آیا می دانید لیمیت سوئیچ چیست؟ لیمیت سوئیچ را باید قطعه‌ای دانست که به خوبی از پس کار در محیط های خشن صنعتی برمی‌آید و اگرچه پیشرفت تکنولوژی، جایگزین‌هایی مدرن‌تر و جذاب‌تر را به دنیای صنعت ارائه داده اما، هنوز هم این قطعه با ساختار مکانیکی خود، به علت سادگی در نصب و هزینه پایین‌تر، متقاضیان زیادی دارد. پیش از پرداختن به اینکه لیمیت سوئیچ چیست؛ بد نیست تا مروری کوتاه بر زمینه شکل گیری آن داشته باشیم.
لیمیت سوئیچ چیست؟
از وقتی که حرف اتوماتیک کردن فرایندها و پروسه‌های تولیدی، به دلایلی نظیر سرعت بیشتر در تولید یا دقت بالاتر و غیره به میان آمد؛ سوئیچ‌ها یا اجزایی که بتوانند مسیر جریان برق را، در لحظه‌ای خاص یا با اتفاقی مشخص، تغییر دهند اهمیت بسیار زیادی پیدا کردند. البته این موضوع به این معنا نیست که پیش از مطرح شدن ایده‌های مربوط به اتوماسیون صنعتی، از سوئیچ‌ها استفاده نمی‌شد. کلیدهای برق معمولی که امروزه از آنها استفاده می‌کنیم هم سوئیچ هستند؛ اما در مواردی مثل کلید برق معمولی، همواره به فردی نیاز بود که با دیدن اتفاقی خاص، مثلا دیدن کالای معیوب، جریان برق را قطع کند یا آن را تغییر دهد.
با مطرح شدن اتوماسیون صنعتی و تلاش برای استفاده حداقلی از نیروی انسانی در تولید، دیگر سوئیچ‌های قدیمی پاسخگوی نیازها نبودند. در واقع باید گفت وجود فردی که با مشاهده وضعی خاص، جریان برق را عوض کند؛ با هدف نهایی اتوماسیون صنعتی، که حذف حداکثری نیروی انسانی بود؛ مغایرت داشت. در نتیجه قطعاتی مثل میکرو سوئیچ یا لیمیت سوئیچ با ایده‌هایی ساده مطرح شدند و رفته رفته توسعه پیدا کردند.
حالا سوال اساسی اینجاست که تفاوت کلیدهای قدیمی با لیمیت سوئیچ چیست و این قطعه چگونه نیاز به حضور نیروی انسانی را کاهش می‌دهد؟ این سوالی است که جز با شناختن ساختار لیمیت سوئیچ، نمی‌توان به آن پاسخ داد.
ساختار لیمیت سوئیچ چیست
در بخش قبل زمینه‌هایی را که وجود لیمیت سوئیچ را ضروری می‌کرد؛ بررسی کردیم. حالا وقت آن رسیده تا ببینیم لیمیت سوئیچ چیست و چه ساختاری دارد. بهتر است این موضوع را با این نکته شروع کنیم که لیمیت سوئیچ ساختاری مکانیکی دارد.
اجازه دهید با مثالی ساده این موضوع را بیشتر باز کنیم. کلید برق منزل خود را در نظر بگیرید. جریان برق چگونه در آن تغییر می‌کند یا قطع و وصل می‌شود؟ با وارد شدن نیرویی فیزیکی توسط شما. این نیروی وارد شده وضعیت کنتاکت ها را که مسیر عبور جریان الکتریسیته هستند؛ تغییر می‌دهد. در نتیجه می‌توان گفت که ساختار این کلیدها مکانیکی است. یعنی در اثر نیرویی که به شکل مستقیم وارد شده، تغییر مسیر جریان را انجام می‌دهند. اگر برایتان سوال شده که مگر راه دیگری هم وجود دارد؛ باید گفت بله! برای مثال سنسورهای مجاورتی، از سیم پیچ‌های تشکیل شده‌اند که میدان مغناطیسی مشخصی تولید می‌کند و در اثر نزدیک شدن جسم فلزی، نیروی ایجاد شده توسط میدان تغییر می‌کند و در نتیجه این تغییر نیرو، تغییر مسیر جریان الکتریکی بین کنتاکت‌ها انجام می‌شود.
