آشنایی با لیمیت سوئیچ و کاربردهای آن
غیرممکن است با فعالیت‌های صنعتی و تولیدی و همچنین خط تولید یک محصول صنعتی آشنا باشید اما با یک ابزار کاربردی بسیار ضروری به نام لیمیت سوئیچ (Limit Switch) آشنا نباشید. اگر می‌خواهید بیشتر در مورد این ابزار فوق‌العاده مهم و البته نسبتاً ساده اطلاعات به دست آورید یا اگر به تازگی نام این محصول را شنیده‌اید و حالا می‌خواهید آن را بهتر بشناسید، این مقاله را از دست ندهید. در این مقاله از سری مقالات آموزشی گروه صنعتی سپیانی می‌خواهیم به این سوال پاسخ دهیم که لیمیت سوئیچ (Limit Switch) چیست، عملکرد آن چگونه است و چه کاربردهایی دارند.
حتما بخوانید:
لول سوئیچ دیاپازونی یا ارتعاشی چیست؟
لیمیت سوئیچ Limit Switch چیست؟
لیمیت سوئیچ یک کلید الکترومکانیکی است که با هر نیروی فیزیکی یا حرکت یک ماشین کار می کند. بگذارید با یک مثال توضیح دهیم:
تصور کنید در یک خط تولید محصول، قرار است هر ۱۰ محصول در یک جعبه جای بگیرد. یکی از راه‌ها این است که یک اپراتور یعنی کارگر و نیروی انسانی را صرف انجام این کار کنیم و راه ساده تر و ارزان تر این است که از یک لیمیت سوئیچ استفاده کنیم که در نوار نقاله قرار می‌گیرد. و با عبور هر محصول، یک بار آن را شمارش می کند و بعد از انجام ده شمارش که به معنای قرار گرفتن ۱۰ محصول در جعبه است. نقاله دوم را حرکت می دهد و جعبه پرشده را جلو می‌برد و جعبه خالی بعدی را جلوی نوار نقاله می‌گذارد تا با ده محصول دیگر پر شود.
کارکرد دقیق لیمیت سوئیچ
کاری که لیمیت سوئیچ انجام می‌دهد این است که یک نشانه مکانیکی یعنی ضربه زدن هر محصول در هنگام عبور از کنار آن را به یک پالس الکتریکی تبدیل می‌کند. و بعد از دهمین شمارش، یک پالس الکتریکی به نوار نقاله دوم انتقال می دهد و آن را فعال می‌کند. فکر می‌کنم با این مثال، به سادگی توانستید بفهمید لیمیت سوئیچ به طور کلی چطور کار می‌کند.
این سوئیچ ها در تشخیص وجود یا نبودن یک جسم، شمارش اجسام، تشخیص سرعت، تشخیص محدوده حرکت، موقعیت یابی و… بسیار کمک کننده هستند. این سوئیچ ها شامل سه ترمینال NO (Normally Open)، NC (Normally Open) & Common میباشند.
تشخیص وجود یا عدم وجود یک شی با استفاده از دستگاه تشخیص تماسی یا غیر تماسی با استفاده از یک سوئیچ ساده امکان پذیر است. هنگامی که جسم شناسایی می شود، این دستگاه ها سیگنال الکتریکی تولید می کنند که برای کنترل انواع مختلف تجهیزات و همچنین پردازش در صنایع مختلف استفاده می شود. یکی از این تجهیزات لیمیت سوئیچ است که به بخشی ضروری از ابزارهای کنترل و حسگر بخش های مختلف مانند ساخت و ساز، صنعت، کشاورزی و حمل و نقل تبدیل شده است. بنابراین هزاران لیمیت سوئیچ در انواع مختلف ماشین آلات ساختمانی یا کشاورزی، تجهیزات صنعتی و سیستم های کنترل در سراسر جهان استفاده می شود.
