Công tắc hành trình là gì? Tại sao chúng ta cần biết về nó? Đó là những câu hỏi mà nhiều người nếu không phải là "Dân" trong ngành tự động hóa sẽ thường đặt ra khi nghe đến thuật ngữ này. Trong bài viết này, chúng tôi sẽ giới thiệu cho các bạn về công tắc hành trình, cách hoạt động, ứng dụng và lợi ích của nó trong các hệ thống tự động hóa. Hãy cùng theo dõi nhé!

 

 

 

Công tắc hành trình là gì?

       Công tắc hành trình, còn gọi là công tắc giới hạn hành trình, là một loại công tắc điện được thiết kế để phát hiện sự di chuyển của một vật thể hoặc một bộ phận máy. Công tắc hành trình có thể được kích hoạt bằng cách chạm vào đầu dò, một thanh đẩy, một bánh xe hoặc một cơ cấu khác tùy thuộc vào cấu tạo của công tắc hành trình. Khi được kích hoạt, công tắc hành trình sẽ đóng hoặc ngắt một mạch điện, tùy thuộc vào loại công tắc và cách nối dây. Điều đặc biệt là công tắc hành trình chỉ duy trì trạng thái khi nó bị tác động, khi không còn tác động gì lên nó nữa, nó sẽ quay về vị trí ban đầu.

II. Cấu tạo của công tắc giới hạn hành trình

 

 

       Công tắc hành trình 3 chân có ba chân kết nối điện: COM (chung), NC (thường đóng) và NO (thường hở). Các chân này được kết nối với các cặp tiếp điểm bên trong công tắc, có thể đổi trạng thái từ đóng sang mở hoặc ngược lại khi có tác động từ bộ phận truyền động.

        Bộ phận truyền động là phần có vai trò quan trọng nhất trong công tắc hành trình. Nó là phần tiếp xúc với các vật thể cần giám sát chuyển động, như các bộ phận của máy móc, thiết bị. Bộ phận truyền động có thể có nhiều dạng khác nhau, như nút nhấn, rô-le, cần gạt, bi cầu... Tuỳ theo dạng của bộ phận truyền động mà công tắc hành trình có thể hoạt động theo hai cách: đẩy hoặc kéo. Đẩy là khi bộ phận truyền động được nhấn vào để thay đổi trạng thái của các cặp tiếp điểm. Kéo là khi bộ phận truyền động được kéo ra để thay đổi trạng thái của các cặp tiếp điểm.

         Công tắc hành trình có rất nhiều ứng dụng trong các thiết bị và máy móc khác nhau. Nó có thể dùng để phát hiện sự hiện diện hoặc vắng mặt của một vật thể, xác định vị trí và giới hạn hành trình của một chuyển động. Công tắc hành trình có thiết kế chắc chắn, dễ lắp đặt và hoạt động ổn định. Bạn có thể thấy công tắc hành trình trong các máy in, máy cắt, máy ép, máy nén khí và nhiều thiết bị khác.

III. Nguyên lý hoạt động của công tắc hành trình

 

 

        Nhìn chung công tắc hành trình có nguyên lý hoạt động cũng tương đương với việc đóng ngắt các bộ tiếp điểm của nút nhấn mà chúng ta đã được biết. Điểm khác biệt duy nhất có thể kế đến chính là các vật thể sẽ là đối tượng chủ động tác động nhằm điều khiển công tắc hành trình thay vì chúng ta trực tiếp điều khiển chính công tắc hành trình. Ví dụ như khi một vật được vận chuyển trên băng truyền khi đến và va vào cần gạt của công tắc hành trình thì băng truyền sẽ tự động dừng lại

        Một cách hiểu đơn giản, tiếp điểm 1 NC – 1 NO là một loại công tắc điện có hai trạng thái: NC (Normally Closed) là đóng khi không có điện và NO (Normally Open) là mở khi không có điện. Khi ta cấp điện vào chân NC, hệ thống sẽ chạy bình thường cho đến khi gặp một chướng ngại vật nào đó, ví dụ như một cơ cấu chấp hành hay một công tắc hành trình. Khi đó, tiếp điểm NC sẽ đổi sang trạng thái NO, tức là ngắt điện và dừng hệ thống lại. Ngược lại, tiếp điểm NO sẽ đổi sang trạng thái NC, tức là nối điện và bật các thiết bị báo hiệu như còi, đèn hay PLC để thông báo cho người vận hành biết rằng hệ thống đã gặp sự cố.