حالا این سوال پیش می‌آید که اگر لیمیت سوئیچ ساختاری مکانیکی دارد؛ پس چگونه از آن در مکانیزه کردن تولید استفاده می‌کنیم؟ در واقع این ساختار مکانیکی وجود فردی که نیرو را به شکل مستقیم وارد نماید؛ الزامی می‌کند. این برداشت اشتباه است. نکته اینجاست که اگرچه لیمیت سوئیچ ساختاری مکانیکی دارد و به نیروی مستقیم وابسته است اما این نیرو لزوما نباید توسط انسان ایجاد گردد! در واقع این نیرو مثلاً می‌تواند در اثر برخورد کالایی که روی نقاله در حال حرکت است به وجود بیاید. در بخش بعد و با معرفی اجزای تشکیل دهنده لیمیت سوئیچ این موضوع واضح‌تر خواهد.
[irp posts=”19137″ ]
اجزای لیمیت سوئیچ چیست
در بخش‌های قبل به هدف ساخته شدن و ساختار لیمیت سوئیچ اشاره کردیم و حالا وقت آن رسیده تا ببینیم که بر اساس این ساختار چگونه هدف وجود لیمیت سوئیچ‌ها حاصل می‌شود؟ برای دانستن این موضوع اول باید بررسی کنیم که اجزای لیمیت سوئیچ چیست؟
در مثال بخش قبل گفتیم که نیروی لازم برای تغییر مسیر جریان الکتریکی در لیمیت سوئیچ نباید لزوما توسط نیروی انسانی ایجاد شود و می‌توان از تماس کالا یا محصولات و مواد اولیه، با بخش خاصی از لیمیت سوئیچ این نیرو را پدید آورد. پس قطعا بخشی در لیمیت سوئیچ وجود دارد که با محصولات برخورد می‌کند.(به خاطر وجود همین برخورد است که لیمیت سوئیچ‌ها را جزو سنسورهای تماسی دسته بندی می‌کنند) این بخش، یکی از اجزای لیمیت سوئیچ است که اصطلاحا به آن اهرم می‌گویند و انواع مختلفی دارد.
بخش دوم را باید کنتاکت‌ها دانست که یا به صورت مستقیم یا به صورت غیر مستقیم به اهرم متصل شده‌اند و نیروی وارد شده به اهرم سبب تغییر وضعیت آنها و تغییر مسیر جریان برق می‌گردد. در بخش انواع لیمیت سوئیچ، این شیوه اتصال را دقیق‌تر بررسی خواهیم کرد.
بخش سوم هم بدنه است که وظیفه حفظ این اجزا کنار یکدیگر را دارد و با توجه به این که معمولا از لیمیت سوئیچ در شرایط سخت صنعتی استفاده می‌شود؛ استحکام بالای این بخش، اهمیت بسیار زیادی دارد.
پس از این که زمینه و هدف، ساختار و اجزای لیمیت سوئیچ را بررسی کردیم؛ باید سراغ انواع آن برویم.
انواع لیمیت سوئیچ چیست؟
همواره در دسته بندی تمام وسایل و حتی مفاهیم، شیوه‌های متفاوتی وجود دارد . در مورد لیمیت سوئیچ‌ها نیز این گونه است و ما در این بخش مهم‌ترین شیوه‌های دسته بندی را با هم مرور خواهیم کرد.
انواع لیمیت سوئیچ
دسته بندی بر اساس شیوه اتصال کنتاکت‌ها به اهرم
اولین دیدگاه برای دسته بندی لیمیت سوئیچ، بررسی شیوه اتصال کنتاکت‌ها به اهرم است. دیدیم که در لیمیت سوئیچ، نیروی وارد شده به اهرم، سبب تغییر حالت کنتاکت‌ها می‌شود و تغییر مسیر جریان برق از این طریق صورت می‌گیرد. در نتیجه باید به طریقی، اهرم به کنتاکت متصل باشد.
