Interrupteur de fin de course : définition, marquage et règles de raccordement

Pratiquement tous les systèmes automatisés contiennent un dispositif tel qu'un interrupteur de fin de course, responsable de leur arrêt lorsque la partie mobile atteint un point déterminé. Dans les systèmes de contrôle d'éclairage, les interrupteurs de fin de course sont utilisés comme capteurs. Lorsque des circonstances programmées se produisent, ils génèrent un signal.

Nous vous dirons tout sur le rôle fonctionnel et les variétés des dispositifs de fin de course. Dans notre article, nous décrivons des schémas de montage éprouvés dans la pratique, énumérons les règles de connexion. Les particularités du marquage sont présentées, des conseils de sélection sont donnés.

Que sont les interrupteurs de fin de course ?

Les interrupteurs de fin de course sont des dispositifs électrotechniques destinés à ouvrir et fermer le circuit de travail. Ils sont montés sur des mécanismes mobiles pour limiter leur déplacement dans des limites définies. Les fonctions de ces dispositifs sont identiques à celles d'un interrupteur standard.

L'intérieur des interrupteurs de fin de course est enfermé dans un boîtier robuste, le plus souvent métallique. Tous ses éléments sont optimisés pour une fixation simple et une orientation facile dans l'espace.

Des LED lumineuses de différentes couleurs permettent de contrôler l'alimentation et l'activation du capteur. Deux paires de contacts, généralement présentes dans l'interrupteur de fin de course, permettent de contrôler l'état de sa connexion.

Si, avec une paire fermée, la transmission du signal n'est pas suivie de son retour, cela indique un défaut du câble menant à l'interrupteur. Après l'activation du capteur, il est possible d'utiliser une paire de contacts ouverte pour la transmission du signal.

Les capteurs sensibles sont la base des systèmes de protection contre les fuites. Lors de la détection d'eau, pour laquelle ils sont conçus, les appareils non seulement signalent l'imminence d'une situation d'urgence en mode sonore et lumineux, mais aussi bloquent le fonctionnement des systèmes par lesquels l'eau est transportée.

Classification selon le principe de fonctionnement

On distingue trois groupes principaux d'interrupteurs de fin de course : mécaniques, sans contact, magnétiques. La fonction principale de tous ces appareils est de déconnecter automatiquement le mécanisme en fonctionnement lorsque sa partie mobile atteint une position définie. Ces interrupteurs servent non seulement à ouvrir le circuit, mais aussi à le fermer.

Le fonctionnement du circuit dans les capteurs de fin de course est coordonné de deux manières : par action directe sur les contacts mobiles et par commande positionnelle de ceux-ci. Dans le premier cas, on les appelle contacts, dans le second, sans contact. Un exemple de capteurs de fin de course à contact sont les capteurs responsables de la fermeture des portières de voiture.

La photo montre la conception d'un interrupteur de fin de course de type linéaire. Ses principaux composants sont : le couvercle (1), la base (2), les contacts (3), le galet (4), le levier (5), la bande d'étanchéité (6), l'entrée de câble (7).

Les capteurs de ce type peuvent non seulement activer et désactiver des mécanismes, mais aussi déterminer la position de l'objet contrôlé. Ils incluent les interrupteurs à flotteur, ainsi que des capteurs mesurant le niveau de carburant. Le signal de leur déclenchement est une variation de résistance correspondant à un certain niveau de liquide.

L'inconvénient des capteurs à contact réside dans la présence de pièces mécaniques mobiles, une durée de vie relativement courte en raison d'une protection inefficace contre l'humidité et la poussière. L'avantage est leur conception, leur installation et leur utilisation simples. Les interrupteurs sans contact sont nettement mieux protégés des influences extérieures. Leur durée de vie est également plus longue.

Interrupteurs de fin de course de type mécanique

La commande des interrupteurs de fin de course de ce type peut être à galet ou à levier. Ils s'activent dès que le mécanisme de commande, sous forme de molette, bouton ou levier, subit une action mécanique.

