Final de carrera: que es, marcado + reglas de conexión
Casi todos los sistemas automatizados contienen un dispositivo como un final de carrera, que se encarga de apagarlos cuando la parte móvil llega a un determinado punto. En los sistemas de control de iluminación, los finales de carrera se utilizan como sensores. Cuando ocurren circunstancias programadas, generan una señal.
Le contamos todo sobre la finalidad funcional y los tipos de dispositivos de conmutación de límite. El artículo que presentamos describe diagramas de cableado probados en la práctica y enumera las reglas de conexión. Se dan características de marcado y se dan consejos sobre la selección.
El contenido del artículo:
¿Qué son los finales de carrera?
Los interruptores de límite son dispositivos eléctricos diseñados para abrir y cerrar un circuito de trabajo. Están montados sobre mecanismos móviles para limitar su movimiento dentro de límites específicos. Las funciones que realizan estos dispositivos son idénticas a las de un interruptor estándar.
El relleno de los interruptores de límite está encerrado en una carcasa duradera, generalmente de metal. Todos sus elementos están optimizados para una fácil fijación y fácil orientación en el espacio.
Los LED brillantes de diferentes colores le permiten controlar la fuente de alimentación y la respuesta del sensor. Dos pares de contactos, que se encuentran con mayor frecuencia en el interruptor de límite, permiten controlar el estado de su conexión.
Si la señal no va seguida de un retorno de señal cuando el par está cerrado, esto indica una falla en el cable que conduce al interruptor. Una vez activado el sensor, es posible utilizar un par de contactos abiertos para pasar la señal.
Los sensores sensibles son la base en sistemas de protección contra fugas. Cuando se detecta el agua para la que están diseñados, los dispositivos no solo señalan una emergencia inminente con sonido y color, sino que también bloquean el funcionamiento de los sistemas a través de los cuales se transporta el agua.
Clasificación por principio de acción.
Hay tres grupos principales de interruptores de límite: mecánicos, sin contacto y magnéticos. La función principal de todos estos dispositivos es desconectar automáticamente el mecanismo de trabajo en el momento en que su parte móvil alcanza la posición establecida. Estos interruptores sirven no sólo para abrir un circuito, sino también para conectarlo.
El funcionamiento del circuito en los sensores finales se coordina de dos formas: por acción directa sobre los contactos móviles y por control posicional de los mismos. En el primer caso se llaman de contacto, en el segundo, sin contacto. Un ejemplo de finales de carrera de contacto son los sensores encargados de cerrar las puertas de los automóviles.
Los sensores de este tipo no sólo pueden encender y apagar mecanismos, sino también establecer la posición del objeto monitoreado. Éstas incluyen interruptores de flotador, así como sensores que determinan el nivel de combustible.La señal para su funcionamiento es un cambio de resistencia correspondiente a un determinado nivel de líquido.
La desventaja de los sensores de contacto en presencia de piezas mecánicas móviles es una vida útil relativamente corta debido a una protección ineficaz contra la humedad y el polvo. La ventaja es su diseño, instalación y funcionamiento sencillos. Los interruptores sin contacto están protegidos de forma mucho más fiable contra influencias externas. Su recurso también es más largo.
Finales de carrera de tipo mecánico
El control de finales de carrera de este tipo puede ser de rodillo o de palanca. Se activan en cuanto el mecanismo de control en forma de rueda, botón o palanca sufre un impacto mecánico.
En este caso, la posición de los contactos cambia: pueden cerrarse o abrirse. El proceso va acompañado de una señal: control o advertencia.
La mayoría de las veces, los interruptores de límite tienen dos contactos: abierto y cerrado. Hay dispositivos de un solo extremo, pero son raros. En cualquier caso, hay contactos en cada caso y en el panel se muestra un diagrama de funcionamiento con sus números.
El diseño de los VC de rodillos permite apagar presionando el actuador en un botón en forma de una pequeña varilla. Dado que está conectado a contactos dinámicos, en el momento del contacto se abre el circuito de alimentación.
La diferencia entre los interruptores de palanca es que sus contactos móviles están conectados a una pequeña palanca mediante una varilla o una varilla. La acción ocurre cuando el actuador presiona esta palanca.
Además de los dispositivos finales estándar, existen microinterruptores. Funcionan según el mismo principio, pero su ajuste durante la instalación requiere mayor precisión debido al pequeño recorrido. Para aumentar la carrera de trabajo, recurren a una técnica como incluir un elemento intermedio en el circuito: una palanca con un rodillo.
Este tipo de interruptores se utiliza tanto en la producción como en el hogar. En el diseño del ascensor se utiliza una gran cantidad de unidades de control.