حتما بخوانید: لول سوئیچ مولتی پوینت چیست؟ انواع آن
کنترل عمل لیمیت سوئیچ
کنترل این کلید توسط عوامل مختلفی مانند دما، موقعیت و فشار قابل انجام است. این سوئیچ عمدتاً طوری طراحی شده است که فقط پس از رسیدن به یک حد ثابت کار کند و عموماً از طریق تماس با استفاده از یک جسم مانند بادامک فعال می شود.
فناوری ساخت لیمیت سوئیچ
ساخت لیمیت سوئیچ را می توان با استفاده از اجزای مختلف مانند محرک، پوشش، سوئیچ داخلی و کیس سوئیچ انجام داد. یک لیمیت سوئیچ بسته به کاربرد آن می تواند از مواد مختلفی ساخته شود. به عنوان مثال، کلیدهای محدود مورد استفاده در آسانسورها معمولاً از فولاد ضد زنگ ساخته می‌شوند تا هنگام قرار گرفتن در معرض آب ناشی از رطوبت در فضای بسته مانند چاه آسانسور یا راهروی بین طبقات، زنگ نزنند.
لیمیت سوئیچ های مورد استفاده در کاربردهای صنعتی که ممکن است مواد شیمیایی خطرناک وجود داشته باشد نیز ممکن است از فولاد ضد زنگ با بخش های مسی (به جای نقره) ساخته شوند، زیرا مس مانند نقره در معرض مواد شیمیایی خورده نمی‌شود و خراب نمی‌شود.
اصول و نحوه کار لیمیت سوئیچ
نحوه کار لیمیت سوئیچ شبیه سنسور برای شناسایی وجود و عدم وجود یک شی است. این سوئیچ را می توان به صورت مکانیکی با برقراری ارتباط با سایر اشیاء فعال کرد. هنگامی که جسم با محرک سوئیچ تماس پیدا می‌کند، در نهایت به سمت مرز محرک حرکت می کند، هر جا که محل تماس تغییر کند. اکثر این کلیدها عملکرد مکانیکی دارند و شامل کنتاکت های سنگین هستند که قادر به سوئیچینگ جریان بالا هستند. مثلاً این سوئیچ را می توان در پلنوم تامین کوره قرار داد.
در این صورت این سوئیچ دمای پلنوم را می خواند و صبر می کند تا به درستی داغ شود. هنگامی که پلنوم به دمای خاصی رسید، این سوئیچ سیگنالی را به هواگیر ارسال می کند تا شروع به کار کند و هوای گرم را به محل مورد نظر شما منتقل کند. لیمیت سوئیچ معمولاً در دمای حداکثر 160 درجه فارنهایت و حداقل 130 درجه فارنهایت کار می کند. که محدوده بسیار بزرگی است. نوع دیگر لیمیت سوئیچ‌ها سوئیچ های حساس به فشار هستند که عمدتاً برای فعال شدن و غیرفعال شدن به فشار آب متکی هستند.
تغییر فشار باعث فعال شدن سوئیچ می شود. فشار آب از طریق دیافراگم بالا می رود که به فنر و پیستون فشار می آورد که به نوبه خود، با تماس ها باز یا بسته می شوند. یکی دیگر از پرکاربردترین لیمیت سوئیچ ها آن‌هایی هستند که از حرکت مکانیکی یک پیستون محرک برای تغییر یا کنترل وضعیت کلید الکتریکی استفاده می کنند. در ادامه، به طور کامل درباره انواع این کلیدهای کنترل کننده و محدود کننده صحبت می‌کنیم.
مکانیزم‌های فعالسازی سوئیچ لیمیت
یک لیمیت سوئیچ را می توان با چندین نوع مکانیسم فعال کرد: مغناطیسی، مکانیکی و نوری.
