Guia definitivo sobre chaves fim de curso: Seleção, fiação, solução de problemas e aplicações

O que é um interruptor de limite?

Uma chave fim de curso é um dos dispositivos eletromecânicos mais comuns e essenciais na automação industrial. Em termos simples, é um sensor que transforma o movimento mecânico em um sinal elétrico.

Ele é usado principalmente para detectar quando um objeto (um braço robótico, uma caixa em uma esteira transportadora ou um pistão de cilindro) chegou a um local físico específico ou ao limite de deslocamento de um objeto. Quando o objeto entra em contato com o atuador do switch, o conjunto interno de contatos opera rapidamente, alterando o status do circuito elétrico - geralmente abrindo (Normalmente Fechado, NC) ou fechando (Normalmente Aberto, NO) o circuito. Essa ação envia um sinal ao controlador (como um PLC ou relé).

Os interruptores de limite são comuns na automação devido a três benefícios principais, a saber, robustez, alta confiabilidade e simplicidade de instalação. Eles são capazes de resistir a condições industriais extremas, incluindo poeira, umidade, óleo e choques mecânicos extremos. Isso faz com que sejam o elemento de detecção de posição preferido no ambiente industrial, onde a alta estabilidade é essencial.

Como funciona: Movimento para sinal

O núcleo de uma chave fim de curso é sua mecanismo de conversão mecânico-elétrico. Embora os modelos e os atuadores sejam diferentes, o princípio básico é consistente:

1. Estado normal: Quando nenhum objeto externo está em contato, o conjunto de contatos da chave permanece em seu estado normal. Por exemplo, os contatos Normalmente Abertos (NO) estão abertos e os Contatos Normalmente Fechados (NC) estão fechados.
2. Início da ativação: O objeto em movimento entra em contato e empurra o atuador (como um rolete ou êmbolo). Essa é a força mecânica que atua sobre o mecanismo interno da mola.
3. Mecanismo de ação rápida: O mecanismo de ação instantânea é usado na maioria das chaves de limite industriais. Quando o atuador é movido para uma determinada posição (o ponto de operação), a mola interna altera rápida e abruptamente o status do contato. Essa ação de comutação rápida é importante, pois minimiza a formação de arcos e o salto do contato, o que contribui para aumentar a vida útil da chave.
4. Saída de sinal: A mudança no status do contato (fechamento do NA, abertura do NF) completa a conversão de energia mecânica em energia elétrica. Esse sinal elétrico é então enviado ao PLC ou a outro circuito de controle para acionar a próxima ação ou lógica.
5. Redefinir:À medida que o objeto é empurrado para fora do atuador, a mola de retorno interna força o atuador e os contatos para sua posição normal original. O interruptor é então preparado para o próximo ciclo de detecção.

Tipos e mecanismos de atuadores

Embora o conceito fundamental de uma chave fim de curso permaneça o mesmo, elas são projetadas em diferentes tipos de chaves fim de curso, dependendo do atuador e do método de detecção, para se adequar às diversas aplicações.

Interruptores de limite mecânico

Eles são os mais difundidos e são acionados por contato físico. Seu nome geralmente se baseia na forma e no movimento do atuador (a parte que toca o objeto-alvo):

Os interruptores mecânicos são diretos, confiáveis e produzem um sinal de saída forte. No entanto, a desvantagem é que elas exigem contato físico, o que causa desgaste mecânico. Se você tiver problemas com a seleção, acesse aqui para saber mais sobre o tipo de chave fim de curso.

Se você estiver com problemas de seleção, acesse aqui para saber mais sobre tipos de chaves fim de curso.

Interruptores de limite sem contato

Esses sensores também limitam ou detectam a posição de forma funcional. No entanto, eles não dependem de contato físico. Eles são comumente chamados de sensores de proximidade. Eles são usados para substituir as chaves de limite mecânicas em alta frequência ou onde o contato é proibido:

• Indutivo: Detecta objetos metálicos usando campos eletromagnéticos.
• Capacitivo: Detecta objetos feitos de qualquer material (metal, plástico, líquido) por meio da detecção de alterações na capacitância, geralmente relacionadas à ausência de um objeto.
• Fotoelétrico: Detecta objetos usando um feixe de luz (tipos de feixe passante, retrorrefletivo ou refletivo difuso).

