Spis treści:
Wyłączniki krańcowe to proste elementy (zwykle stykowe bądź optyczne), bez których nie mogłaby istnieć większość maszyn i urządzeń elektromechanicznych.
Przyzwyczajeni do wszechobecnej automatyzacji często nie zastanawiamy się nad tym, w jaki sposób maszyny i urządzenia wokół nas radzą sobie z rozpoznawaniem stanu, w jakim się znajdują. Dla automatyków i robotyków oczywisty jest fakt, że za „zmysły” urządzeń odpowiadają różnego rodzaju czujniki. Do najprostszych z nich należą wyłączniki krańcowe. Choć przybierają one różne formy i rozmiary, wspólny jest cel ich stosowania w praktycznych konstrukcjach – wykrycie osiągnięcia przez ruchomy element krańca dopuszczalnego zakresu przemieszczania. Dlaczego zatem mamy do dyspozycji tak wiele odmian tych przydatnych elementów?
Jak działa wyłącznik krańcowy?
W niemal każdym zastosowaniu – czy to w prostej, amatorskiej drukarce 3D, czy w drogim i rozbudowanym centrum obróbczym CNC – wyłącznik krańcowy jest umieszczony w stałej części maszyny, np. w obudowie. Współpracuje on z elementem połączonym sztywno z ruchomą częścią urządzenia. Przykład? Głowica drukarki 3D FFF, która – poruszając się po prowadnicy osi X – przesuwa się od lewej do prawej strony pola roboczego poruszana przez silnik krokowy.
O ile zastosowanie tego typu napędu ma ogromną zaletę w postaci bezpośredniego przełożenia (ze stałym dla danej maszyny przelicznikiem) liczby kroków na określoną zmianę pozycji, to wspomniane rozwiązanie posiada także istotną wadę – sterownik nie jest w stanie określić, w jakim położeniu po włączeniu zasilania maszyny znajduje się głowica.
Z tego też względu na etapie wstępnego pozycjonowania konieczne jest znalezienie pozycji zerowej, a do tego celu służy właśnie wyłącznik krańcowy. Jego aktywacja po osiągnięciu danego krańca zakresu ruchu pozwala wyznaczyć dokładną bazę do dalszego pozycjonowania inkrementalnego, czyli – najprościej mówiąc – wykonywana jest „w ciemno” (tzn. poprzez określenie pozycji elementu ruchomego tylko na podstawie kolejnych przemieszczeń).
Drugie najczęściej realizowane przez wyłącznik krańcowy zastosowanie to – jak sama nazwa wskazuje – wyłączenie napędu po osiągnięciu końca bezpiecznego lub w ogóle możliwego zakresu ruchu, co stanowi podstawowe zabezpieczenie niemal wszystkich znanych mechanizmów z napędem elektrycznym, a często także pneumatycznym i hydraulicznym.
Wyłączniki krańcowe – kompendium wiedzy w pigułce
Dokładna zasada działania zależy bezpośrednio od zastosowanego rodzaju wyłącznika krańcowego. Najprostsze, czyli stykowe, stanowią swego rodzaju przyciski chwilowe (przyciski monostabilne), wyposażone w dźwignię bądź popychacz, które ułatwiają obsłużenie wyłącznika przez ruchomy element maszyny.
Spotykane są krańcówki ze stykami normalnie otwartymi (zwieranymi po naciśnięciu, NO), normalnie zwartymi (NC), a także ze stykami przełącznymi w konfiguracji NO-COM-NC, czyli z jednym wyprowadzeniem wspólnym. Inną odmianą wyłączników krańcowych są wszelkiego rodzaju bariery i czujniki optyczne.
W roli wyłączników krańcowych równie dobrze sprawdzają się popularne transoptory szczelinowe lub odbiciowe. Bez problemu można także zastosować w roli wyłączników krańcowych czujniki bazujące na efektach magnetycznych, a ich zaletą jest bezkontaktowe działanie, ułatwiające implementację w wielu praktycznych aplikacjach.
Podłączenie czujnika krańcowego do sterownika ruchu
O tym, jak podłączyć wyłącznik krańcowy do sterownika maszyny, decyduje zwykle zastosowany program. Z elektrycznego punktu widzenia połączenie tego rodzaju czujnika z układem cyfrowym, np. mikrokontrolerem lub sterownikiem programowalnym PLC, nie różni się od sposobu, w jaki podłączany jest dowolny inny przycisk lub przełącznik.
Najprostszym sposobem konwersji stanu styków wyłącznika krańcowego na stan logiczny, rozpoznawany przez układ, bywa podciągnięcie jednego z wyprowadzeń do napięcia zasilania (poprzez rezystor) oraz podłączenie drugiego styku do masy układu. W ten sposób można łatwo rozpoznać stan zwarcia (0 V) lub rozwarcia (pełne napięcie zasilania, np. 3,3 V lub 5 V), co program sterownika może odpowiednio zinterpretować, reagując np. wyłączeniem napędu, ustawieniem licznika pozycji na wartość zero, lub też zmianą kierunku ruchu (jeżeli mechanizm ma pracować w stylu posuwisto-zwrotnym).
Wyłącznik krańcowy – FAQ
Wyłączniki krańcowe są nazywane również przyciskami chwilowymi (przyciskami monostabilnymi). Są wyposażone w specjalny popychacz lub dźwignię. Ich działanie polega na ułatwieniu użytkowania wyłącznika. Rozróżniamy wyłączniki ze stykami normalnie zwartymi (modele tego typu są oznaczone jako NC), a także normalnie otwartymi, czyli zawieranymi w momencie naciśnięcia. Wyłączniki krańcowe normalnie otwarte są oznaczone jako NO. Warto również zaznaczyć, że popularne krańcówki występują w wariantach ze stykami przełączanymi, czyli w następującej konfiguracji NO-COM-NC.
Do sprawdzenia prawidłowości działania wyłącznika krańcowego można wykorzystać m.in. multimetr lub omomierz. Urządzenia pomiarowe tego typu pozwalają na precyzyjne pomiary oporności (rezystancji). Zmieniając stan wyłącznika krańcowego, musi zmieniać się rezystancja. Jeżeli tak się nie dzieje, wyłącznik może być uszkodzony. Dodatkowo, gdy rezystancja jest zbyt wysoka, również można podejrzewać uszkodzenie wyłącznika.
Jedna odpowiedź
Nie napisano czy mają być po 2 krańcowe dla każdej osi X,Y, Z…, czy wystarczy tylko dla pozycji początkowej,
czy musi być dla początkowej i końcowej pozycji???
Chodzi o program GRBL i laserGRBL
Pytanie wydaje się prymitywne, ale dla początkującego użytkownika ma to znaczenie, ponieważ np. pozycję końcową
może wyznacza sam program na podstawie np. parametrów “stołu” podanych w ustawieniach .
Chodzi o uniknięcie montażu zbędnych “krańcówek”.