لیمیت سوئیچ های مغناطیسی توسط آهنرباهایی که در نزدیکی آنها قرار دارند فعال می شوند. لازم بذکر است که لیمیت سوئیچ های مکانیکی با تماس فیزیکی با یک اهرم یا جسم دیگر فعال می شوند که وقتی محرک در مجاورت آن قرار می گیرد حرکت می کند. لیمیت سوئیچ ها نوری از دیودهای ساطع کننده نور (LED) و سلول های فوتوالکتریک برای تشخیص اینکه یک جسم در فاصله معینی از آنها قرار گرفته است استفاده می کند.
تفاوت بین Limit Switch و سنسور مجاورتی
قبلاً در یکی از مقالات در رابطه با سنسور مجاورتی به طور کامل صحبت کرده و توضیح داده‌ایم حسگر مجاورتی چیست و چه کاربردهایی دارد. در این بخش، فقط به طور خلاصه می خواهیم به تفاوت بین این سنسورها و لیمیت سوئیچ صحبت کنیم چون عملکرد آنها تقریباً مشابه هم است و در واقع سنسور مجاورتی نوع پیشرفته و جایگزین تخصصی تری برای لیمیت سوئیچ های قدیمی است.
مطلب مرتبط : سنسور پراکسیمیتی یا مجاورتی چیست؟
تفاوت بین لیمیت سوئیچ و سوئیچ مجاورت شامل موارد زیر است:
انواع لیمیت سوئیچ‌ها
به طور کلی دو نوع لیمیت سوئیچ وجود دارد:
1. لیمیت سوئیچ مکانیکی
این سوئیچ ها با یک حرکت فیزیکی (معمولاً با استفاده از یک اهرم) کنترل می شوند. این کار اغلب آنها را برای تجهیزات ظریف مناسب می کند زیرا برای کار کردن نیازی به برق ندارند. با این حال، آنها میتوانند بیشتر از نسخه های الکترونیکی مستعد ساییدگی باشند.
2. لیمیت سوئیچ الکترونیکی
لیمیت سوئیچ های الکترونیکی توسط باتری ها یا برق اصلی تغذیه می شوند و از سنسورها برای تشخیص عبور جسم از نقطه خاصی، استفاده می کنند.
در یک تقسیم بندی دیگر می‌توان انواع لیمیت سوئیچ‌های موجود در بازار را اینطور نام برد:
اهرم غلتکی
این کلیدها شامل یک غلتک در نوک اهرم است. هنگامی که یک جسم وجود دارد، غلتک به صورت شعاعی فعال می شود. در اینجا کاربرد اصلی غلتک حذف سطح بالای اصطکاک و کاهش توان مورد نیاز برای کنترل لیمیت سوئیچ است. به طور مشابه، هنگامی که هیچ جسمی وجود ندارد، اهرم به دلیل مکانیزم فنری که در بدنه سوئیچ ثابت شده است، به موقعیت اولیه خود باز می گردد. این سوئیچ ها بیشتر در بخش صنعتی مورد استفاده قرار می گیرند.
اهرم غلتکی قابل تنظیم
این کلیدها شبیه به یک کلید استاندارد معمولی سطح غلتکی هستند به جز یک عملکرد که ظرفیت تغییر ارتفاع غلتک است. بنابراین هنگامی که لیمیت سوئیچ در محل ثابت شود، این تنظیم را می دهد. در اینجا، محدوده تنظیم را می توان از طریق لیمیت سوئیچ زمانی که فاصله 2 میلی متر تا 6 سانتی متر است، تغییر داد. به طور کلی، این سوئیچ ها در جایی قابل استفاده هستند که جسمی که حس میکنند ممکن است کمی حرکت کند.
غلتکی پیستون
این سوئیچ ها در اندازه ها و اشکال مختلف موجود هستند. بنابراین، بیشترین استفاده از نوع غلتکی است. این سوئیچ عمدتاً زمانی استفاده می شود که فشار مستقیماً به سر پیستون در حالت 90 درجه وارد نشود. پیستون غلتکی مقداری از فشار را از غیر عمود به عمود تغییر می دهد و پس از آن می توان از آن برای راه اندازی یا غیرفعال کردن پیستون استفاده کرد. هنگامی که چیزی در انتهای پیستون به سمت پایین فشار می آورد، این سوئیچ ها فعال می شوند.