En même temps, la position des contacts change — ils peuvent se fermer ou s'ouvrir. Ce processus est accompagné d'un signal de commande ou d'avertissement.

Le plus souvent, les interrupteurs de fin de course ont deux contacts — normalement ouvert et normalement fermé. Il existe des dispositifs finaux simples, mais ils sont rares. Dans tous les cas, des contacts sont présents dans le boîtier de chacun, et le schéma de fonctionnement avec leurs numéros est représenté sur le panneau.

La conception des interrupteurs de fin de course à galet prévoit l'arrêt en appuyant sur un bouton en forme de petite tige par le mécanisme d'actionnement. Comme ce bouton est lié aux contacts dynamiques, au moment du contact, le circuit d'alimentation est ouvert.

La différence des interrupteurs à levier est que leurs contacts mobiles sont reliés à un petit levier par l'intermédiaire d'une tige ou d'un poussoir. L'action se produit lorsque le mécanisme d'actionnement appuie sur ce petit levier.

Sur la photo, un micro-interrupteur de fin de course mécanique KW4-3Z-3 avec une plaque de pression. Il se distingue du modèle standard par la course de l'élément de travail. Il est utilisé dans les machines CNC, les imprimantes 3D.

En dehors des appareils de fin de course standard, il existe des micro-interrupteurs. Ils fonctionnent selon le même principe, mais leur réglage lors du montage nécessite une plus grande précision en raison d'une faible course. Pour augmenter la course de travail, on utilise une technique consistant à inclure dans le circuit un élément intermédiaire : un levier à galet.

Ce type d'interrupteur est utilisé aussi bien dans l'industrie qu'à la maison. La construction de l'ascenseur utilise un grand nombre de dispositifs de fin de course.

Parmi eux, on trouve un interrupteur sous forme de capteur qui limite la hauteur minimale et maximale de la course de l'ascenseur, signale la rupture du câble, envoie un signal d'ouverture de porte et effectue encore de nombreuses actions. Sur les portes de nombreux appartements, il y a des micro-interrupteurs qui allument la lumière de la pièce lorsqu'elle s'ouvre.

Dans les automobiles, ces capteurs de fin de course mécaniques sont intégrés aux circuits d'alarme et d'éclairage. Leur particularité est la présence d'une seule entrée avec un potentiel positif connecté. Le boîtier est une borne négative pressée contre un élément métallique sur la carrosserie de la voiture, exempt de peinture.

Cet élément est relié à la masse de la voiture par un câble. La condition principale est que l'interrupteur ne doit pas entrer en contact avec une surface humide. Les capteurs de fin de course sont connectés lors de l'installation de l'alarme de la voiture, en utilisant un schéma. Leurs sorties peuvent être installées aussi biens ur les portes que dans l'habitacle ur les appareils d'écliragé.

Pour que l'activation ce produce à l'ouverture de la porte et la désactivation à sa fermeture, on effectue une mise à la masse positive. En présence d'un éclairage du pleton de l'habitacle et des portes, on utilise un bloc de fin de course qui remplit diverses fonctions. En raison du déclenchement du bloc, des capteurs importants sont verrouillés lors d'une tentative d'ouverture des serrures.

Particularités des interrupteurs de fin de course sans contact

L'une des variétés d'interrupteurs de fin de course est leur modification sans contact (BVC). La communication des appareils est réglée pour ce déclencher lorsqu'un objet spécifique entre dans la zone de sensibilité.

Ces fins de course sont réglés pour un matériau spécifique et une taille donnée. Dès qu'un objet présentant ces paramètres pénètre dans la zone sensible, l'amplitude des oscillations du générateur se transforme.

Il n'y a pas de pièces mobiles dans l'appareil lui-même, et il n'y a pas non plus de contact mécanique entre l'objet d'action et l'élément de l'interrupteur réglé sur celui-ci.

