검출 스위치 – 시퀀스에 사용되는 기기(2)

전기 시퀀스에서 “검출 스위치”는 전기적인 신호나 특정 상태를 감지하고 그에 따라 특정 동작이나 제어를 수행하는 장치를 나타낼 수 있습니다.

다양한 전기 시퀀스에서 다양한 검출 스위치가 사용됩니다. 여기에는 몇 가지 전기 시퀀스에서 흔히 사용되는 검출 스위치에 대한 예시가 포함되어 있습니다.

과전류 보호기 (Overcurrent Protection Switch):

의미 : 전기 회로에서 과전류가 감지될 때, 과전류 보호기는 회로를 차단하여 전기 기기나 시스템을 과전류로부터 보호합니다.

예시 : 회로에서 전류가 허용치를 초과하면 과전류 보호기가 회로를 끊어 감전이나 화재를 예방합니다.

 

접촉 이상 검출기 (Contact Anomaly Detector):

의미 : 전기적인 접점이나 연결 부분에서의 이상을 감지하는 장치로, 부정확한 연결이나 접촉 부재를 검출할 수 있습니다.

예시 : 전기 패널이나 스위치의 연결 부분에서 접촉 이상이 감지되면 검출 스위치가 경고를 발생시키거나 전원을 차단할 수 있습니다.

 

전압 모니터링 장치 (Voltage Monitoring Device):

의미 : 특정 전압 범위를 벗어나는 경우를 감지하고, 안전을 위해 전력을 차단하거나 경고 신호를 발생시키는 장치입니다.

예시 : 고전압 또는 저전압 상태가 감지되면 전압 모니터링 장치가 회로를 차단하여 전자 기기를 보호할 수 있습니다.

 

과열 검출기 (Overtemperature Detector):

의미 : 전기적인 장치나 회로에서 발생하는 과열을 감지하여 즉각적인 조치를 취하도록 하는 장치입니다.

예시 : 전자 장비나 전력 변환 장치에서 과열이 감지되면 검출 스위치가 전원을 차단하여 고장을 방지합니다.

 

이러한 검출 스위치는 전기 시스템에서 안전하고 효율적인 운영을 위해 사용됩니다.

이들은 전기 시퀀스의 특정 이벤트나 조건을 감지하고, 필요한 경우에는 시스템을 보호하거나 제어하는 역할을 합니다.

 

1. 검출 스위치 – 접촉식 스위치

1-1. 마이크로 스위치 (Micro Switch)

마이크로스위치는 성형케이스에 접점 기구를 내장하고 외부체 액추에이터(actuator)가 있는 소형 스위치를 말하며 압력검출, 액면검출, 바이메탈을 이용한 온도조절, 중량검출등 여러곳에 쓰인다. 미소접점 간격과 스냅 액션 기구를 가지고 정해진 힘과 움직임으로 개폐하는 접점 기구를 케이스로 싸고 그 외부에 액추에이터를 갖춘 소형의 스위치로 리밋스위치와 같은 용도에 사용된다.

(1) 스위치의 모양 및 기호

 

표 시 명	영 문	명 칭
COM 공통	흔한	공통단자
아니요	정상 개방	상시개로
체크 안함	평상시에는 닫혀 있음	상기폐로

 

(2) 마이크로 스위치 a접점

 

(3) 마이크로 스위치 b접점

 

(4) 마이크로 스위치 c접점

 

1-2. 리미트 스위치 (Limit Switch)

접촉자에 물체가 닿으면 접촉자가 움직여 접점이 개폐되는 위치 검출욜 스위치이다. 용도로는 생산설비와 공장 자동화 설비 등에 사용되며 접촉자에 접촉하는 물체의 형, 또는 뽀족한 부분을 캠, 또는 도그(dog)라고 한다.