پلانجر گرد
این سوئیچ شامل یک نوک گرد است که پس از دریافت انرژی عمودی که به قسمت انتهایی پیستون ارائه می شود، راه اندازی می شود. در این سوئیچ، وظیفه اصلی نوک گرد این است که یک ناحیه تشخیص بزرگتر در سر سوئیچ ایجاد کند. در اینجا انواع سر می تواند در اندازه ها و اشکال مختلف باشد.
اهرم میله
این سوئیچ ها شامل یک میله نازک و بلند است که به محض اینکه متوجه حضور یک جسم شود فعال می شود. این سوئیچ ها دارای مکانیزم فنری در داخل هستند، بنابراین هنگامی که جسم جدا می شود، اهرم به حالت اولیه خود باز می گردد. در اینجا، طول میله از 1 سانتی متر تا بالای 10 سانتی متر متغیر است. این سوئیچ ها معمولاً در کاربردهای غیر سنگین قابل استفاده هستند.
میله انعطاف پذیر
این سوئیچ ها تقریباً مشابه کلیدهای محدود کننده اهرمی میله ای معمولی هستند اما می توانند در ناحیه 360 درجه فعال شوند. از نظر ظاهری عملاً با نوع اهرمی میله ای یکسان به نظر می رسند.
محور چرخشی
این لیمیت سوئیچ ها در جایی قابل اجرا هستند که برنامه دارای یک محور یا لولا باشد. هنگامی که یک محور یا لولا بچرخد، سوئیچ فعال می شود. این نوع کلیدها بر روی لولاهای درب و همچنین در هر برنامه ای که دارای محور چرخشی باشد استفاده می شود.
کشش کابل
این نوع لیمیت سوئیچ ها با بند یا قلاب در نوک بدنه سوئیچ هستند. یک سیم کش یا کابل به قلاب وصل می شود و پس از کشیدن کابل، سوئیچ را فعال می کند. این سوئیچ شامل یک اهرم فنری است که با کشیدن آن فعال می شود. به طور کلی، این سوئیچ ها عمدتاً در دستگاه های امنیتی مانند سیم کشی روی نوار نقاله استفاده می شوند. هنگامی که کسی نیاز به متوقف کردن نوار نقاله در مواقع اضطراری دارد، می تواند طناب را بکشد. اینها معمولاً برای نصب و راه اندازی بسیار ساده هستند.
دلایل خرابی لیمیت سوئیچ Limit Switch
دلایل زیادی برای خرابی لیمیت سوئیچ وجود دارد از جمله موارد زیر:
- آسیب به دلیل نور مستقیم خورشید
- توقف کار به خاطر شوک شدید
- سرعت کند عملکرد
- خوردگی با مواد شیمیایی یا اصطکاک
- غلط بودن جهت عملکرد محرک
- اتصال کوتاه و آسیب به بخش الکتریکی
- آسیب به بخش الکتریکی به خاطر منبع تغذیه اشتباه
- انتخاب نادرست سوئیچ برای کاری که می‌خواهد انجام دهد
حتما بخوانید:
مزایا و معایب لیمیت سوئیچ
مثل هر ابزار صنعتی، لیمیت سوئیچ هم نقاط ضعف و قوتی دارد.
مزایا
از مزایای لیمیت سوئیچ می توان به موارد زیر اشاره کرد:
- نصب لیمیت سوئیچ ساده است.
- اندازه آن جمع و جور است.
- تحمل فشار خوبی دارد.
- انرژی الکتریکی کمتری مصرف می کند.
- در بسیاری از صنایع کاربرد دارد.