Le BVC se compose des parties suivantes :

• élément sensible ;
• clé de puissance ;
• composant d'analyse du signal.

La distance à laquelle l'appareil commence à agir est déterminée en fonction de la modification du capteur et des exigences du processus. L'absence de pièces mobiles et de frottement augmente considérablement la fiabilité de ces appareils.

Les capteurs sans contact, ou comme on les appelle aussi, de proximité, offrent de vastes possibilités fonctionnelles. Il existe deux catégories : les interrupteurs et les capteurs de position.

La première tâche du BVC est de détecter la position de l'objet. De plus, le capteur effectue le comptage, le positionnement, la séparation et le tri des objets. Il peut contrôler la vitesse, le déplacement, calculer l'angle de rotation, corriger le désalignement et accomplir de nombreuses autres actions.

Dans les conditions domestiques, les interrupteurs sans contact sont principalement utilisés pour l'organisation de la gestion de l'éclairage. Cependant, dans le domaine de l'aménagement de systèmes de “Maison intelligente”, ils ont un champ d'application beaucoup plus large et bien plus de perspectives.

Les appareils sensibles sont utilisés dans l'industrie, le secteur des transports, comme élément d'automatisation, et dans le raffinage du pétrole. Selon le principe de détection des objets approchants, on distingue les BVC inductifs, capacitifs, optiques et ultrasoniques.

Capteurs inductifs sans contact

Ils sont conçus pour les matériaux métalliques et amorphes. Parmi ceux qui réagissent au métal, il existe des variantes magnétiques et ferromagnétiques. À l'intérieur du capteur se trouve un noyau — métallique ou aimanté.

L'interrupteur peut être alimenté avec une large plage de tensions — à partir de 10 V en courant continu et à partir de 264 V en courant alternatif. La génération du signal de sortie se produit à 0,2 A en courant continu et à 0,5 A en courant alternatif.

Si l'on décrit plus en détail la structure d'un tel capteur, elle se compose d'un transducteur comprenant une bobine de cuivre située dans une coupelle en ferrite. Sa fonction est de rediriger le vecteur des lignes électromagnétiques vers la partie avant de l'interrupteur.

L'oscillateur dans le circuit peut être à résistance négative fixe ou de tout autre type. Les lignes de champ magnétique sont orientées perpendicularement à la direction du courent circulant à travers les spires du noyau aimanté.

Le champ de force variable est dû à la tension variable aux bornes du noyau. Le prochain nœud important est le formateur de signal, qui crée l'hystérésis et la plage d'action du signal de commande. Il comprent un détecteur contrôlé par un trigger.

Le schéma représente un interrupteur de mouvenent inductif en action. Son élément principal est une bobine d'inductance actionnée par un générateur.

Le point clé du fonctionnement de l'interrupteur de fin de course inductif sont les changements qui se produisent lors de l'approche ou de l'éloignement d'un objet. Dès que le seuil de tension dépasse la valeur admissible, le capteur se déclenche en connectant le trigger, qui ouvre le contact.

Interrupteurs de fin de course sans contact capacitifs

Après l'apparition de l'objet, le circuit de l'oscillateur de l'appareil capacitif se déclenche, et les paramètres temporels sont définis. À l'approche de l'objet, la capacité de ce dernier augmente, tandis que la fréquence produite par le multivibrateur diminue.

Dès que le seuil de fréquence est dépassé, l'appareil s'éteint. C'est sur ce principe que fonctionnent de nombreux modèles de détecteurs de mouvement, qui allument et éteignent les ampoules lors de la détection d'un objet dans la zone de sensibilité.

Le schéma structurel d'un capteur capacitif ressemble à celui d'un appareil inductif : les deux modèles comportent un générateur et un détecteur.

Le principe de fonctionnement d'un interrupteur de fin de course capacitif repose sur la variation de capacité de l'élément récepteur — le condensateur. Dans ces capteurs, l'opération de commutation commence lorsqu'un objet diélectrique ou métallique pénètre dans leur champ.

