세원정밀전자

오토스위치사용설명서 ( 주 ) 세원정밀전자기술부 2014. 1. 1 http://www.autoswitches.co.kr

1 실린더오토스위치의정의 (1) 오토스위치는유공압실린더내부에피스톤과함께움직이는자석을감지하는위치검출센서다. 오토스위치란위그림처럼피스톤과같이움직이는자석에의하여피스톤이 A쪽으로이동하면 1번오토스위치가동작하고, B쪽으로이동하면 2번오토스위치가동작한다. 간단히설명하면피스톤에연결되어있는사우드가빠져있는상태와빠져있지않은상태를감지하는위치검출센서다. 이상과같이 2가지상태 (A위치및 B위치 ) 의피스톤위치가어디에있는지판단하여 PLC( 프로그램, 로직콘트롤러 ) 와기계메카니즘을조합하여자동화기계를구성할수있다. 오토스위치의여러가지이름 1. 오토스위치 2. 오토센서 3. 리드스위치 4. 실린더센서 5. 근접센서 6. 리미트스위치 7. Auto Switches 8. Auto Sensor 9. Auto S/W (2) 오토스위치의감도 오토스위치감도란스위치자체만으로감도가좋다나쁘다말할수없다. 우측그림과같이오토스위치의감도는자력의세기에비례하고거리의제곱에반비례한다. 감도 = 자석의세기 (BHmax) 거리 2 3

또한 Gauss( 단위면적당자력의세기 ) 의세기보다는자석의용량 (Gauss 자석의면적 ) 이크면스위치가잘감응한다. 스위치가한위치에서 2,3번동작이일어나고불안전한동작을하는것은오토스위치의감도및자석의세기또는스위치와자석의거리및방향이잘맞지않아서일어난다. 2 AUTO S/W 와자석의위치관계 그림 A. X-Y 이동 그림 B. X-Z 이동 그림 C. X 축이동 4

3 자석에대한 Reed S/W 의동작상태의설명 제2장 (AUTO S/W와자석의위치관계 ) 의그림 A의위치관계가일반적으로가장많이사용되는 AUTO S/W와자석의위치관계입니다. AUTO S/W는고정되어있고자석이피스톤과함께 -Y에서 Y 방향으로좌우로이동합니다. 동작영역 (ON 상태 ) 은자석의세기및 AUTO S/W의감도에따라차이가있습니다만그림에서보는것과같이자석과 AUTO S/W의거리가너무가까워서 B선밑이면동작 (ON 상태 ) 이 3번일어납니다. 왜냐하면, 가운데큰 ON 영역이 1개있고좌우에작은 ON 영역이 2개있기때문입니다. 그래서 B선보다는높게선택해야하고 A선상단은 OFF 및 HOLD 영역이므로 A선보다는낮게선택해야합니다. 실린더의진동및주위온도의변화로자석이다소약해지더라도 OFF가되지않게 ON 영역최상단에서조금밑에있는 A선까지가실질적으로사용할수있는 ON 영역입니다. 그래서 A선보다낮고 B선보다높은 ON 영역이가장이상적인 AUTO S/W와자석의위치이고이것이가장좋은오토스위치와자석의관계라할수있습니다. 그림 B는 AUTO S/W와실린더의가장이상적인위치관계이지만실린더에 AUTO S/W를옆으로부착하여야하기때문에사용할수가없습니다. 그림 C는 AUTO S/W에자석 NS 어느한쪽에만미치는그림입니다. 이위치관계는 AUTO S/W가 2번동작하기때문에사용해서는안됩니다. 가장이상적인 AUTO S/W와자석의위치관계는 AUTO S/W의감도, 그리고자석의세기및방향, 또 AUTO S/W와자석사이의거리가잘맞아야합니다. (1) 오토스위치를바르게사용하는방법 A. 오토스위치의동작원리 a. 자석 (BHmax) 의용량 b. 스위치의감도 감도 = 자석의세기 (BHmax) 스위치와자석의거리 2 예 ) A 회사의실린더에 B 회사의스위치를부착하였더니오동작이일어났다. 오동작의원인을다음몇종류로분류할수있다. a. A 회사의자석은 B 회사자석보다자력이세다. b. B 회사의스위치감도는 A 회사보다감도가세다 ( 고감도 ) 고가정하면 A 회사자석이센실린더에 B 회사고감도스위치를사용하면결과는 2,3 TOUCH 현상이일어날것이다. 반대로자석이약한 A 회사실린더에 B 회사저감도스위치를사용하면감지를못하거나억지로감지할것이다. 5