Clique aqui para saber mais sobre tipos de sensores de proximidade para ajudar em sua seleção.

Dicas práticas de instalação e fiação

A confiabilidade de um interruptor elétrico depende muito da instalação e da fiação corretas. A instalação incorreta pode levar a disparos falsos, desgaste de alta frequência ou danos ao sistema de controle.

Noções básicas sobre contatos e fiação

As configurações de contato do interruptor de limite geralmente incluem:

• Normalmente aberto (NO): Os contatos ficam abertos quando o atuador não está ativado; eles se fecham quando ativados.
• Normalmente fechado (NC): Os contatos ficam fechados quando o atuador não está ativado; eles se abrem quando ativados.

Ao escolher o método de fiação, os contatos NC (circuito de segurança) são geralmente usados para parada de emergência ou intertravamento de segurança. Isso ocorre porque os contatos se abrem imediatamente se um cabo se rompe ou a energia falha, o que sinaliza um aviso ou para o equipamento. O diagrama de fiação da chave fim de curso mostrará o terminal comum e como fazer as conexões elétricas. Isso oferece maior segurança.

Posição de instalação e ajuste de deslocamento

• Evite o excesso de viagens: A instalação deve garantir que o objeto não atinja o atuador excessivamente depois que ele for acionado. O deslocamento excessivo é a principal causa de desgaste e danos às chaves de limite mecânicas.
• Selecione o ponto de gatilho correto: A instalação ideal garante que o atuador seja acionado somente quando o objeto atingir a posição exata, deixando espaço suficiente para a reinicialização.
• Proteção ambiental: Selecione um invólucro de chave com a Classificação IP ou NEMA com base no ambiente (por exemplo, úmido, empoeirado, névoa de óleo). Isso garante a vedação adequada. Por exemplo, IP67 significa que ele é à prova de poeira e à prova d'água sob condições específicas.

Guia de seleção: Escolhendo o interruptor certo

A seleção correta é a base para a operação estável do equipamento ao longo do tempo. Os fatores a serem considerados na escolha de uma chave fim de curso são mais complexos do que o esperado, abrangendo aspectos elétricos, mecânicos e ambientais. É fundamental selecionar a grande variedade de tamanhos e modelos corretos.

Vida mecânica e repetibilidade

• Vida mecânica: O número de operações de comutação que o switch pode suportar. As aplicações de alta frequência precisam de switches de alta qualidade com uma vida útil de dezenas de milhões de ciclos.
• Repetibilidade: A consistência da posição do ponto de disparo em várias operações. As aplicações de posicionamento de alta precisão (como máquinas-ferramenta CNC) devem selecionar modelos com alta repetibilidade.

Carga elétrica e velocidade de resposta

• Carga elétrica: Os contatos do interruptor devem suportar com segurança a corrente do circuito de controle. É preciso distinguir entre cargas resistivas (como luzes indicadoras) e cargas indutivas (como bobinas de relé, válvulas solenoides). As cargas indutivas criam um arco elétrico, o que exige classificações de contato mais altas ou o uso de circuitos de proteção. Não se esqueça de verificar os volts nominais.
• Velocidade de resposta: As aplicações de posicionamento de alta velocidade (como correias transportadoras rápidas) exigem interruptores de resposta rápida. Nesse aspecto, os sensores sem contato geralmente são melhores do que os mecânicos.

Considerações sobre o ambiente e a confiabilidade

• Vibração e choque: Para equipamentos de alta vibração, você deve escolher chaves com invólucro robusto e design antivibração. Isso evita que os contatos saltem acidentalmente quando não forem acionados.
• Temperatura e corrosão química: Temperaturas extremamente altas ou baixas e ambientes com produtos químicos ácidos ou alcalinos exigem que o compartimento e as vedações sejam feitos de materiais resistentes à corrosão e à temperatura.

A OMCH oferece uma linha de produtos abrangente e suporte para seleção em um único local

Quando houver problemas na seleção, é muito importante escolher um fornecedor de componentes de controle industrial que seja confiável.

