گاهی در شرایط سخت یک محیط صنعتی، استفاده از تجهیزاتی که بتوانند در محیط های سخت به خوبی عمل کنند، کارگشا خواهد بود. یکی از تجهیزاتی که می توان در شرایط سخت از آن بهره برد، لیمیت سوئیچ است.
لیمیت سوئیچ ها معمولا از یک جسم خارجی نیروی فیزیکی دریافت کرده و باعث قطع یا وصل یک مدار می شوند. اگر پاسخ سوالاتی از قبیل لیمیت سوئیچ چیست؟ چه انواع و کاربردهایی دارد را نمی دانید، تا پایان این مقاله با ما همراه باشید.
برای آشنایی بیشتر با تجهیزات کاربردی صنعت برق به “دوره برق صنعتی ماهر” مراجعه کنید.
لیمیت سوئیچ چیست؟
لیمیت سوئیچ تجهیزی الکترومکانیکی است که به وسیله نیروی فیزیکی وارده از یک جسم خارجی عمل می کند. لیمیت سوئیچ ها را می توان جزء سنسورهای تماسی دسته بندی کرد، که به طور گسترده برای تشخیص حضور یا موقعیت اشیاء در کاربردهای صنعتی استفاده می شوند. واژه لیمیت سوئیچ (switch Limit ) یا سوئیچ حد یا سوئیچ محدود کننده از عملکرد این تجهیز گرفته شده است.
هنگامی که یک جسم (یا هدف) با اهرم لیمیت سوئیچ تماس برقرار می کند، موقعیت اهرم را به “حد” ی که در آن کنتاکت های الکتریکی تغییر وضعیت می دهند، منتقل می کند. از طریق این عمل مکانیکی، کنتاکت های الکتریکی باز شده (در یک مدار (Normally Close) NC) و یا بسته می شوند (در یک مدار (Normally Open) NO )سنسور های مجاورت (القایی و خازنی) همین فرآیند را از طریق سنجش غیر تماسی انجام می دهند.
ساختار لیمیت سوئیچ
لیمیت سوئیچ ها از 4 قسمت اصلی تشکیل شده اند:
اهرم یا عملگر (Actuator)
نیرو و حرکت دریافتی از جسم، از طریق اهرمِ لیمیت سوئیچ و از طریق پیستون یا پلانجر داخلی (Internal Plunger) به سوئیچ داخلی منتقل می شود.
انواع اصلی اهرم ها عبارتند از رولر (غلتکیroller )، لِوِر (اهرمیlever )، پلانجر (پیستونیPlunger ) و میله انعطاف پذیر .(Flexible rod)
بدنه یا کاور سوئیچ (Cover)
بدنه یا کاور سوئیچ نوعی بسته بندی لاستیکی برای مهر و موم کردن و حفاظت از اتصالات بین پوشش و سوئیچ کِیس است.
سوئیچ داخلی (Built-in Switch)
سوئیچ داخلی می تواند به سرعت از طریق مکانیزم عمل سریع خود (Snap-action mechanism) قطع و وصل شود. حرکت یا نیروی خارجی فنر متحرک را معکوس می کند و کنتاکت متحرک را از کنتاکت NC به کنتاکت NO (یا برعکس) حرکت می دهد.
سوئیچ کِیس (Switch Case)
برای حفاظت از سوئیچ داخلی از یک قاب (کِیس) استفاده می شود. این کیس ها از جنس فلز یا رزین ساخته می شوند، تا استحکام مکانیکی بیشتری داشته باشند.
عملکرد لیمیت سوئیچ
همانطور که قبلا اشاره شد، لیمیت سوئیچ یک دستگاه الکترومکانیکی است که از یک اهرم متصل به کنتاکت های الکتریکی تشکیل شده است. هنگامی که یک جسم در تماس فیزیکی با اهرم قرار می گیرد، حرکت اهرم باعث می شود که کنتاکت های الکتریکی درون سوئیچ یا بسته شوند (برای یک مدار Normally Open) یا (برای یک مدار Normally Close) مسیر جریان الکتریکی را باز کنند.
