لیمیت سوئیچ

این مقاله مروری کوتاه بر لیمیت سوئیچ ها شامل عملکرد، اجزاء، مزایا و تعاریف اصطلاحات کلیدی ارائه می کند.

 

لیمیت سوئیچ چیست؟

لیمیت سوئیچ ها برای تشخیص یا احساس وجود یک شی به طور خودکار یا برای نظارت و نشان دادن اینکه آیا از محدودیت های حرکتی آن جسم فراتر رفته است یا خیر استفاده می شود.

استفاده اولیه از لیمیت سوئیچ ها، همانطور که از نام آنها برمی‌آید. برای تعریف حد یا نقطه پایانی بود که یک شی می‌توانست قبل از توقف در آن حرکت کند.

در این حالت سوئیچ برای کنترل محدودیت حرکت استفاده می گردید.

 

لیمیت سوئیچ چگونه کار می کند؟

لیمیت سوئیچ استاندارد مورد استفاده در کاربردهای صنعتی یک دستگاه الکترومکانیکی است که از یک محرک مکانیکی متصل به یک سری از کنتاکت های الکتریکی تشکیل شده است.

هنگامی که یک جسم (گاهی اوقات هدف نامیده می شود) در تماس فیزیکی با محرک قرار می گیرد، حرکت پیستون محرک باعث می شود که کنتاکت های الکتریکی درون سوئیچ یا بسته شود (برای یک مدار معمولاً باز) یا باز گردد (برای یک مدار معمولی بسته).

لیمیت سوئیچ ها از حرکت مکانیکی پیستون محرک برای کنترل یا تغییر وضعیت کلید الکتریکی استفاده می کنند.

دستگاه‌های مشابه، مانند حسگرهای مجاورتی القایی یا خازنی، یا حسگرهای فوتوالکتریک، می‌توانند، همان نتیجه را بدون نیاز به تماس با جسم به دست آورند.از این رو، لیمیت سوئیچ ها برخلاف این نوع از حسگرهای مجاورتی، حسگرهای تماسی هستند.

اکثر لیمیت سوئیچ ها در عمل مکانیکی هستند و دارای کنتاکت های قوی ای می باشند که قادر به تغییر جریان های بالاتر نسبت به سنسورهای مجاورتی جایگزین هستند.

 

اجزای یک لیمیت سوئیچ

لیمیت سوئیچ ها شامل یک قطعه محرک در قسمت خارجی بعنوان عامل، مکانیزم بدنه سوئیچ و یک سری پایانه های الکتریکی هستند که برای اتصال کلید به مدار الکتریکی ای که کنترل می کند استفاده می شود.

قسمت عامل بخشی از لیمیت سوئیچ است که با هدف تماس دارد و محرک به سر عامل متصل است. حرکت خطی، عمودی یا چرخشی این بخش توسط محرک برای بستن یا باز کردن سوئیچ ترجمه می شود. بدنه کلید شامل مکانیسم تماس سوئیچ است که حالت آن توسط محرک کنترل می شود. پایانه های الکتریکی به کنتاکت های سوئیچ متصل می شوند و سیم ها را قادر می سازند تا از طریق پیچ های ترمینال به سوئیچ متصل گردند.

 

ماشین‌های صنعتی که بصورت اتوماتیک هدایت می شوند، معمولاً به سوئیچ‌های کنترلی نیاز دارند که با توجه به حرکات ماشین در حین عملکرد فعال می‌شوند. برای استفاده مکرر، دقت کلیدهای الکتریکی باید قابل اعتماد باشد و نرخ پاسخ آنها باید سریع باشد.

با توجه به مشخصات مکانیکی و پارامترهای عملکرد ماشین‌های مختلف، عواملی مانند: اندازه، نیروی عملیاتی، روش نصب و میزان ضربه از ویژگی‌های مهم در نصب و نگهداری لیمیت سوئیچ ها می‌باشند، علاوه بر این، درجه بندی الکتریکی یک لیمیت سوئیچ باید با بارهای مکانیکی سیستم که کنترل می کند مطابقت داشته باشد تا از خرابی ابزار جلوگیری شود.

 

استفاده و عملکرد لیمیت سوئیچ

در بیشتر موارد، یک لیمیت سوئیچ زمانی شروع به کار می کند که یک ماشین متحرک یا یک جزء متحرک ماشین با یک محرک یا اهرم عاملی که سوئیچ را فعال می کند تماس پیدا کند. سپس لیمیت سوئیچ مدار الکتریکی را که ماشین و قطعات متحرک آن را کنترل می کند، فعال می کند.

این سوئیچ ها می توانند به عنوان دستگاه های آزمایشی برای مدارهای کنترل استارتر مغناطیسی مورد استفاده قرار گیرند. و به آنها اجازه می دهد تا عملکردهای یک موتور الکتریکی را شروع کنند، متوقف کنند و یا کند، یا شتاب دهند. لیمیت سوئیچ ها را می توان به عنوان ابزار کنترلی برای عملیات استاندارد یا به عنوان دستگاه های اضطراری برای جلوگیری از خرابی ماشین آلات در ماشین آلات نصب کرد.