- تکرارپذیری و دقت بالایی دارد.
- در سخت ترین شرایط محیطی کار می کند.
- حداکثر جریانی که می تواند سوئیچ کند تا 10 آمپر است.
معایب
از معایب لیمیت سوئیچ می توان به موارد زیر اشاره کرد:
- برای فعال کردن این سوئیچ، باید با یک جسم تماس فیزیکی برقرار کند.
- جزء مکانیکی می تواند از بین برود و خراب شود.
- معمولاً به تجهیزاتی محدود می شود که با سرعت های نسبتاً پایین کار می کنند.
کاربردهای لیمیت سوئیچ
همانطور که در ابتدای مقاله گفتیم لیمیت سوئیچ یک ابزار ضروری برای بسیاری از خطوط تولید در صنایع مختلف تبدیل شده است. برخی از صنایعی که از لیمیت سوئیچ ها استفاده می کنند عبارتند از: تولید، جابجایی مواد، بسته بندی و توزیع مواد غذایی و نوشیدنی، فلزات، کابینت های کنترل، تجاری و بسیاری موارد دیگر.
در این بخش از مقاله سعی می کنیم به صورت خیلی خلاصه چند مورد دیگر از کاربرد های لیمیت سوئیچ را برای شما لیست کنیم.
از کاربردهای لیمیت سوئیچ می توان به موارد زیر اشاره کرد:
- لیمیت سوئیچ برای تشخیص موقعیت محصول در خطوط تولید استفاده می شود.
- برای تشخیص موقعیت واحدهای محرک و همچنین دستگاه ها و تجهیزات صنعتی استفاده می شود.
- لیمیت سوئیچ ها برای تشخیص درب ها و پوشش ها در دستگاه های تولید نیمه هادی و ماشین ابزار استفاده می شود.
- این سوئیچ ها در ماشین های ابزار مانند دستگاه های ساخت فلز، خطوط انتقال، پرس ها و غیره استفاده می شوند.
- این نوع کلیدها در تجهیزات جابجایی مواد مانند آسانسورها، نوار نقاله ها، بالابرها و جرثقیل ها استفاده می شوند.
- لیمیت سوئیچ در ماشین آلات نساجی، تجهیزات فرآیند و ماشین آلات بسته بندی استفاده می شوند.
- از این ابزار کاربردی در بالابرها، وسایل نقلیه، تجهیزات، ماشین آلات ساختمانی و غیره قابل استفاده هستند.
- از این کلیدها در کابینت های کنترل و درب های گاراژ استفاده می شود.
کلام پایانی
همانطور که در این مقاله آموختیم، لیمیت سوئیچ ابزار بسیار کاربردی است و ما با عملکردی الکترومکانیکی که بخشی از آن یک بازوی مکانیکی است که می‌تواند حضور محصول یا شی هدف را تشخیص دهد یا شمارش کند و سپس با استفاده از بخش الکترونیکی دستور را صادر کند. این دستور می تواند دستور انجام یک حرکت خاص باشد مانند راه انداختن جریان یا قطع کردن آن، حرکت دادن یک شیء یا متوقف کردن آن، باز کردن دریچه و بستن آن و خیلی چیزهای دیگر.
اگر برای شرکت صنعتی یا کارگاه تولیدی کوچک و بزرگ خودتان نیاز به انواع لیمیت سوئیچ دارید یا به فکر راه اندازی خط تولید یک محصول هستید. توصیه ما این است که قبل از هرگونه سرمایه گذاری، با افراد متخصص در زمینه راه اندازی خطوط تولید و خرید تجهیزات صنعتی مشورت کنید. خوشبختانه مهندسین مشاور گروه صنعتی سپیانی آماده هستند تا از طریق فرم تماس با واتس اپ یا پر کردن فرم درخواست مشاوره شما را در این امر یاری کنند. پس این فرصت طلایی را از دست ندهید.