اولین شیوه که اصطلاحا به آن snap action گفته می‌شود؛ شیوه اتصالی غیر مستقیم است. در این شیوه نیروی وارد شده به اهرم، در فنری ذخیره شده و سپس در لحظه‌ای خاص، مثلا بعد از این که فشردگی فنر، به حد مشخصی رسید؛ نیروی کشسانی ذخیره شده در فنر آزاد شده و وضعیت کنتاکت‌ها تغییر می‌کند. واژه «لیمیت» در نام این قطعه، به معنای حد است و این اتصال غیر مستقیم، زمینه استفاده از لیمیت سوئیچ‌ها برای شمارش را فراهم می‌کند. برای مثال ما می دانیم که در اثر وارد شدن نیروی برخورد صد محصول به اهرم، فنر آزاد می‌شود و با متصل کردن لیمیت سوئیچ به چراغی، می‌توانیم بفهمیم که چند کالا با اهرم برخورد کرده‌اند و ار این طریق کالاهای تولید شده خود را بشماریم.
نوع دوم لیمیت سوئیچ‌ها که در آن، اتصال اهرم و کنتاکت ها مستقیم است؛ اصطلاحا slow break نامیده می‌شود که در آن نیروی وارد شده به اهرم، به صورت مستقیم به کنتاکت‌ها منقل می‌شود و وضع آنها تغییر می‌دهد. معمولا از این نوع، برای مواردی استفاده می‌شود که سرعت حرکت محصول در آن بالاست یا به هماهنگی زیادی در نقاط قطع و وصل نیاز داریم.
دسته بندی بر اساس شکل اهرم
در واقع شاید این دسته بندی در ظاهر مهم نباشد و مشخصات فنی لیمیت سوئیچ، اهمیت بالاتری داشته باشد اما باید دانست که بسته به محیطی که قصد داریم در آن، از این قطعه استفاده کنیم؛ شکل اهرم می‌تواند تغییر کند و حالت آن اهمیت بالایی هم داشته باشد.
برای مثال ما قصد داریم که به وسیله لیمیت سوئیچ، تعداد کالاهایی را بشماریم که کروی هستند؛ در نتیجه می‌توان گفت که بهتر است از لیمیت سوئیچی استفاده کنیم که بخش اهرمی آن مانند غلطک باشد تا نیروی وارد شده توسط جسم، به خوبی به اهرم وارد شود. در مثالی دیگر وقتی قصد داریم که محدوده‌ای را مشخص کنیم؛ مثلا فرض کنید که برای این که برچسب تبلیغاتی ما به درستی روی کالا درج شود؛ نیاز داریم تا کالا از سمت راست مقاله حداقل چهار سانت فاصله داشته باشد؛ بهتر است اهرم لیمیت سوئیچ، به شکل میله یا آنتنی باشد که محدوده لازم را مشخص می‌کند و در اثر برخورد جسم با آن، جریان برق قطع شود؛ چون جسم در مکان صحیح قرار ندارد.
در بازار انواع مختلفی از لیمیت سوئیچ با اهرم‌های مختلف وجود دارد که مهم ترین آنها عبارتند از:
- آنتنی یا میله‌ای
- غلطکی
- اهرمی یا لوری
- پیستونی یا فشاری
معمولا انواع دیگر اهرم‌ها، از تلفیق این چند نوع ساخته می‌شوند.
[irp posts=”16583″ ]
کاربردهای لیمیت سوئیچ چیست
تا اینجا به این موضوع پرداختیم که لیمیت سوئیچ چیست “limit switch” و چه ساختار و چه انواعی دارد. در این قسمت سعی می‌کنیم که ببینیم که کاربرد لیمیت سوئیچ چیست و در چه مواردی بیشتر از آن استفاده می‌شود.