انواع لیمیت سوئیچ
به طور کلی 4 نوع لیمیت سوئیچ وجود دارد:
- ویسکر یا آنتنی (Whisker)
- رولر یا غلتکی (Roller)
- لِوِر یا اهرمی (Lever)
- پلانجر یا پیستونی یا فشاری (Plunger)
برخی از انواع ممکن است حاصل ترکیب دو نوع از لیمیت سوئیچ ها باشند، مانند (رولر-لِوِر). نمایی از این لیمیت سوئیچ ها در شکل 3 آمده است.
کاربردهای لیمیت سوئیچ ها
محدود کردن حرکت، اولین کاربرد لیمیت سوئیچ ها است. این سوئیچ ها برای محدود کردن بازه حرکت اجسام استفاده می شوند. شمارش اقلام، یکی دیگر از کاربردهای این تجهیزات است. سوئیچ بعد از رسیدن تعداد اقلام به یک مقدار از پیش تعیین شده، عمل می کند (بسته یا باز می شود).
آشناترین مثال از کاربرد لیمیت سوئیچ، استفاده از آن در تعیین محدوده حرکت درب های اتوماتیک پارکینگ ها است.
شکل 4 -کاربرد لیمیت سوئیچ در تعیین محدوده حرکت
شکل 5 -یک کاربرد لیمیت سوئیچ
جایگزین لیمیت سوئیچ ها
سنسورهای مجاورتی (Proximity sensors) اولین جایگزین لیمیت سوئیچ ها بودند. عملیات مکانیکی و فرسودگی بیشتر لیمیت سوئیچ ها باعث شد تا این تجهیزات در حوزه های زیادی جای خود را به سنسورهای مجاورتی بدهند. اما لیمیت سوئیچ ها به دلیل مقاومت در شرایط سخت محیطی و دقت مناسبی که دارند، همچنان مورد توجه هستند.
برای آشنایی بیشتر با انواع سنسورها به مقاله “سنسور چیست و انواع سنسور کدامند ؟“ مراجعه فرمایید.
مزایای لیمیت سوئیچ ها
- از لیمیت سوئیچ ها می توان در اکثر محیط های صنعتی استفاده کرد، چون توانایی فعالیت در شرایط سخت محیطی را دارند.
- این سوئیچ ها دقت خوبی دارند.
- میزان مصرف انرژی الکتریکی این تجهیزات کم است.
- لیمیت سوئیچ ها می توانند تعداد بارهای متعددی را کنترل کنند.
معایب لیمیت سوئیچ ها
- لیمیت سوئیچ ها معمولا در تجهیزاتی که با سرعت های نسبتاً پایین کار می کنند، استفاده می شوند.
- این سوئیچ ها برای عمل کردن باید با هدف تماس مستقیم داشته باشند.
- لیمیت سوئیچ به دلیل مکانیکی بودن، زودتر از سایر انواع سنسورهای غیرمکانیکی فرسوده می شود.
برخی از پارامترها در لیمیت سوئیچ
پارامترهای مهم در یک لیمیت سوئیچ شامل موارد زیر است:
- Pretravel – مسافت یا زاویه ای که اهرم باید از آن عبور کند تا کنتاکت ها متصل شوند.
- Operating Point– موقعیت ِاهرم که در آن کنتاکت‌ها تحریک می شوند.
- Release Point – موقعیت ِ اهرم که در آن کنتاکت ها به حالت اولیه خود باز می گردند.
- Overtravel – حرکت ِ اهرم فراتر از نقطه تحریک کنتاکت ها با این پارامتر توصیف می شود. یعنی اهرم به نقطه تحریک کنتاکت ها رسیده و از آن عبور می کند.
- موقعیت اولیه یا initial position – موقعیتی از اهرم که هیچ نیروی خارجی به آن وارد نمی شود.
- نیروی عملیاتی (گشتاور) یا Operating force – نیروی مورد نیاز برای حرکت اهرم.
- حداقل نیروی برگشت (گشتاور) (Minimum return force) – حداقل نیروی مورد نیاز برای بازگرداندن اهرم به موقعیت اولیه خود.
- Total Travel – حداکثر مسافت (زاویه) مجاز که اهرم می تواند طی کند.
- Repeat Accuracy– توانایی یک سوئیچ در تکرار عملیات سوئیچینگ.
نماد لیمیت سوئیچ ها
نماد لیمیت سوئیچ ها در استانداردهای مختلف متفاوت است.
