Garantie beträgt vorbehaltlich aller Betriebsvorschriften 3 Jahre.
Schlussfolgerungen und nützliches Video zum Thema
Video Nr. 1. Beliebt zum Thema Endschalter:
Video Nr. 2. Installation von HF auf einer selbstgebauten CNC-Maschine:
Der Zweck von Endschaltern kann sehr unterschiedlich sein. Sie werden sowohl in komplexen Industrieanlagen als auch im Alltag eingesetzt, um unseren Komfort zu erhöhen. Die Hauptsache ist, dass sie erst dann an den Stromkreis angeschlossen werden dürfen, wenn die Spannung vollständig entfernt wurde.
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Brauche Hilfe bei der Lösung des Problems.Ich habe einen hydraulischen Rotz für Staudenpflanzungen zusammengebaut, kann aber die Sonde zum Einschalten der Magnete am bulgarischen Verteiler nicht installieren. Es gibt 2 davon, sie bewegen den Zylinder zum Schließen und Öffnen. Bisher werden nur 2 Microsha-Tasten manuell gesteuert. Sehr langsam.
Pulswellen mit einer Länge von 100 – 500 kHz bilden – wie ist das?