결론적으로말하자면오토스위치는아무자석에나잘동작하는도깨비센서가아닙니다. 정상적으로스위치가동작하려면 1. 자석의용량, 2. 스위치의감도, 3. 스위치와자석의거리, 더추가하자면자석의극성, 등이조건에맞아야정상적으로동작합니다. (2) 오토스위치올바른부착방법 ( 매우중요 ) 오토스위치의가장이상적인부착방법은동작범위 (ON일때의범위 ) 의 1/2지점이최고감도위치입니다. 스위치를가급적이면최고감도위치에스위치를고정하십시오. 동작범위끝부분에부착할경우 (ON, OFF, 교착부근 ) 동작이불안전해지는경우가있습니다. 주위환경및온도변화등으로 OFF 될수가있다는것을고려해주십시오. 2색표시등에서다시한번설명하겠습니다. (3) 동작범위및최고감도위치구하기 [ 오토스위치이동방향 ] A 지점 : OFF 상태에서 ON 되는지점 B 지점 : ON 상태에서 OFF 되는지점 C 지점 : 최고감도위치지점 A와 B의 1/2 지점 스위치 1. 위험한위치 스위치 2. 가장좋은위치 스위치 3. 위험한위치 4 오토스위치의종류 (1) REED 스위치형 ( 일명有접점 TYPE) 1 센싱소자가접점으로되어있어센싱 ( 감지방법 ) 을기계적으로동작한다. 지금까지가장많이보급되어있고가격이저렴하다. REED 스위치란무엇인가? 유리관 ( 진공 ) 속의 2개의금속판 ( 접점 ) 에자석이가까이오면붙고자석이멀어지면떨어진다. 즉, 자석에의하여 ON, OFF 되는기계적스위치다. 6

(2) Reed 스위치타입의장단점기계적으로 ON, OFF 되므로실린더의동작횟수가많은것은문제가된다. 또한, 히스테리특성이좋지않아서고급장비및소형실린더에사용하기에는부적합하다. 유접점오토스위치는무접점에비교하면동작범위는넓고감지거리는짧다. 장점은싸다. 참고로유접점 (Reed 스위치 ) 형오토스위치는 ON, OFF 수명은대략 1,000만회이하이다. (3) 무접점오토스위치무접점오토스위치란말그대로접점이없다는것이다. 유접점오토스위치는기계적으로 ON, OFF 하지만무접점오토스위치는접점없이반도체 (MR소자) 가전자적으로감응하여 ON, OFF 하므로동작수명이영구적이다. (4) 무접점오토스위치의장단점동작범위는좁고감지거리는멀다. 또응답속도가빠르다. 단점은가격이비싸다. (5) 무접점오토스위치의전기적분류 1무접점오토스위치 3선식 NPN형 (-출력), NO, NC형 2무접점오토스위치 3선식 PNP형 (+ 출력 ) 3무접점오토스위치 2선식 ( 유접점스위치와호환해서사용할수있다.) NO, NC형 (6) 2색표시등오토스위치부착설명신호상태를 2색표시하는것은스위치동작상태에는아무런관계가없고오직좋은위치에스위치를부착하기위한방법입니다. 적색불이오는 A와 B 사이또는 C와 D 사이는 OFF가옆에있어서불안전한지역입니다. 그리고주위환경에 OFF가될수있는지점입니다. 그와반대로녹색불이오는 B와 C 사이는주위의충격이나환경의변화에도 OFF에대한여유가있어서안전합니다. 참고로녹색이나적색이나발광하면 ON 상태입니다. (7) 유압전용오토스위치유압전용오토스위치는일반스위치와반대로스위치내부에자석이들어있다. 유압실린더는내부압력때문에 Rubber 및플라스틱자석등은장기간사용하면고압으로인하여파괴되므로자석대신철 (Fe) 을사용한다. 유압전용오토스위치는피스톤내부에있는철 (Fe) 을감지한다. ( 일반형은실린더내부의자석을감지한다.) 피스톤재질은반드시비철 (Sus) 를사용해야한다 <2 색표시등오토스위치설명 > 7