در استاندارد NEMA (National Electrical Manufacturers Association)، نماد یک لیمیت سوئیچ به صورت شکل 7 است. در حالی که نماد این تجهیز در استاندارد IEC (International Electrotechnical Commision) مطابق با شکل 8 است.
شکل 7 -نماد لیمیت سوئیچ در استاندارد NEMA
شکل 8 -نماد لیمیت سوئیچ در استاندارد IEC
حالت های کاری لیمیت سوئیچ
در حالت Free position، هیچ نیرویی از جانب شیء بر روی عملگر وارد نمی‌شود و لیمیت سوئیچ در شرایط نرمال کاری خود قرار دارد.
در وضعیت Operating position، عملگر لیمیت سوئیچ تحت تأثیر نیروی شیء قرار گرفته و لیمیت سوئیچ به حالت کاری می‌رسد. در این حالت، وضعیت تیغه‌های باز و بسته تغییر می‌کند.
کنتاکت های Snap action و slow brake در لیمیت سوئیچ ها
اکثر لیمیت سوئیچ ها از یکی از دو روش Snap action و Slow brakeبرای عملکرد کنتاکت ها استفاده می کنند.
Snap action
متداول ترین روش Snap action است. در این روش سرعت کنتاکت ها در تغییر بین حالت های بسته و باز بالا است. فقط مقادیر کمی نیرو از اهرم برای شروع فرآیند مورد نیاز است.
سرعت حرکت کنتاکت های snap-action به سرعت عملکرد اهرم ارتباطی ندارد. اهرم یک مکانیزم فنری را فعال می کند و این کشش فنر است که باعث تحریک کنتاکت ها می شود. این امر منجر به عملکرد بسیار سریع و مطمئن تجهیز می‌شود. با آزاد شدن اهرم، کشش فنر کاهش می‌یابد، اما کنتاکت‌ها حرکت نمی‌کنند تا زمانی که کشش به کمتر از سطح معینی برسد.
Slow brake
کنتاکت های Slow brake به طور مستقیم به اهرم متصل هستند. در این حالت مکانیزم فنری وجود نداشته و کنتاکت ها همزمان با اهرم، باز و بسته می شوند. بنابراین کنتاکت Slow brake کنتاکتی است که در آن حرکت فیزیکی اهرم به طور مستقیم با حرکت فیزیکی کنتاکت مرتبط است. این موضوع باعث هماهنگی خوبی در دو نقطه قطع و وصل می شود، اما این هماهنگی و ارتباط مستقیم، ممکن است باعث ایجاد قوس شود.
Snap Action و Slow Breakمعمولاً کنتاکت‌های N/C را دارند، اما کنتاکت Snap action در سرعت‌های پایین‌تر مطمئن تر عمل می‌کند، در حالی که Slow brake به حداقل سرعت فعال سازی بستگی دارد.
جمع بندی
در این مقاله به بررسی تجهیزی کاربردی به نام لیمیت سوئیچ (Limit switch) پرداختیم. لیمیت سوئیچ ها، تجهیزاتی الکترومکانیکی هستند که به وسیله نیروی فیزیکی وارده از یک جسم خارجی عمل می کند. این تجهیزات در تعیین کردن بازه حرکتی اجسام، نقش مهمی در صنعت ایفا می کنند. همچنین به سوالاتی مانند لیمیت سوئیچ خازنی چیست، انواع کاربردهای لیمیت سوئیچ،اصول عملکرد لیمیت سوئیچ پاسخ دادیم
منبع: eaton.com
سوالات متداول
محدود کردن حرکت، اولین کاربرد لیمیت سوئیچ ها است. این سوئیچ ها برای محدود کردن بازه حرکت اجسام استفاده می شوند. شمارش اقلام، یکی دیگر از کاربردهای این تجهیزات است
- ویسکر یا آنتنی (Whisker)
- رولر یا غلتکی (Roller)
- لِوِر یا اهرمی (Lever)
- پلانجر یا پیستونی یا فشاری (Plunger)
مقاله‌ای که خواندید بخشی از مطالب دوره آموزش اتوماسیون کار ماهر است.
برای یادگیری 0 تا 100 این دوره کلیک کن
اگر به دنبال افزایش مهارت خود در زمینه اتوماسیون صنعتی هستید،برای دریافت آموزش‌های رایگان در این حوزه، فقط کافیه فرم رو تکمیل کنید.