اگرچه پیشرفت تکنولوژی باعث شده تا جایگزین‌هایی مدرن‌تر و دقیق‌تر برای لیمیت سوئیچ‌ها ارائه شود؛ اما به دلایلی که در بخش مزایای لیمیت سوئیچ ها به آن خواهیم پرداخت؛ هنوز هم این قطعه کاربردهای فراوانی دارد و در بسیاری از موارد؛ به قطعات مشابه خود ترجیح داده می‌شود.
از جمله مواردی که در طول متن هم به آن اشاره کردیم؛ استفاده از لیمیت سوئیچ برای شمارش کالا، محصول و… است.
کاربرد دیگر لیمیت سوئیچ، تعیین محدوده‌ای مشخص برای حرکت اجسام است. این مورد را می‌توان به کرات در درب های پارکینگ مشاهده کرد.
همچنین می‌توان به این موارد، کنترل حرکت توسط لیمیت سوئیچ را نیز اضافه کرد. معمولا از این قطعه برای ماشین‌هایی استفاده می‌شود که محدوده حرکت در آنها اهمیت بالایی دارد. برای مثال می‌توان به بالابرها اشاره کرد.
البته کاربرد لیمیت سوئیچ به این موارد محدود نیست و می‌توان با ایده‌هایی خلاقانه از آن برای رفع نیازهای گوناگون استفاده نمود؛ اما مهم‌ترین کاربرد این وسیله را باید موارد فوق دانست.
از لیمیت سوئیچ‌ها برای شمارش یا تعیین محدوده استفاده می‌شود و پارامترهایی مثل حداکثر مسافت اهرم یا توانایی تکرار عملیات، در آن حائز اهمیت است.
کاربردهای لیمیت سوئیچ
مزایای لیمیت سوئیچ چیست
در بخش‌های قبل به این نکته اشاره کردیم که جایگزین‌هایی مدرن‌تر و حتی شاید اندکی دقیق‌تر برای لیمیت سوئیچ‌ها ارائه شده است اما هرگز نتوانسته تا جای این قطعه را به صورت کامل بگیرد. در این بخش خواهیم دید که چرا چنین اتفاقی رخ داده و مزایای لیمیت سوئیچ چیست.
از جمله دلایلی که سبب محبوبیت لیمیت سوئیچ‌ها می‌شود؛ سادگی نصب آنها است. در حقیقت لیمیت سوئیچ علی رغم کار مهمی که انجام می‌دهد؛ به تخصص بالایی برای نصب نیاز ندارد و این مورد را باید از مزایای مکانیکی لیمیت سوئیچ دانست. مورد دوم ساختار ساده لیمیت سوئیچ است که درک نحوه کار آن را بسیار آسان می‌کند و این یعنی کاربری بهتر و راحت‌تر.
از جمله مهم‌ترین مزیت‌ها باید به قیمت پایین لیمیت سوئیچ اشاره کرد و بدون شک این موضوع ناشی از همان سادگی ساختار و شیوه کار است. مزیت دیگر این است که معمولا لیمیت سوئیچ‌ها نسبت به سنسورهایی با کارکرد مشابه، جریان بیشتری را از خود عبور می‌دهند و در پاره‌ای از موارد، چاره‌ای جز استفاده از آنها وجود ندارد.
علی رغم سادگی لیمیت سوئیچ، دقت این قطعه بسیار بالاست و همین موضوع در کنار امکان تکرار فرایند شمارش و … به دفعات بالا، لیمیت سوئیچ را به قطعه‌ای محبوب تبدیل می‌کند. در پایان هم می‌توان به مواردی مثل استحکام و مقاومت زیاد و تناسب شرایط ساخت آن با محیط پرفشار صنعت یا نداشتن نویز و حداقل افت در ولتاژ یا به وجود نیامدن جریان نشتی در لیمیت سوئیچ هم اشاره نمود.
معایب لیمیت سوئیچ چیست
برای شناختن بهتر این قطعه باید آن را از ابعاد مختلف ببینیم. اینکه مزایای لیمیت سوئیچ چیست را با هم مرور کردیم و برای درک همه جانبه، باید معایب آن را هم بررسی نماییم.