오토스위치내부에자석이균형을이루고있다가 (OFF 상태 ) 철이가까이오면자력균형이무너져서 ON 상태로된다. 동작방식은유접점과같다. (8) 차폐형내강자계오토스위치 (Reed S/W형 ) 자동차생산공장의용접라인주위에는강자계가발생하여주위전체가자장이형성되어일반오토스위치는실린더의피스톤위치에상관없이 ON 상태가된다. 차폐형내강자계오토스위치는센싱소자 (Reed s/w) 주위를철판으로여러겹감싸서외부로부터의자계침투를차단하는원리다. (9) 전자식내강자계오토스위치전자식내강자계오토스위치는외부강자계를차폐망철편으로차폐하는것이아니고반도체소자 (MR소자) 를사용하여교류 60Hz 1주기의시간이 16.6msec 이하의신호는 RESET하고 16.6msec 이상되는신호만감지하는전자식오토스위치다. DC인버터용접기를사용하는곳은사용할수없다. 5 용어의해설 (1) 사용전압사용전압이란오토스위치에가할수있는전압을말합니다. 유, 무접점 2선식오토스위치에서는전원전압에오토스위치와부하를직렬로연결한 ON 상태에서오토스위치양단에가해지는전압을말합니다. 무접점 3선식오토스위치에서는오토스위치전원단자에가해지는전압을말합니다. (2) 사용전류사용전류란오토스위치에서흘릴수있는최대전류를말합니다. 전류를규격치보다많이흘리면오토스위치가파손되고적게흘리면표시램프가정상적으로발광하지않고부하도동작하지않습니다. (3) 응답속도 오토스위치가주어진시간에응답할수있는속도를말합니다. 예 ) 1msec 1초동안 1,000번동작 500Hz 1초동안 500번동작 3,000 R.P.M 1분동안 3,000번동작 8

(4) 히스테리특성오토스위치에있어서히스테리특성이란오토스위치의 ON 영역과 OFF 영역이중복된상태를말합니다. 가령자석과오토스위치가거리가 5mm에서 ON 상태로된다고가정하면거리가 5.1mm 이상되면 OFF가되어야하지만여기에서 OFF 되지않고 6mm 이상되어야 OFF 됩니다. 이상과같이 ON, OFF 거리차이를히스테리라한다. 히스테리특성이너무적으면채터링현상이일어나고너무크면정확한위치제어가불가능합니다. (5) 접점보호회로 L부하 ( 리레이, MG, SV) 가 ON 상태에서 OFF 상태로변할때순간적으로역기전력이발생하여오토스위치내부부품과 PLC입력단자가파손될수있어서오토스위치내부에역기전력을흡수할수있는서어지업쇼버소자 ( 콘덴서, 제너, TNR, 바리스터 ) 를삽입하여접점을보호하는회로를말합니다. 일반적으로오토스위치의모양이큰것은 (D-A54, D-50, R0 등 ) 서어지업쇼바가삽입되어있지만소형은오토스위치내부에서어지업쇼바소자가없습니다. (6) 내부강하전압내부강하전압이란오토스위치가 ON 상태에서오토스위치양단의전압을말합니다 위그림에서보는바와같이전원전압이 24V, 오토스위치의내부강하전압이 3V이므로실질적으로부하에공급되는전압은 21V입니다. 오토스위치여러개를 AND회로 ( 직렬회로 ) 를구성하면내부강하전압때문에부하가동작하지않습니다. 3개직렬로연결하면 3V 3개 = 9V이므로부하에는 15V의전압만공급됩니다. OR회로 ( 병렬회로 ) 에서는오토스위치개수에따라내부강하전압이일어나지않고 1개의내부강하전압만일어나므로여러개를연결하여도상관없습니다. ( 무접점오토스위치는누설전류때문에병렬회로 (OR) 는구성할수없다. (7) 내부저항오토스위치가가지고있는내부저항을말합니다. 리-드 S/W의접촉저항및반도체 ( 초크코일발광다이오드, 저항 ) 와합성된저항을말합니다. 순방향저항과역방향의저항이차이가있습니다. 9