Entre ellos se encuentra un interruptor en forma de sensor que limita la altura mínima y máxima del ascensor, señala la rotura del cable, da una señal para abrir la puerta y realiza muchas otras acciones. En las puertas de muchos apartamentos hay microinterruptores que encienden la luz de la habitación cuando se abre.
En los automóviles, estos sensores mecánicos finales se incluyen en los circuitos de alarma e iluminación. Su característica es la presencia de una entrada con un potencial positivo conectado a ella. La carcasa es el terminal negativo, presionado contra un elemento metálico de la carrocería que está libre de pintura.
Este elemento está conectado a la masa del vehículo mediante un cable. La condición principal es que el interruptor no entre en contacto con una superficie mojada. Conecte los sensores finales al instalar una alarma para automóvil usando un diagrama. Sus salidas se pueden instalar tanto en puertas como en el interior sobre luminarias.
Para encenderlo cuando se abre la puerta, y apagarlo cuando se cierra, se realiza un cortocircuito a positivo. Si hay iluminación del techo interior y puertas, se utiliza un bloque de finales de carrera, que realiza varias funciones. Al activarse el bloqueo, se bloquean sensores importantes al intentar abrir las cerraduras.
Características de los finales de carrera sin contacto.
Una de las variedades de interruptores de límite es su modificación sin contacto (BVK). La comunicación de los dispositivos está configurada para activarse cuando un objeto específico ingresa a la zona de sensibilidad.
No hay partes móviles en el dispositivo en sí y no hay contacto mecánico entre el objeto de influencia y el elemento interruptor configurado para ello.
La BVK consta de las siguientes partes:
- elemento sensible;
- tecla de encendido;
- Componente que analiza la señal.
La distancia a la que el dispositivo comienza a operar se fija en función de la modificación del sensor y los requisitos del proceso. La exclusión de elementos móviles y de fricción aumenta significativamente la fiabilidad de estos dispositivos.
Los sensores sin contacto, o sensores de proximidad, como también se les llama, tienen una amplia funcionalidad. Hay dos categorías: interruptores y sensores de posición.
La primera tarea del BVK es detectar la posición de un objeto. Además, el sensor cuenta, posiciona, separa y clasifica objetos. Puede controlar la velocidad, el movimiento, calcular el ángulo de rotación, corregir la inclinación y realizar muchas otras acciones.
En casa detectores de proximidad Hasta ahora se utilizan principalmente en organizaciones de control de iluminación. Sin embargo, en el campo del diseño de sistemas "Casa inteligente" tiene un alcance mucho mayor y muchas más perspectivas.
Los dispositivos sensibles se utilizan en la industria, en la industria del transporte, como elemento de automatización y en el refinado de petróleo. Según el principio de detección de objetos que se acercan, los BKV se distinguen entre inductivos, capacitivos, ópticos y ultrasónicos.
Sensores de proximidad inductivos
Están sintonizados con materiales tanto metálicos como amorfos. Entre los que reaccionan al metal se encuentran las opciones magnéticas y ferromagnéticas. Dentro del sensor hay un núcleo metálico o magnetizado.
Si describimos con más detalle el diseño de dicho sensor, constará de un convertidor que incluye una bobina de cobre ubicada en una copa de ferrita. Entre sus funciones se encuentra la de redirigir el vector de líneas electromagnéticas hacia la parte frontal del interruptor.
El oscilador en el circuito puede tener una resistencia negativa fija o cualquier otro tipo. Las líneas del campo magnético están orientadas perpendicularmente a la dirección de la corriente que fluye a través de las espiras del núcleo magnetizado.
El campo de fuerza alterno es causado por el voltaje alterno en las entradas del núcleo. El siguiente componente importante es el acondicionador de señal, que crea la histéresis y el rango de acción de la señal de control. Incluye un detector controlado por disparador.
La clave del funcionamiento de un final de carrera inductivo son los cambios que se producen cuando un objeto se acerca o se aleja. Tan pronto como el umbral de voltaje excede el valor permitido, el sensor se activa conectando un disparador que abre la llave.
Finales de carrera capacitivos de proximidad
Después de que aparece el objeto, se inicia el circuito vibratorio del dispositivo capacitivo y se configuran los parámetros de tiempo. A medida que el objeto se acerca al sensor, la capacidad de este último aumenta y la frecuencia generada por el multivibrador disminuye.
Tan pronto como se supere el umbral de frecuencia, el dispositivo se apagará. Muchos modelos funcionan según este principio. sensores de movimiento, apagando y encendiendo las bombillas cuando se detecta un objeto en la zona de sensibilidad.
El diagrama de bloques de un sensor capacitivo es similar al de un dispositivo inductivo: ambos modelos contienen un generador y un detector.