리밋 스위치는 기기의 작동 행정 중 정해진 위치에서 작동하는 스위치로서 작동부와 스위치부로 구성되며, 스위치부는 마이크로 스위치가 견고한 케이스 속에 들어 있고 작동부의 형태에 따라 롤러 레버형, 로드 조절 레버형, 코일 스프링형, 롤러 플런저형이 있으며 형태에 따라 횡형과 입형 등이 있다.

 

(1) 모양 및 기호

 

(2) 리미트 스위치 의 검출 방법

 

1-3. 액면스위치 (FLTS:Float Switch)

레벨스위치(Level Switch) 또는 액면스위치는 여러 가지 물질의 표면과 기준면과의 거리를 검출하는 스위치를 말한다. 주로 액체의 레벨을 검출하기 때문에 액면스위치라고 말한다.

검지용의 전극이 있고 액체나 분체에 의한 정전용량, 저항값의 변화를 검지하여 출력을 나타낸다.

또, 검출 방법에 따라 플로트를 사용하는 플로트(float)식과 액체가 전극에 접촉 했을때 전극간의 저항의 변화를 검출하는 전극식으로 나눈다. 플로트스위치의 구조는 장치 전체가 액체 속으로 가라 않으면 플로트가 리밋스위치의 가동부를 밀어 올려서 접점을 개폐하는 장치이다.

 

2. 검출 스위치 – 비접촉식 스위치

2-1. 근접스위치 (PROS:Proximity Switch)

자계의 에너지를 이용하여 검출헤드에 접근하는 금속체를 기계적으로 접촉시키지 않고 검출하되 그것에 연결되는 전기 회로를 개폐하여 제어하는 검출스위치를 말하며 고주파 자계를 이용한 고주파발진형이 많이 사용되고 있다. 고주파 발진형이란 검출단에서 고주파를 발진하여 검출 물체가 접근하면 검출 물체내에 와전류손에 의한 발진 전력의 변화를 검출, 동작시키는 형식을 말한다. 종류로는 원주형과 각형이 있으며, 동작 원리에 따라 고주파 발진형과 정전 용량형이 있다.

① 고주파 발진형 : 검출 코일의 인덕턴스의 변화를 이용하여 개폐하는 스위치 ② 정전 용량형 : 도체 전극간의 정전용량의 변화를 이용하여 개폐하는 스위치

 

(1) 동작원리와 고주파 발진형 근접스위치 구조

 

(2) 종류

 

2-2. 광전자 스위치(PHS:Photo Electric Switch)

대상물체에 빛을 투사한 후 반사, 투과, 차광되는 원리를 이용하여 수광부에서 출력을 제어하는 원리이다. 검출물이 금속일 필요는 없고 비교적 원거리로부터 검출이 가능한 것이 장점이다. 투광기는 주로 텅스텐 램프, 형광등, 발광다이오드를 사용하며 이러한 광원을 직접 혹은, 광학계 렌즈로 조합한 것이다. 수광기는 광전변환소자 포터, 트랜지스터 포터, 다이오드 광전관, 고아전 증폭기 등의 광학을 조합하여 적외선을 전기신호로 변환시킨다. 광의 검출 형태에 따라 투과형과 반사형으로 구분하고 반사형에는 직접 반사형과 간접 반사형이 있다.

 

(1) 동작원리

① 투과형 광전 스위치 : 투과형 광전 스위치는 투과기와 수광기를 수평으로 배치하여 빛을 차광 하든가 또는 감쇠시킴으로서 검출하는 가장 일반적인 구조이다.

 

② 직접 반사형 광전 스위치 : 직접 반사형은 투광기와 수광기 하나로 구성된 복합형이며, 투광부에서 방사된 빛이 직접 대상 물체에 닿으면 그 반사광을 수광부가 받아서 검출하는 방식으로 물질의 표면 상태를 판별 등에 이용 된다.

 

③거울 반사형 광전 스위치 : 거울 반사형은 투광기와 수광기가 하나로 구성된 투광기와 반사 거울로 구성 되어 있으며, 투·수광기와 반사 거울 사이의 대상 물체를 검출하는 것으로 대상 물체의 진동, 광축 조정시에 다소의 차이가 있어도 안전하게 작동하는 특성이 있다.