(8) 누설전류무접점 2선식오토스위치 OFF 상태에서오토스위치내부로흐르는전류를말한다. 논리상 OFF 상태지만완전한 OFF 상태가아니고오토스위치가동작할수있는최소한의전류를말한다. (1mA 이하 ) PLC ON 전류가 3mA 이상이므로가급적누설전류가적으면좋다. ( 유접점오토스위치에서는누설전류가없습니다.) (9) 소비전류무접점 3선식오토스위치가 ON 상태에서스위치자체가소비하는전류를말합니다. 예 ) PLC 1개에사용할수있는오토스위치개수 PLC 파워용량 : 24V에 3A 소비전류 10mA 24V 3A = 72VA/10mA 1,000=720개 6 사용상의주의점 (1) 사용하기전오토스위치의정격전압및정격전류등이적합한지확인하십시오. (2) 오토스위치양단에전원과직접연결해서는안됩니다. 유무접점 2선식오토스위치를전원 (DC 또는 AC) 과직접연결하면오토스위치가순간적으로파괴됩니다. 반드시부하와직렬 (AND 회로 ) 로연결하여야합니다 a b (3) 전원전압과정격부하전압및오토스위치정격전압이일치하여야합니다. 예 ) 전원전압 : AC220V 오토스위치정격전압 : AC110V 부하 ( 리레이 ) 정격전압 : AC110V 위와같이사용하면오토스위치및부하가파괴됩니다. 전원전압이 AC220V 이면반드시오토스위치정격전압및부하정격전압이 220V용으로사용하여야합니다. 10

다만, 오토스위치정격전압이 220V이고전원전압이 DC24V이고부하 ( 리레이 ) 정격전압이 DC24V 이면유접점오토스위치에서는상관없습니다. 단, 전원전압과부하정격전압은일치하여야합니다. (4) 오토스위치에정격전류이상전류가흐르면오토스위치가파괴됩니다. 꼭정격전류이하로흐르게하십시오. 예 : AC 220V : 12.5mA 이하, AC 110V : 25mA 이하, DC 24V : 50mA 이하 (5) DC전원 (24V) 에서는유, 무접점 2선식오토스위치의리-드선극성을맞추어야합니다. 유접점스위치는극성이맞지않으면부하는동작합니다만표시등 (LED) 이발광하지않습니다. 다만, AC 전원에서는극성이상관없습니다. 2선식무접점오토스위치는극성이반대면센싱에상관없이 ON 상태로됩니다. (+) (-) 적색 흑색 갈색 청색 리-드선의극성표시 (2선식) 백색 흑색 (6) 오토스위치교체시는반드시전원전압을차단한후교환하십시오. 감전위험과오토스위치가고장날수있습니다. (7) 부하를합선시키지마십시오. 오토스위치 ON 상태에서부하를합선시키면과전류가흘러서오토스위치가순간적으로파괴됩니다. (8) 오토스위치를 "L" 부하 ( 타이머전원, 카운터전원, SV등 ) 와직렬로연결하지마십시오. 오토스위치가 "L" 부하의역기전압으로인하여스위치양단에높은전압 ( 전원전압에 10배 ) 이걸려서 OFF가되지않을수있습니다. 이때는리레이를사용하여리레이접점과 "L" 부하의전원과직렬로연결하면됩니다. [ L 부하시올바른결선방법 ] 11

(9) 자계가발생하는곳에오토스위치를사용하지마십시오. 큰전류 ( 스폿트용접기, 동력선 ) 가흐르면주위가자장이형성되어실린더위치와관계없이오토스위치가 ON 상태로됩니다. ( 이런곳에사용하는내강자계용오토스위치가별도있음 ) (10) 오토스위치를실린더에고정하기전실린더표면에서 2~3mm 떨어진상태에서도동작하는지확인하십시오. 여유의거리가없으면오동작할수있습니다. 또반대로여유의거리가너무많으면 2,3번오동작하는경우가생깁니다. 7 결선방법 ( 유접점오토스위치 ) 결선하기전선택한오토스위치가정격전류전압이적합한지다시한번확인하세요. 정격전압전류가규격에맞지않으면파손또는오동작을합니다. (1) 유점접오토스위치결선도 ( 릴레이 ) [ 그림 1 ] [ 그림 2 ] [ 그림 3 ] [ 그림 4 ] 일반적인 PLC는 (-) 를입력으로사용합니다만간혹 (+) 를입력으로사용하는 PLC도있습니다. 이때는 (-) 에연결했던리-드선을 (+) 에연결하고나머지리-드선은 IN PUT 단자에연결하면됩니다. 12

