原標題：行程開關原理

行程開關（Limit Switch）是一種用于檢測機械運動位置或行程的機電式傳感器，廣泛應用于自動化控制、工業設備、電梯、機床等領域。其核心原理是通過機械觸點的物理接觸或接近，將機械運動轉換為電信號，從而觸發控制電路的動作。以下從結構組成、工作原理、分類及應用場景四個方面深入解析。

一、行程開關的結構組成

行程開關主要由以下部分組成：

1. 驅動機構

• 滾輪式：通過滾輪與機械部件接觸，推動觸點動作（如電梯門限位）。

• 直動式：直接通過推桿或撞塊撞擊觸點（如機床限位）。

• 杠桿式：通過杠桿放大機械位移，觸發觸點（如自動化生產線）。

• 萬向式：可多方向觸發，適用于復雜運動軌跡。

2. 觸點系統

• 常開觸點（NO）：未觸發時斷開，觸發后閉合。

• 常閉觸點（NC）：未觸發時閉合，觸發后斷開。

• 復合觸點：同時包含常開和常閉觸點，實現邏輯控制。

3. 外殼與接線端子

• 外殼通常采用金屬或塑料材質，保護內部機構并固定安裝。

• 接線端子用于連接控制電路（如PLC、繼電器）。

二、行程開關的工作原理

行程開關的工作過程可分為以下步驟：

1. 機械觸發

• 當機械部件（如擋塊、滑塊）運動到設定位置時，與行程開關的驅動機構（如滾輪、推桿）接觸，產生機械力。

2. 觸點動作

• 機械力通過內部傳動機構（如彈簧、杠桿）傳遞至觸點系統，使常開觸點閉合或常閉觸點斷開。

• 示例：電梯門關閉時，擋塊撞擊行程開關滾輪，常閉觸點斷開，切斷電機電源，門停止運動。

3. 電信號輸出

• 觸點動作改變電路狀態（如接通或斷開），將機械位置信息轉換為電信號，觸發后續控制邏輯（如報警、停止、換向）。

4. 復位機制

• 機械部件離開后，觸點通過彈簧等機構自動復位（部分行程開關需手動復位）。

三、行程開關的分類

根據結構和工作方式，行程開關可分為以下類型：

四、行程開關的工作過程示例

以電梯門限位控制為例，說明行程開關的應用：

1. 初始狀態

• 行程開關的常閉觸點接入電梯門電機控制電路，電機通電，門關閉。

2. 觸發過程

• 當門完全關閉時，擋塊撞擊行程開關的滾輪，滾輪推動內部機構，使常閉觸點斷開。

• 電機控制電路斷電，門停止運動。

3. 開門過程

• 電梯接收到開門信號，電機反轉，門打開。

• 擋塊離開行程開關，常閉觸點在彈簧作用下復位，為下一次關門做好準備。

五、行程開關的優缺點

優點	缺點
結構簡單、成本低、可靠性高	觸點易磨損，壽命有限（尤其高頻觸發）。
安裝方便，適應多種機械環境	無法實現非接觸檢測（如光電開關）。
可直接驅動負載（如繼電器、電機）	精度較低，無法檢測微小位移。

六、行程開關與接近開關的對比

七、行程開關的選型要點

1. 負載能力

• 根據控制電路的電流和電壓選擇觸點容量（如AC 250V/10A）。

2. 動作行程

• 確保機械部件的位移能可靠觸發觸點（如滾輪式行程開關的滾輪直徑需匹配擋塊高度）。

3. 防護等級

• 在惡劣環境中選擇高防護等級（如IP67）的行程開關。

4. 復位方式

• 根據應用場景選擇自動復位或手動復位。

總結

行程開關通過機械觸點的物理接觸實現位置檢測，具有結構簡單、成本低、可靠性高的特點，適用于需要直接機械限位的場景。然而，其觸點易磨損、壽命有限，且無法實現非接觸檢測。在自動化控制中，行程開關常與PLC、繼電器等配合使用，實現位置控制、安全保護等功能。隨著技術的發展，非接觸式接近開關逐漸普及，但行程開關在低成本、高可靠性場景中仍具有不可替代的優勢。