Outre le générateur qui produit le champ électrique, leur construction comprend des parties principales telles que le démodulateur. Il joue le rôle de convertisseur de l'amplitude des oscillations haute fréquence avec une modification simultanée de la tension. Le composant important suivant est le trigger (bascule), responsable d'un certain niveau de signal, des commutations et de l'hystérésis.

Pour augmenter le signal d'entrée jusqu'à une valeur définie, un amplificateur est inclus dans le circuit de l'interrupteur capacitif. Un indicateur LED est responsable du contrôle du réglage et du fonctionnement de l'appareil.

Un élément tel qu'un compound protège l'interrupteur de l'humidité et de la pénétration de particules solides. Un boîtier en plastique ou en laiton protège tout ce qui se trouve à l'intérieur des dommages mécaniques. L'ensemble comprend également des pièces de fixation.

L'élément de commutation dans cet appareil se trouve sur le condensateur et consiste en une plaque qui interagit avec un vibreur. Le rôle d'élément de seuil est joué par un comparateur connecté au vibreur. Ce dernier est à son tour relié à un convertisseur de fréquence et de tension.

Les interrupteurs de fin de course capacitifs réagissent aux matériaux solides, pulvérulents, liquides, qu'ils soient conducteurs ou non conducteurs d'électricité.

La différence entre les modèles capacitifs et inductifs réside dans le fait que les premiers réagissent à l'humidité de l'air et aux changements de densité. Les seconds sont insensibles à ces influences.

Dispositif des interrupteurs ultrasoniques

La construction des interrupteurs de fin de course ultrasoniques prévoit la présence d'émetteurs sonores à quartz, générant des ondes impulsionnelles d'une fréquence de 100 à 500 kHz, et d'un récepteur dont les réglages correspondent à une certaine fréquence.

Lorsque l'amplitude des ondes sonores change à la suite des manœuvres d'un objet en mouvement, le micro-interrupteur BVK enregistre les nouvelles valeurs et, sur cette base, contrôle les signaux de sortie.

Le principe de fonctionnement des capteurs à ultrasons repose sur la variation du temps mis par une onde sonore pour se déplacer du capteur vers l'objet contrôlé. La distance de détection de ces appareils est assez grande — jusqu'à 10 m. Leur grand avantage est qu'ils peuvent détecter tout objet de forme et de couleur réfléchissant le son.

Le fonctionnement de ce capteur à ultrasons repose sur un principe simple : dès qu'un signal est appliqué à l'une de ses pattes, l'autre reçoit une impulsion dont la durée est égale à la distance de l'objet.

Ces capteurs sont utilisés pour détecter des objets à surface plane, perpendiculaire à l'axe central de détection.

Des imprécisions dans leur fonctionnement peuvent être causées par :

1. Des courants d'air puissants et soudains, qui amplifient ou atténuent l'onde.
2. Un changement brusque de température. Lorsqu'un objet émet une grande quantité de chaleur, la vitesse des ondes propagées est modifiée.
3. Un écart par rapport à la verticale de l'angle entre le plan horizontal de l'objet et l'axe du capteur. Si cette erreur dépasse 10°, le capteur ne se déclenche pas.
4. Les contours anguleux de l'objet. Dans ce cas, sa détection est très difficile.

Les vibrations se propagent dans les milieux solides, gazeux et liquides, et leur vitesse dépend des paramètres correspondants. Les capteurs à ultrasons ne comportent aucune pièce mobile, il n'y a donc pas de relation entre le nombre de cycles et la durée de vie de l'appareil. Ils se caractérisent par une résistance accrue aux influences extérieures de toutes sortes.

Dispositifs optiques sans contact

Les interrupteurs sans contact de ce type contrôlent les objets à la fois en occultant le rayonnement et en le réfléchissant. Lorsqu'un objet pénètre dans l'espace situé entre l'interrupteur et la source lumineuse, le capteur interrompt le flux lumineux. L'élément responsable de cette action peut être à relais ou à semi-conducteur. Le rayon d'action s'étend jusqu'à 150 m.