(2) 무접점 2선식 (D.C) 오토스위치결선도 A. 무접점 2선식 (D.C) 오토스위치를교류 (A.C) 회로에서는사용할수없고, D.C전압에서는유접점오토스위치대용으로사용할수있다. 그리고결선방법은유접점오토스위치결선방법그림3, 그림4와같다. (3) 무접점오토스위치 3선식 (NPN, PNP) 결선방법 (4) 무접점오토스위치 3선식직, 병렬결선방법 A. 직렬 (AND) 결선은오토스위치모두가동작하여야출력이동작한다. 직렬시오토스위치갯수는 ON 되었을때잔류전압의합이오토스위치의동작전압과부하구동전압에영향을미치지않을정도까지접속이가능하다. (5) 무접점오토스위치직렬 (AND), 결선방법 [NPN 형직렬 (AND) 결선 ] [ PNP 형직렬 (AND) 결선 ] (6) 무접점3선식오토스위치병렬 (OR) 접속직류출력형오토스위치를병렬 (OR) 결선하면여러개의오토스위치중 1개만동작해도부하가작동합니다. 병렬 (OR) 회로로접속하여사용할수있는수는접속된오토스위치의누설전류합이부하에영향을미치지않는정도까지다수를연결하여사용할수가있으며 NPN출력형과 PNP출력형을혼합해서사용할수는없습니다. [ NPN 형병렬 (OR) 결선 ] [ PNP 형병렬 (OR) 결선 ] 13

8 오토스위치에대하여가장많은질문사항 ( 유접점 ) 14 (1) 문의 / 오토스위치리-드선극성을바꿔도됩니까? 답 / 전원이 DC에서는리-드선을바꾸어결선하면 Load( 부하 ) 에는정상적으로동작합니다만표시램프는발광하지않습니다. 또전원이 AC에서는부하, 램프, 다정상적으로동작합니다. (2) 문의 / 스위치정격전류가 DC50mA인데사용전류가 100mA 리레이를사용해도됩니까? 답 / 안됩니다. 파손됩니다. (3) 문의 / 스위치정격전압이 AC220V인데, AC110V 및 DC24V에사용해도됩니까? 답 / 예괜찮습니다. 스위치정격전압보다낮은부하전압은괜찮습니다. (4) 문의 / DC12V전원에사용해도됩니까? 답 / 원칙적으로는안됩니다만다음사항을참고하여사용할수있습니다. 전원전압 12V에서내부강하전압 3V를빼면 9V만이부하전압입니다. 9V에부하가정상적으로동작한다면사용해도됩니다. 단, 부하전류가 100mA 이내여야합니다. (5) 문의 / 산업용타이머및카운터전원과직렬로연결해도됩니까? 답 / 안됩니다. "L" 부하이면부하가 ON, OFF 할때역기전압으로인하여순간스위치전압이 10배까지상승해서 OFF가되지않을수도있습니다. 이때는리레이를사용하여리레이접점과부하를직렬로연결해야합니다. (6) 문의 / 리드선극성도바르고다른이상이없는데램프불빛이흐립니다. 무엇이문제입니까? 답 / 모든것을바르게했어도부하전류가 5mA 이상흘러야 LED 램프가정상적으로동작합니다. 이때는부하양단에부리드저항을사용하여부하전류를 5mA 이상흐르게하면램프가밝아집니다. (7) 문의 / 무접점 2선식오토스위치를유점점 2선식에사용할수있습니까? 답 / 사용할수있습니다. 다만, DC24V에서만가능합니다. (8) 문의 / 오토스위치리드선양단에전원 (AC220, 110V, DC24V) 을직접연결해도됩니까? ( 가장많은질문 ) 답 / 안됩니다. 오토스위치는말그대로스위치입니다. 스위치양단에전원을넣으면스위치가파괴되지않으면공장에불이날것입니다. 정말조심하십시오. 부하와직렬연결해야합니다. (9) 문의 / 2타치, 3타치가일어납니다. 답 / 자석이너무세다또는스위치감도가너무좋다. (10) 문의 / 자주오동작합니다. 답 / ( 주 ) 세원정밀전자에서발간한오토스위치부착방법을참고하세요. (11) 문의 / 방수가됩니까? 답 / ( 주 ) 세원정밀전자에서 2014년도 1월부터출고한제품은완전방수됩니다.(IP67) (12) 문의 /"CE" 마크는있습니까? 답 / 전품목 "CE" 마크있습니다.

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