        Công tắc hành trình có thể được lắp đặt ở các vị trí khác nhau trên máy móc, thiết bị để phát hiện các trạng thái như: vị trí, giới hạn, va chạm, quá tải... Công tắc hành trình cũng có thể được kết nối với các bộ điều khiển logic như PLC để thực hiện các chương trình tự động hóa phức tạp.

IV. Các loại công tắc hành trình phổ biến

        Trên thị trường hiện tại có rất nhiều loại công tắc hành trình khác nhau được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau, tùy thuộc vào cách thức tác động và môi trường làm việc. Dưới đây là một số loại phổ biến nhất

Theo chất liệu

       - Loại thân kim loại: Đây là loại công tắc bền bỉ và chịu được va đập mạnh. Chúng thường được dùng trong ngành luyện thép, các máy CNC, hay những nơi có nhiệt độ cao. Chúng có thể chịu được nhiệt độ lên tới 120 độ C, và có tuổi thọ rất lâu, hơn 20 triệu lần đóng mở. Chúng còn có tiêu chuẩn IP 67, nghĩa là chúng chống được bụi và nước rất tốt.

       - Loại thân nhựa: Đây là loại công tắc nhỏ gọn và nhẹ. Chúng cũng có tiêu chuẩn IP 67, và có thể hoạt động ở điện áp cao, lên tới 500VAC. Chúng thường được dùng trong các ngành gỗ, sữa, hay những nơi không yêu cầu độ bền cao.

Theo chức năng

         - Loại module: Đây là loại công tắc hiện đại và thông minh. Chúng có thể có tiêu chuẩn IP 67 hoặc IP 69K, nghĩa là chúng chống được nước phun áp lực cao. Chúng rất phù hợp với các ngành thực phẩm, thủy hải sản, hay sơn. Chúng có thiết kế nhỏ gọn và dễ lắp đặt.

        - Loại đòn bẩy: Công tắc hành trình kiểu đòn bẩy là một loại công tắc cơ học có thể điều khiển các thiết bị điện bằng cách sử dụng một thanh nối và một trục đòn bẩy. Thanh nối có thể di chuyển theo nhiều hướng khác nhau và trục đòn bẩy có thể xoay quanh một trục cố định. Trên trục đòn bẩy có một con lăn nhỏ giúp chuyển động của thanh nối thành chuyển động quay của trục. Khi trục quay, nó sẽ làm thay đổi trạng thái của các tiếp điểm điện bên trong công tắc. Các tiếp điểm này có thể là tiếp điểm mở hoặc tiếp điểm đóng, tùy thuộc vào thiết kế của công tắc. Công tắc hành trình kiểu đòn bẩy thường được dùng để kiểm soát các thiết bị hoạt động tự động, như máy móc, robot, hoặc các hệ thống an toàn. Công tắc hành trình kiểu đòn bẩy cũng có một lò xo để đảm bảo trục đòn bẩy luôn quay về vị trí ban đầu khi không có lực tác động từ thanh nối. Lò xo này giúp công tắc hành trình luôn ở trạng thái an toàn khi không hoạt động. 

         Đây là loại công tắc đơn giản và tiết kiệm chi phí. Chúng chỉ có tiêu chuẩn IP 65, nghĩa là chúng chỉ chống được bụi và nước ở mức độ thấp. Chúng thường được dùng trong các ngành không quá khắc nghiệt, hay những nơi không cần độ chính xác cao.

         - Loại công tắc hành trình chuyển động quay: Công tắc hành trình chuyển động quay hoạt động dựa trên trục quay của máy. Khi trục quay đến một góc nhất định hoặc một số vòng nhất định, công tắc sẽ được kích hoạt. Loại công tắc này thường dùng trong các trường hợp cần thiết lập giới hạn cho chuyển động của máy. Ví dụ, công tắc hành trình chuyển động quay có thể dùng để điều khiển trục nâng hạ trong các máy cẩu.