اکثر سوئیچ ها یا از مدل های تماس نگهدارنده یا تماس لحظه ای هستند.

 

اتصالات لیمیت سوئیچها

شماتیک های کنترلی برای لیمیت سوئیچ ها معمولاً یک نماد لیمیت سوئیچ را برای نشان دادن وضعیت کنتاکت های سوئیچ نمایش می دهند. متداول‌ترین علامت‌های اتصالات،  نشان می‌دهند که آیا کنتاکت‌های لیمیت سوئیچ در حالت نرمال باز (normaly open) یا بسته (normaly close) است. نماد حالت “به طور معمول باز، در حالت تحریک شده بسته” ، نشان می دهد که کنتاکت به عنوان یک کنتاکت در حالت نرمال بصورت باز سیم کشی شده است، اما زمانی که بخشی از ماشین آنرا تحریک می نماید کنتاکت را در حالت بسته قرار می دهد. به همین ترتیب، زمانی که یک لیمیت سوئیچ که به عنوان “به طور معمول بسته، در حالت تحریک شده بازمی باشد” انتخاب می شود، یک طرح سیم کشی بسته دارد اما در زمان تحریک باز می شود. انواع دیگر کنتاکت ها، مانند آنهایی که در کلیدهای فشار و جریان استفاده می شوند، می توانند به روشی مشابه پیکربندی شوند.

 

برای تصاویر و اطلاعات دقیق تر در مورد نمادهای مورد استفاده برای کنتاکت های الکتریکی، به مبانی مهندسی برق و الکترونیک مراجعه کنید.

 

لیمیت سوئیچ های میکرو

لیمیت سوئیچ میکرو یا میکرو سوئیچ نوع دیگری از لیمیت سوئیچ ها است که معمولا در مدارهای کنترل یافت می شود.

این سوئیچ ها بسیار کوچکتر از نمونه های استاندارد خود هستند و به آنها اجازه می دهند در فضاهای باریک یا تنگ که معمولاً برای سایر سوئیچ ها غیرقابل دسترسی هستند نصب شوند. میکرو سوئیچ ها معمولاً یک پیستون فعال دارند که تنها باید مسافت کمی را طی کند تا دنباله تماس را فعال کند. پیستون فعال اغلب در بالای کلید میکرو قرار دارد و قبل از فعال شدن باید مقداری از پیش تعیین شده فشرده گردد. درجه کمی از حرکت می تواند موقعیت های تماس را به دلیل مکانیزم بارگذاری فنر تغییر دهد که باعث می شود کنتاکت های متحرک بین موقعیت های متناوب به هم بخورند.

میکرو سوئیچ ها را می توان با طیف وسیعی از بازوهای فعال کننده مختلف طراحی کرد و دارای کنتاکت هایی با درجه بندی الکتریکی معمولاً حدود 250 ولت و جریان متناوب بین 10 تا 15 آمپر هستند.

مانند لیمیت سوئیچ های کوچک، میکرو سوئیچ های ساب مینیاتوری برای استفاده در مصارفی در نظر گرفته شده اند که به طراحی های فشرده و در دسترس بودن فضای محدود نیاز دارند. آنها دارای ترتیبات تماسی با مکانیسم های بارگذاری فنر، مشابه مکانیزم های میکرو سوئیچ ها هستند. اما انتظار می رود که اندازه آنها از یک دوم تا یک چهارم میکرو سوئیچ های معمولی باشد. بسته به مدل خاص، سوئیچ های ساب مینیاتوری دارای کنتاکت هایی با درجه بندی الکتریکی در حدود 1 تا 7 آمپر هستند که دلیل آن کاهش اندازه کلیدها است.

 

مزایا و محدودیت های لیمیت سوئیچها

لیمیت سوئیچها ، چندین مزیت ذاتی در طراحی خود دارند:

• طراحی ها آنها به طور کلی ساده و سرراست هستند
• آنها تقریباً در هر محیط صنعتی به خوبی کار می کنند
• دقت و تکرارپذیری بالایی از خود نشان می دهند
• دستگاه هایی کم مصرف هستند
• می توانند بارهای با اندوکتانس بالا را تغییر دهند
• می توان از آنها برای تعویض بارهای متعدد استفاده کرد
• نصب آنها ساده است
• آنها مستحکم و قابل اعتماد هستند
• آنها معمولاً دارای کنتاکت های الکتریکی قوی و صنعتی هستند. به این معنی که می توان از آنها برای تغییر سطوح بالاتر جریان مستقیماً بدون نیاز به استفاده از کنترل رله ثانویه استفاده کرد.