Además del generador que genera el campo eléctrico, su diseño incluye piezas tan básicas como un demodulador. Actúa como un convertidor de amplitud de oscilaciones de alta frecuencia con un cambio simultáneo de voltaje. El siguiente componente importante es el disparador, que es responsable de un cierto nivel de señal, de la conmutación y de la dependencia de la histéresis.
Para aumentar la señal de entrada a un valor establecido, se incluye un amplificador en el circuito del interruptor capacitivo. El indicador LED monitorea la configuración y el funcionamiento del dispositivo.
Un elemento como un compuesto protege el interruptor de la humedad y las partículas sólidas. Un cuerpo de plástico o latón protege todo su interior de daños mecánicos. El kit también incluye accesorios de montaje.
El elemento de conmutación de este dispositivo está ubicado en un condensador y es una placa que interactúa con un vibrador. La función del elemento umbral la desempeña un comparador conectado al vibrador. Este último, a su vez, está conectado a un convertidor de frecuencia y tensión.
La diferencia entre los modelos capacitivos y los inductivos es que los primeros reaccionan a la humedad del aire y a los cambios de densidad. Estos últimos son insensibles a tales influencias.
Diseño de interruptor ultrasónico
El diseño de los interruptores de límite ultrasónicos prevé la presencia de emisores de sonido de cuarzo que forman ondas pulsadas con una longitud de 100 a 500 kHz y un receptor cuya configuración corresponde a una determinada frecuencia.
Cuando la amplitud de las ondas sonoras cambia como resultado de las maniobras de un objeto en movimiento, el microinterruptor BVK registra los nuevos valores y, en base a esto, controla las señales de salida.
El principio de funcionamiento de los sensores ultrasónicos se basa en el cambio de tiempo durante el cual una onda sonora viaja desde el sensor hasta el objeto controlado. La distancia de detección de estos dispositivos es bastante grande, hasta 10 m. Su gran ventaja es que pueden detectar un objeto de cualquier forma y color que refleje el sonido.
Estos sensores se utilizan para detectar objetos con una superficie plana que ocupa una posición perpendicular con respecto a la línea central de detección.
Las imprecisiones en su trabajo pueden provocar:
- Corrientes de aire repentinas y de gran potencia que fortalecen o debilitan la ola.
- Cambio repentino de temperatura. Con una gran cantidad de calor emitido por un objeto, la velocidad de las ondas propagadas cambia.
- Desviación de la vertical del ángulo entre el plano horizontal del objeto y el eje del sensor. Si este error excede 10⁰, el sensor no funciona.
- Contornos angulares del objeto. En este caso, su identificación es muy difícil.
Las vibraciones se propagan en medios sólidos, gaseosos y líquidos y la velocidad depende de los parámetros relevantes. Los sensores ultrasónicos no tienen partes móviles, por lo que no existe relación entre el número de ciclos y la vida útil del dispositivo. Se caracterizan por una mayor resistencia a todo tipo de influencias externas.
Dispositivos ópticos sin contacto
Los BKV de este tipo controlan objetos que bloquean la radiación y la reflejan. Cuando un objeto ingresa al espacio entre el interruptor y la fuente de luz, el sensor interrumpe la salida de luz. El elemento responsable de esta acción puede ser un relé o un semiconductor. El radio de respuesta se extiende hasta 150 m.
Los sensores de proximidad funcionan en un amplio rango de temperatura, de -60 a +150⁰С. Pueden soportar presiones de aproximadamente 500 atm y pueden usarse en ambientes agresivos e incluso en condiciones de mayor riesgo de explosión.
Variedades de extremos magnéticos
Este tipo de interruptores, que también reciben el nombre de interruptores de flotador o interruptores de láminas, están sustituyendo poco a poco a los modelos mecánicos. Sus contactos cambian de posición cuando se encuentran a cierta distancia del imán. En este caso, se envía una señal al circuito de control.
El interruptor de láminas contiene uno o dos contactos hechos de un material especial: un ferroimán. El final de carrera magnético es de tamaño pequeño. Se coloca en una carcasa de plástico o vidrio y se monta en un circuito eléctrico en su rotura.
Los contactos de un interruptor de este tipo pueden estar abiertos, cerrados o conmutables. En los dispositivos del primer tipo, el contacto se cierra cuando se activa. Los contactos normalmente cerrados se abren en circunstancias similares y los contactos conmutados se comportan según la situación.
La elección del modelo depende de circunstancias específicas. Los interruptores de láminas se utilizan en el diseño de puertas correderas. Con su ayuda, la estructura se detiene cuando alcanza la posición extrema al abrir o cerrar.
Algunos modelos de flotadores se utilizan como parte de una alarma de seguridad en la entrada de una casa. Cuando la puerta está cerrada, el circuito se cierra debido a la influencia del campo magnético en el final de carrera. La apertura de la puerta provoca el movimiento del imán y la apertura del contacto, provocando el encendido de la alarma.