Ceci est une photo d'un capteur de fin de course de type optique. Il détermine les positions des points d'extrémité du déplacement des pièces mobiles dans les imprimantes 3D et les machines CNC.

Les capteurs de proximité fonctionnent dans une large plage de températures — de -60 à +150 °C. Ils supportent une pression d'environ 500 atmosphères, peuvent être utilisés dans des environnements agressifs et même dans des conditions à haut risque d'explosion.

Variétés magnétiques de fin de course

Ce type d'interrupteurs, également appelés interrupteurs à flotteur ou à lames souples (reed switches), remplace progressivement les modèles mécaniques. Leurs contacts changent de position lorsqu'ils se trouvent à une certaine distance d'un aimant. Un signal est alors envoyé au circuit de commande.

Dans un interrupteur à lames souples, il y a un ou deux contacts fabriqués dans un matériau spécial — un ferromagnétique. L'interrupteur magnétique de fin de course se distingue par ses petites dimensions. Il est logé dans un boîtier en plastique ou en verre et monté dans le circuit électrique en coupure de celui-ci.

Les contacts dans un tel commutateur peuvent être ouverts, fermés ou commutés. Dans les dispositifs du premier type, le contact se ferme lors de l'activation. Les contacts normalement fermés s'ouvrent dans des circonstances similaires, tandis que les contacts commutés se comportent selon la situation.

Le choix du modèle dépend des circonstances spécifiques. Les interrupteurs reed sont utilisés dans la construction de portails coulissants. Ils permettent d'arrêter la structure lorsqu'elle atteint sa position extrême à l'ouverture ou à la fermeture.

Certains modèles à flotteur sont utilisés comme partie d'un système d'alarme à l'entrée de la maison. Lorsque la porte est fermée, le circuit est fermé en raison de l'effet du champ magnétique sur l'interrupteur de fin de course. L'ouverture de la porte provoque le déplacement de l'aimant et l'ouverture du contact, ce qui déclenche l'alarme.

Lors de l'installation des aimants, leur polarité doit être prise en compte. En cas d'installation incorrecte, ils ne rempliront pas les fonctions qui leur sont assignées.

Le fait qu'il n'y ait pas de contact mécanique dans cette conception est un avantage qui augmente la longévité. Ils se distinguent par la structure la plus simple, basée sur l'interaction de contacts commandés par aimant avec un aimant ordinaire.

Règles et spécificités de connexion

Bien que les interrupteurs de fin de course eux-mêmes soient assez simples, ils sont utilisés dans des équipements dotés de circuits électriques complexes. Par conséquent, leur connexion doit être effectuée par des spécialistes et strictement selon les schémas de principe, en tenant compte des caractéristiques de l'appareil.

Prenons l'exemple de la connexion d'un simple interrupteur mécanique dans une imprimante 3D. Cela est nécessaire pour définir les coordonnées extrêmes de son chariot. L'interrupteur de fin de course connecté dispose de 3 contacts : COM, NO, NC. Lorsque le capteur est à l'état ouvert, les premier et dernier contacts sont sous tension +5V. Le deuxième contact (NO) est mis à la terre.

Sur le schéma, les contacts COM (1) et NO (2) sont fermés, tandis que COM et NC (3) sont ouverts. Lorsque le chariot de l'imprimante atteint la position extrême, les contacts COM et NC se connectent et il rebondit de 2 mm.

Le capteur est connecté à l'aide de deux fils : rouge et noir. Lorsque l'appareil se déclenche, un clic typique doit se faire entendre. L'interrupteur indicateur est connecté selon le même schéma, mais il possède également un troisième fil : vert.

Son déclenchement est signalé par une LED allumée et un clic. Ses connecteurs sur la carte portent des indications : pour le fil rouge V (+5 V), pour le noir G (masse), pour le vert S (signal).