A OMCH foi fundada em 1986. É uma fabricante global que combina pesquisa e desenvolvimento, produção e comercialização de produtos de automação industrial e elétricos de baixa tensão. O negócio principal da OMCH são os componentes de controle industrial e os produtos elétricos de baixa tensão. A empresa buscará oferecer o benefício de cobertura total, várias categorias e várias especificações, e será seu fornecedor confiável de componentes de controle industrial.

Essa especialização e a ampla linha de produtos oferecem ao cliente uma solução especial de compra em um só lugar: É possível obter um conjunto completo de componentes, fontes de alimentação (fontes de alimentação chaveadas), componentes de controle central (várias chaves de limite, chaves de proximidade, relés), proteção de distribuição de energia (disjuntores), atuadores e conectores - tudo na OMCH. Isso inclui vários subsistemas de automação sem a necessidade de se deslocar até vários fornecedores.

A OMCH possui mais de 3.000 modelos/especificações. Os produtos estão em conformidade com os padrões de certificação nacionais e internacionais, como IEC, GB/T14048.10, CCC, CE, RoHS e ISO9001. Isso faz com que a qualidade dos produtos atinja os padrões internacionais. Essa ampla e profunda linha de produtos, a garantia de um ano e o suporte técnico de resposta rápida 24 horas por dia, 7 dias por semana, proporcionam aos projetos de sistemas dos mais de 72.000 clientes em todo o mundo uma forte base de confiança e poder competitivo.

Falhas e correções comuns de chaves de limite

Embora os interruptores de limite sejam conhecidos por sua confiabilidade, muitas vezes eles são pontos de falha em ambientes industriais adversos. É essencial entender e corrigir essas falhas.

Aplicações industriais e estudos de caso

Os interruptores de limite são aplicados em quase todas as aplicações de automação industrial e civil que precisam de detecção de posição em máquinas.

Sistemas de transporte e manuseio de materiais.

Sistemas de transporte e manuseio de materiais

• Contagem e classificação de materiais: Uma chave fim de curso pode ser instalada na extremidade de uma esteira transportadora para sinalizar a presença de um pacote e iniciar o processo de classificação ou a contagem de itens.
• Anti-colisão e posicionamento de parada: Trata-se de uma chave de parada extrema ou de emergência no final de uma esteira transportadora ou de paletes para garantir que os objetos não saiam da esteira.

Usinagem e máquinas-ferramenta

• Proteção do limite de deslocamento: Instalação de chaves de limite nas extremidades dos eixos X, Y e Z de uma máquina CNC para atuar como proteção de hardware. Isso ajuda a evitar a possibilidade de as peças móveis ultrapassarem a faixa de trabalho e atingirem o corpo da máquina.
• Detecção de ferramentas: Isso é aplicado em sistemas complicados de troca de ferramentas para garantir que a ferramenta tenha sido encaixada corretamente.

Guindastes e sistemas de elevadores

• Restrição de levantamento: Instalação de um interruptor de limite nas pontes rolantes para evitar que o gancho seja elevado em excesso. Isso garante que a talha não ultrapasse seu limite e é um mecanismo de intertravamento de segurança muito importante.
• Intertravamento da porta: Isso é aplicado em portas de elevadores ou de fornos industriais para garantir que a porta seja completamente fechada antes que o sistema de controle permita a operação do equipamento, para proteger o pessoal.

Conclusão

A chave fim de curso é um elemento-chave da automação industrial e é vital para o posicionamento crítico e a segurança. Para garantir a operação estável e de longo prazo do sistema, os engenheiros precisam dominar a seleção e a manutenção, e não apenas a definição.

É importante selecionar um bom fornecedor que ofereça suporte total. A OMCH é uma distribuidora profissional de peças de controle industrial. Oferecemos uma linha completa de produtos certificados para chaves fim de curso. Garantimos a instalação e a manutenção confiáveis do sistema por meio de nossa vantagem de compra em um único local e da rede internacional de serviços.

A OMCH oferece um pacote completo - sensoriamento e controle para distribuição de energia. É o seu parceiro confiável de controle industrial.