 

2-3. 온도 계전기 ( Temperrature Relay )

온도가 일정한 값에 도달하였을 때 동작 검출하는 계전기로 온도 변화에 대해 전기적 특성이 변화하는 소자 즉 서미스터, 백금 등 저항이 변화하는것 및 열기전력을 일으키는 열전쌍 등을 측온체에 이용하여 그 변화에서 미리 설정된 온도를 검출하여 동작하는 계전기이다. 종류로는 무지시형, 메타지시형, 디지털형 등이 있으며 베이스에 끼워 사용하기도 하고 8핀, 10핀, 18핀 등이 있다.

 

(1) 내부회로 및 설명

온도 릴레이는 설정된 온도보다 측정온도가 낮을 경우에는 릴레이가 On되어 회로를 동작시키며, 측정 온도가 높을 경우에는 릴레이가 Off 되어 복귀되는 기능을 가지고 있다.

온도 릴레이는 설정된 온도보다 측정온도가 낮을 경우에는 릴레이가 On되어 회로를 동작시키며, 측정 온도가 높을 경우에는 릴레이가 Off 되어 복귀되는 기능을 가지고 있다.

열전대 센서 : 강한 고주파를 발생하는 기기로부터 피하는 것이 안전하며 단자를 연결시에는 + , – 표시를 확인하여야 하며 열전대를 온도계전기와 연결시 배선은 지정된 내열선을 사용하여야 한다.

 

(2) 온도제어의 종류와 특성

종 류	장 점	단 점
ON/OFF 제어	동작이 간단합니다. 오프셋(Offset)이 발생하지 않습니다.	오버슈트(Overshoot), 헌팅(Hunting)이 일어납니다.
비례제어(P)	오버슈트와 헌팅이 적습니다.	안정된 제어까지 시간이 걸립니다. 오프셋(Offset)이 발생합니다.
비례적분 제어(PI)	오프셋(Offset)을 제거합니다.	비례제어보다 안정된 제어까지 도달하는 시간이 더 걸립니다.(비례제어와 같이 사용해야 합니다.)
비례미분 제어(PD)	외란에 대한 응답을 빠르게 합니다.	단독으로 제어할 수 없습니다.(비례제어와 같이 사용해야 합니다.)
PID 제어	좋은 제어 특성을 얻을 수 있습니다.	PID파라미터(Parameter) 설정이 필요합니다

 

(3) 비 례 동 작

온도설정치에 대하여 입력이 비례대역에 있으므로 여기에 입력과 온도설정값의 차이에 따라 제어용 릴레이 출력이 On/Off가 시분할 비례로 되는 것이다.

 

마치며

검출 스위치는 다양한 분야에서 안전성과 효율성을 확보하기 위해 핵심적으로 활용되는 기술 중 하나입니다. 전기 시퀀스에서는 과전류, 접촉 이상, 전압 변동, 과열과 같은 다양한 문제를 빠르게 감지하고 신속한 대응을 가능케 하는데 주목할 가치가 있습니다.

이러한 검출 스위치는 안전한 전력 공급을 제공하고 전자 기기를 보호함으로써 사용자에게 신뢰성 있는 서비스를 제공합니다. 또한, 이들은 효율적인 에너지 관리와 장치의 수명 연장에 기여하며, 자동차, 공장, 가정 등 다양한 환경에서 적용될 수 있습니다.

앞으로는 더욱 발전된 검출 스위치 기술이 등장하여 더 많은 산업 분야에서 혁신을 가져올 것으로 기대됩니다. 안전과 효율성을 고려하는 모든 분야에서 검출 스위치의 중요성은 더 커져갈 것이며, 이는 우리의 일상생활과 기술적 발전에 긍정적인 영향을 미칠 것입니다.

 

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