Les connecteurs de l'interrupteur optique portent les mêmes lettres. Il contrôlera le fonctionnement du chariot avec plus de précision, mais peut présenter des dysfonctionnements en cas de poussière et de lumière solaire. Le déclenchement de la paire optique est accompagné de l'allumage d'une diode électroluminescente et se produit de manière totalement silencieuse.

Les interrupteurs de fin de course sont largement utilisés par les fabricants de meubles, qui les installent dans les placards à portes coulissantes. Le raccordement s'effectue conformément aux instructions fournies avec chaque modèle. Le schéma indique l'emplacement de fixation de la structure en plastique avec la touche. Pour la porte centrale, il faut l'installer de manière à ne pas gêner le déplacement correct de l'autre porte du compartiment sur les rails.

Les schémas montrent la procédure de raccordement des interrupteurs de fin de course pour les portes coulissantes des placards (variante b) et pour les portes battantes (variante a).

Dans le cas de l'installation d'un interrupteur de fin de course pour une porte battante, on le fixe à l'aide de vis autotaraudeuses à l'intérieur du placard. Lorsque la porte est fermée, elle appuie sur le bouton, ouvrant le circuit, et l'éclairage ne fonctionne pas. Lorsqu'elle est ouverte, la porte relâche le bouton et l'éclairage s'allume.

Marquage des interrupteurs de fin de course

Chacun de ces dispositifs de commutation possède un marquage correspondant. En le déchiffrant, on peut obtenir toutes les informations sur le modèle spécifique de l'interrupteur de fin de course. S'il porte l'inscription VU222M, cela signifie que vous avez affaire à un interrupteur de fin de course de la série VU222. L'élément mobile est un levier modernisé.

Ce schéma structurel montre la représentation symbolique d'un interrupteur de fin de course destiné à fonctionner dans des circuits de commande alimentés en courant alternatif et continu avec une tension maximale de 660 V.

Déchiffrons en détail, à titre d'exemple, le marquage de l'interrupteur VP 15M4221-54U2. Il est équipé d'un élément mobile actif de la série 15. Il possède un contact de fermeture et un contact d'ouverture, muni d'un poussoir à galet.

Le degré de protection est IP54 du côté de l'entraînement, «U» désigne la version climatique, et le chiffre 2 la catégorie d'emplacement. Le produit est conforme à la spécification technique TU U 31.2-25019584-005-2004.

Fabricants leaders dans le segment

De nombreuses entreprises fabriquent de tels capteurs. Parmi elles, des leaders reconnus. On trouve la société allemande Sick, en tant que principal fabricant de ce type de produits de haute qualité. La société Autonics fournit sur le marché des interrupteurs de fin de course sans contact de type inductif et capacitif.

La société russe «TEKO» fabrique des capteurs sans contact de haute qualité. Ils se distinguent par une étanchéité extrêmement élevée (IP 68). Ces interrupteurs de fin de course fonctionnent dans les environnements les plus dangereux, y compris explosifs, et différentes méthodes de montage sont disponibles.

Les interrupteurs de fin de course du fabricant ukrainien «Promfaktor» sont populaires. On y produit des interrupteurs et commutateurs de fin de course VP, PP, VU. La garantie, à condition de respecter toutes les règles d'utilisation, est de 3 ans.

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

Vidéo #1. Présentation populaire de l'interrupteur de fin de course :

Vidéo #2. Installation d'un interrupteur de fin de course sur une machine CNC artisanale :

L'affectation des interrupteurs de fin de course peut être très variée. On les utilise aussi bien dans des systèmes industriels complexes que dans la vie quotidienne pour améliorer notre confort. Leur raccordement au circuit électrique doit impérativement être effectué après une coupure totale de la tension.

Veuillez écrire vos commentaires dans le bloc situé ci-dessous. Vous pourriez partager des informations utiles aux visiteurs du site. Laissez des messages avec des recommandations, publiez des photos sur le sujet, posez des questions.