El hecho de que en este diseño no haya contacto mecánico es su ventaja, que aumenta la longevidad. Se distinguen por la estructura más simple, basada en la interacción de contactos controlados magnéticamente con un imán convencional.
Reglas de conexión y detalles.
Aunque los interruptores de límite en sí están diseñados de manera bastante simple, se utilizan en equipos con circuitos eléctricos complejos. En consecuencia, su conexión debe ser realizada por especialistas y estrictamente de acuerdo con los esquemas, en base a las características técnicas.
Veamos un ejemplo de cómo conectar un interruptor mecánico simple en una impresora 3D. Esto es necesario para establecer las coordenadas extremas para su transporte. El interruptor de límite enchufable tiene 3 contactos: COM, NO, NC. Cuando el sensor está abierto, el primer y último contacto están a +5V. El segundo contacto (NO) está puesto a tierra.
El sensor se conecta mediante dos cables: rojo y negro. Cuando el dispositivo se dispara, debería escuchar un clic típico. El interruptor del indicador está conectado de la misma manera, pero también tiene un tercer cable: verde.
Su activación se indica mediante un LED encendido y un clic. Sus conectores en la placa tienen designaciones: para el cable rojo V (+5 V), para el negro - G (tierra), para el verde - S (señal).
Las mismas letras indican los conectores del interruptor óptico. Controlará con mayor precisión el funcionamiento del carro, pero puede funcionar mal en condiciones de polvo y luz solar.La activación del par óptico va acompañada de la inclusión de un diodo emisor de luz y se produce de forma totalmente silenciosa.
Los fabricantes de muebles utilizan ampliamente los interruptores de límite, instalándolos en armarios. La conexión se realiza según las instrucciones incluidas con cada modelo. El diagrama muestra la ubicación de fijación de la estructura plástica con la llave. Para la puerta del medio, se debe instalar de manera que no interfiera con el correcto movimiento de la puerta del otro tramo a lo largo de las guías.
Si se instala un interruptor de límite para una puerta batiente, se fija con tornillos autorroscantes dentro del gabinete. Cuando la puerta está cerrada, se presiona el botón, se abre el circuito y la iluminación no funciona. Cuando está abierta, la puerta suelta el botón y se enciende la iluminación.
Marcas del interruptor de límite
Cada uno de estos dispositivos de conmutación está marcado en consecuencia. Descifrándolo, podrás obtener toda la información sobre un modelo concreto de final de carrera. Si tiene una entrada VU222M, significa que se trata de un interruptor de límite de la serie VU222. El elemento móvil es una palanca modernizada.
Descifremos en detalle, por ejemplo, la marca del interruptor VP 15M4221-54U2. Está equipado con un elemento activo móvil de la serie 15. Tiene un contacto de cierre y un contacto de apertura, equipado con un empujador con rodillo.
El nivel de protección es IP54 del lado del variador, la “U” indica la versión climática y el número 2 indica la categoría de colocación. El producto cumple con TU U 31.2-25019584-005-2004.
Fabricantes líderes en el segmento.
Muchas empresas producen este tipo de sensores. Entre ellos hay líderes reconocidos. Entre ellos se encuentra la empresa alemana Sick, como principal fabricante de productos de tan alta calidad. Autonics suministra al mercado finales de carrera sin contacto de tipo inductivo y capacitivo.
La empresa rusa TEKO produce sensores sin contacto de alta calidad. Se caracterizan por su altísima estanqueidad (IP 68). Estos interruptores de límite funcionan en los entornos más peligrosos, incluidos los explosivos, y hay varios métodos de instalación disponibles.
Los finales de carrera del fabricante ucraniano Promfactor son populares. Aquí se fabrican los interruptores y finales de carrera VP, PP, VU. La garantía, sujeto al cumplimiento de todas las normas de funcionamiento, es de 3 años.
Conclusiones y vídeo útil sobre el tema.
Vídeo #1. Popular sobre el interruptor de límite:
Vídeo #2. Instalación de HF en una máquina CNC casera:
El propósito de los finales de carrera puede ser muy diferente. Se utilizan tanto en sistemas industriales complejos como en la vida cotidiana para aumentar nuestro confort. Lo principal es que deben conectarse al circuito eléctrico solo después de que se haya eliminado por completo el voltaje.
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Necesita ayuda para resolver el problema.Monté un muermo hidráulico para plantaciones perennes, pero no puedo instalar la sonda para encender los imanes en el distribuidor búlgaro. Son 2, mueven el cilindro para cerrar y abrir. Hasta el momento, sólo se controlan manualmente 2 botones de microsha. Muy lento.
formando ondas de pulso con una longitud de 100 a 500 kHz, ¿cómo es eso?