لیست معایب لیمیت سوئیچ، بسیار کوتاه است. در حقیقت باید گفت که تنها دو مورد در این بخش قابل بیان می‌باشد. اول اینکه ساختار مکانیکی لیمیت سوئیچ، در کنار مزیت‌هایی مثل سادگی در نصب و قیمت پایین، معایبی نیز دارد. مهم‌ترین نکته استهلاک فوری بخش متحرک است. به عبارت دیگر همین ساختار مکانیکی و تماسی بودن این قطعه، باعث می‌شود تا فرسودگی آن بسیار سریع‌تر از سنسورهای غیر تماسی باشد.
عیب مهم دیگر لیمیت سوئیچ هم این است که نمی‌توان آن را در همه شرایط صنعتی به کار برد. برای مثال، اگر سرعت در خط تولید شما بالاست؛ احتمالا باید به دنبال گزینه‌ای جز لیمیت سوئیچ، برای شمارش یا تعیین محدوده حرکت باشید.
مشخصات فنی لیمیت سوئیچ چیست
اگر قصد تهیه این قطعه را دارید باید بدانید که مشخصات فنی مهم در لیمیت سوئیچ چیست. در این بخش سعی می‌کنیم مهم ترین پارامترها در مورد لیمیت سوئیچ‌ها را به شما معرفی کنیم.
اولین پارامتر که آن را با اصطلاح pre travel در میان مشخصات فنی لیمیت سوئیچ خواهید دید؛ نشان دهنده زاویه یا مسافتی است که اهرم باید طی نماید تا در وضع کنتاکت‌ها تغییر ایجاد شود.
پارامتر دوم که نقطه تحریک کنتاکت‌های لیمیت سوئیچ را نشان می‌دهد؛ نقطه عملیات یا operation point است. مشخصه فنی بعدی که با اصطلاح release point یا نقطه بازگشت آن را می‌شناسیم، محلی را مشخص کند که در صورت قرار گرفتن اهرم در آن، کنتاکت‌های لیمیت سوئیچ به حالت اول خود برمی گردند.
مشخصه initial position هم نقطه‌ای را مشخص می‌کند که اهرم، بدون آن که نیرویی به آن وارد شده باشد؛ در آن قرار می‌گیرد. پارامتر operation force یا نیروی عملیات، میزان نیرویی را مشخص می‌کند که قطعه برای انجام کار خود به آن نیاز دارد؛ یا به عبارت دیگر، میزان نیرویی است که اهرم در اثر آن، حرکت خواهد کرد. در اینجا باید به پارامتر min return force هم اشاره کرد که حداقل نیروی مورد نیاز برای بازگشت اهرم به نقطه اولیه است.
در نهایت حداکثر مسافت یا بیشترین زاویه‌ای که اهرم می‌تواند در طول آن حرکت کند؛ total travel نامیده می‌شود. در اینجا باید گفت که توانایی قطعه برای تکرار عملیات را هم با مشخصه‌ای به نام repeat accuracy توصیف می‌کنیم.
در انتهای این بخش هم باید گفت که نماد لیمیت سوئیچ در مدارات برق یا نقشه‌های اتوماسیون صنعتی، به شکل زیر است.
لیمیت سوئیچ در یک نگاه
در پایان این مقاله بد نیست تا مروری مختصر داشته باشیم بر تمام مطالبی که تا کنون به آن پرداختیم. لیمیت سوئیچ قطعه‌ای است که باید آن را در زمره سنسورهای تماسی دسته بندی کرد. ساختار این قطعه مکانیکی است و به همین علت، شیوه نصب و روش کار آن ساده است و البته این موضوع باعث استهلاک و فرسودگی سریع آن در مقایسه با نوع غیر تماسی می‌شود. لیمیت سوئیچ از اجرایی مثل اهرم، کنتاکت‌ها و بدنه تشکیل شده و بر اساس شیوه متصل شدن اهرم به کنتاکت‌های یا شکل اهرم، به انواع مختلفی تقسیم می‌شود.