         - Loại công tắc hành trình chuyển động tuyến tính: công tắc hành trình chuyển động tuyến tính hoạt động dựa trên chuyển động thẳng của máy. Khi máy di chuyển đến một khoảng cách nhất định, công tắc sẽ được kích hoạt. Loại công tắc này thường dùng trong các trường hợp cần phát hiện và ngắt chuyển động của máy. Ví dụ, công tắc hành trình chuyển động tuyến tính có thể dùng để ngừng máy khi gặp vật cản.

         - Loại nút nhấn: Công tắc hành trình kiểu nút nhấn là một loại công tắc được sử dụng trong nhiều ứng dụng khác nhau, chẳng hạn như máy móc, thiết bị điện tử, xe cộ và cả trong nhà. Công tắc này có một nút nhấn bằng kim loại ở phía trên, có thể bấm vào để kích hoạt hoặc ngắt kết nối mạch điện. Công tắc này có vỏ bọc kim loại chắc chắn, có thể chịu được các tác động mạnh mẽ từ bên ngoài. Bên trong công tắc, có ba chân tiếp điểm, là các đầu nối điện. Khi bấm nút nhấn, các tiếp điểm động sẽ di chuyển và thay đổi trạng thái của các tiếp điểm tĩnh, làm cho mạch điện được nối hoặc cắt. Công tắc hành trình kiểu nút nhấn có thể được lắp đặt ở nhiều vị trí khác nhau, tuỳ theo yêu cầu của người dùng.

V. Công tắc hành trình được ứng dụng ở đâu?

       Công tắc hành trình được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau, như công nghiệp, giao thông, y tế, nông nghiệp và gia dụng. Công tắc hành trình có thể được sử dụng để:

- Kiểm soát vị trí, hướng và tốc độ của các bộ phận máy móc, như robot, máy CNC, máy in 3D, máy ép nhựa và máy may.

- Phát hiện và ngăn chặn các va chạm, kẹt hay quá tải của các bộ phận máy móc, như cửa cuốn, thang máy, xe nâng và máy xúc.

- Bật hoặc tắt các thiết bị điện tử, như đèn, quạt, báo động và camera an ninh.

- Đo lường và giám sát các thông số kỹ thuật, như áp suất, nhiệt độ, lưu lượng và mức nước.

- Thực hiện các chức năng an toàn, như khóa cửa, phanh xe và dừng máy.

Phạm vi ứng dụng 

       Phạm vi ứng dụng của công tắc hành trình là rất rộng lớn và đa dạng. Chúng có thể chuyển đổi các loại chuyển động khác nhau thành tín hiệu điện để kích hoạt hoặc ngắt các quá trình khác trong một hệ thống sản xuất hoặc chế tạo. Chúng ta có thể thấy rằng công tắc hành trình được sử dụng trong nhiều lĩnh vực công nghiệp khác nhau, nhưng phổ biến nhất là trong các hệ thống sử dụng khí nén. Trong các nhà máy, công tắc hành trình có nhiều vai trò quan trọng, như: kiểm soát dây chuyền sản xuất, băng chuyền, băng tải... Hầu hết là để giới hạn hành trình của các cơ cấu, tức là khi cơ cấu chạm vào vị trí của công tắc thì sẽ ngắt nguồn điện cho cơ cấu đó. Ngoài ra, công tắc hành trình còn có các ứng dụng khác như:

- Phát hiện sự tiếp xúc của đối tượng với công tắc

- Đếm số lần tác động hoặc số lượng sản phẩm

- Phát hiện phạm vi di chuyển của đối tượng

- Phát hiện vị trí và giới hạn chuyển động của đối tượng

- Ngắt mạch khi xảy ra sự cố hay trục trặc

- Phát hiện tốc độ của đối tượng

VI. Các ưu nhược điểm của công tắc hành trình:

 

 

        Mỗi loại công tắc hành trình sẽ có những ưu nhược điểm riêng, tùy thuộc vào nguyên lý hoạt động và thiết kế của nó. Tuy nhiên, xét về tổng quát thì một công tắc hành trình sẽ có những điểm mạnh và điểm yếu mà chúng ta cần lưu ý khi lựa chọn và sử dụng cho các hệ thống sản xuất hay các thiết bị hỗ trợ sản xuất. Các ưu và nhược điểm của công tắc hành trình có thể được liệt kê như sau:

1. Ưu điểm:

- Tiết kiệm năng lượng điện do không cần nguồn cấp liên tục

- Thích hợp cho hầu hết các ứng dụng công nghiệp

- Có khả năng điều khiển được nhiều loại tải khác nhau

- Đảm bảo được độ chính xác và tính lặp lại cao

2. Nhược điểm:

- Không phù hợp cho những thiết bị có tốc độ chuyển động quá thấp

- Phải tiếp xúc vật lý với thiết bị cần phát hiện

- Do phải tiếp xúc nên gây ra hiện tượng mòn mài cho các bộ phận cơ khí

Công tắc hành trình có lợi ích gì?

Công tắc hành trình có nhiều lợi ích cho các hệ thống tự động hóa, như:

- Tăng hiệu quả và chính xác của các quá trình sản xuất, vận hành và kiểm tra.

- Giảm thiểu sự cần thiết của con người trong việc giám sát và điều khiển các bộ phận máy móc.

- Tiết kiệm năng lượng và chi phí bằng cách tối ưu hóa việc sử dụng các thiết bị điện tử.

- Bảo vệ an toàn cho con người, máy móc và môi trường bằng cách phòng ngừa và xử lý các sự cố kịp thời.

Các loại công tắc hành trình phổ biến

       Có rất nhiều loại công tắc hành trình khác nhau, phù hợp với các ứng dụng cụ thể về kích thước, chức năng và môi trường hoạt động. Trên thị trường Việt Nam hiện nay, có ba hãng sản xuất công tắc hành trình nổi bật là Omron, Hanyoung và Pizzato. Mình sẽ giới thiệu sơ qua về từng hãng nhé.

1. Công tắc hành trình Omron:

 

 

         - Omron là một hãng có tiếng từ Châu Á, chủ yếu sản xuất tại Trung Quốc. Omron đã có mặt ở Việt Nam từ lâu và được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp. Omron có nhiều mẫu mã đa dạng và độ bền cao, thích hợp cho nhiều loại máy móc và thiết bị sản xuất. Tuy nhiên, do ảnh hưởng của dịch bệnh và căng thẳng chính trị, Omron đang gặp khó khăn về nguồn cung cấp và dịch vụ bảo hành.

2. Công tắc hành trình Hanyoung – Xuất Xứ Hàn Quốc

 

     

     - Hanyoung là một hãng mới xuất hiện ở Việt Nam khoảng 5 năm gần đây, có xuất xứ từ Hàn Quốc và sản xuất tại Indonesia. Hanyoung có lợi thế về giá cả rẻ, nhưng đi kèm với đó là chất lượng không cao, khả năng đáp ứng không ổn định và độ bền trung bình. Hanyoung cũng không có nhiều loại công tắc để lựa chọn và thị trường tiêu thụ cũng không lớn.

3. Công tắc hành trình CNTD – Xuất Xứ Trung Quốc:

 

 

       - CNTD là một hãng có uy tín từ Trung Quốc, CNTD là một công ty cung cấp các sản phẩm tự động hóa, chẳng hạn như bộ điều khiển nhiệt độ, đồng hồ thông minh, công tắc nhấn, công tắc chuyển đổi, cảm biến quang điện và cảm biến tiệm cận

Kết luận

        Công tắc hành trình là một loại công tắc điện quan trọng trong các hệ thống tự động hóa. Công tắc hành trình có thể phát hiện sự di chuyển của một vật thể hoặc một bộ phận máy và thay đổi trạng thái của một mạch điện. Công tắc hành trình có nhiều loại, ứng dụng và lợi ích khác nhau. Công tắc hành trình giúp tăng cường hiệu năng, tiết kiệm chi phí và bảo đảm an toàn cho các hệ thống tự động hóa.

         Hy vọng bài viết này đã cung cấp cho các bạn những thông tin hữu ích về công tắc hành trình. Nếu bạn có bất kỳ câu hỏi hay ý kiến nào, xin vui lòng để lại bình luận bên dưới. Chúng tôi rất mong nhận được phản hồi từ các bạn. Cảm ơn các bạn đã theo dõi!