 

لیمیت سوئیچ ها نیز محدودیت های متعددی دارند، به این معنی که ممکن است برای همه کاراییها مناسب نباشند:

• از آنجا که آنها بر عملکرد مکانیکی متکی هستند، معمولاً در تجهیزاتی که با سرعت های نسبتاً پایین کار می کنند استفاده می شوند.
• آنها حسگرهای تماسی هستند، به این معنی که باید با هدف تماس فیزیکی برقرار کنند تا بتوانند کار کنند.
• ماهیت طراحی مکانیکی آنها به این معنی است که دستگاه ها به مرور زمان در معرض فرسایش یا خستگی مکانیکی قرار می گیرند. (در نهایت نیاز به تعویض خواهند داشت.)

 

اصطلاحات کلید لیمیت سوئیچها :

چندین اصطلاح کلیدی وجود دارد که با طراحی لیمیت سوئیچ ها مرتبط هستند. در اینجا خلاصه ای از آن اصطلاحات بعنوان مرجع معرفی می گردد :

 

• Pretravel (پیش جابجایی) – نشان دهنده مسافت یا زاویه ای است که محرک روی لیمیت سوئیچ باید قبل از اینکه کنتاکت سوئیچ را خاموش کند، طی کند.
• Operating Point (نقطه عملیاتی) – نشان دهنده موقعیت محرک، زمانی است که کنتاکت های سوئیچ به موقعیت عملیاتی حرکت می کنند
• Release Point (نقطه رهاسازی) – موقعیت محرک را هنگامی که فعال کننده به حالت اولیه خود باز می گردند را نشان می دهد
• Differential (دیفرانسیل) – نشان دهنده فاصله یا جابجایی زاویه ای (درجه) بین نقاط عملیاتی و رهاسازی (یعنی بین زمانی که فعال کننده قطع می شود و زمانی که آنها تنظیم مجدد می شوند)
• Overtravel (حد نهایی) – هر حرکت جزء محرک را از نقطه عبور سوئیچ نشان می دهد
• Initial Position (موقعیت اولیه) – موقعیت محرک سوئیچ را در زمانی که تحت هیچ نیروی خارجی قرار نمی گیرد نشان می دهد.
• Operating force (torque) ( نیروی عملیاتی (گشتاور)) – نشان دهنده بزرگی نیرو (یا گشتاور برای حرکت زاویه ای) است که برای ایجاد حرکت محرک لازم است.
• Minimum return force (torque) ( حداقل نیروی برگشتی (گشتاور)) – نشان دهنده مقدار نیرو (یا گشتاور برای حرکت زاویه ای) است که برای بازگرداندن محرک کلید به موقعیت اولیه خود لازم است.
• Total Travel (مسافت کل جابجایی) – حداکثر مسافتی که عنصر محرک می تواند در طول چرخه عملیاتی خود طی کند.
• Repeat Accuracy (تکرار پذیری) –  نشان دهنده میزانی است که لیمیت سوئیچ قادر به تکرار ویژگی های خود در طول عملیات های مکرر (پیاپی) است.

 

خلاصه

لیمیت سوئیچ یک کلید الکترو مکانیکی است که در صنعت کاربرد بسیار دارد. این قطعه با حضور یک جسم و یا حرکت اجزا دستگاه عمل می کند.

لیمیت سوئیچ با نام کلید حد و یا کلید محدود کننده نیز شناخته می شود.

لیمیت ها وظیفه کنترلی برعهده دارند به این معنی که لیمیت سوئیچ می تواند یک قفل ایمنی محسوب شود و یا وظیفه شمارش اشیای عبوری را بر عهده بگیرد.

تماس جسم با لیمیت سوئیچ و ایجاد تغییر مکانیکی در آن، قطع و یا وصل کنتاکت ها را باعث می شود. در نتیجه وضعیت الکتریکی سوئیچ تغییر می کند و از این راه دستگاه مورد نظر کنترل می شود.

 

این قطعه انواع مختلف دارند از جمله سوئیچ های فشاری ساده، اهرم دار، آنتنی، غلطکی و فنری که بسته به کاربرد آن می توان از هر کدام بهره جست. کلید حد کاربردهای متفاوتی نیز دارد.

آنها می‌توانند به عنوان کنترل وضعیت (حضور یا عدم حضور شی)، کنترل حد (انتهای خط)، نمایش وضعیت (تغییر جهت یک جسم) و شمارش قطعه استفاده شوند.

مزیت لیمیت سوییچ ها در استحکام، دقت و تکرارپذیری، امکان نصب آسان، مقاومت در برابر نویز الکتریکی و قابل اعتماد بودن آن ها است. کاربرد این قطعه را می توان در نوار نقاله ها، دستگاه های سی ان سی، جرثقیل ها و غیره مشاهده نمود. به طور کلی هر دستگاهی که نیاز به کنترل حرکت ابعادی دارد از این سوئیچ می تواند بهره ببرد.

 

منابع:

یک

دو

سه

سنسور القایی چیست؟