在選用接近開關(guān)時應(yīng)當(dāng)綜合考慮各項指標(biāo)的內(nèi)在要求

1、在選用接近開關(guān)時應(yīng)當(dāng)綜合考慮各項指標(biāo)的內(nèi)在要求接近開關(guān)的選用為保證所選的接近開關(guān)準(zhǔn)確地實現(xiàn)檢測功能，達(dá)到“開關(guān)”目的，就應(yīng)該充分考慮它的基本功用、技術(shù)參數(shù)、使用要求等諸多因素。下面就接近開關(guān)在選用時需要注意的幾個方面進(jìn)行說明。 1 接近開關(guān)的選型目前，接近開關(guān)的種類很多，在選用時應(yīng)當(dāng)綜合考慮各項指標(biāo)的內(nèi)在要求。通常工作電壓很容易滿足，而負(fù)載電流卻容易被人們忽視。負(fù)載的形式多種多樣，有直流，有交流，并且電阻也有大有小，倘若負(fù)載和接近開關(guān)的輸出類型不匹配，很容易損壞接近開關(guān)。例如，選用一種接近開關(guān)來控制繼電器。該接近開關(guān)所用的電源電壓為AC220V ，電流為200mA ，繼電器的線圈電壓也為AC2

2、20V ，正常工作時功率為12V 、A ，啟動時功率為75V A 。若僅考慮正常工作時的情況，似乎沒什么問題。但我們深人分析就會看到繼電器在啟動時線圈電流是非常大的，已經(jīng)超出了200mA , 若通斷頻率很高的話，勢必會縮短接近開關(guān)的使用壽命或直接損壞開關(guān)元件。這種情況下最好選用輸出電流更大的接近開關(guān)來使用。 2 接近開關(guān)檢測的物料類型不同的接近開關(guān)所能識別的物體材質(zhì)是有區(qū)別的，下面就常用的接近開關(guān)所識別的物體進(jìn)行說明，以便進(jìn)行正確地選擇。2 . 1 電感式接近開關(guān)電感式接近開關(guān)由干利用了金屬導(dǎo)體靠近磁場時產(chǎn)生的渦流效應(yīng)來工作，所以這種接近開關(guān)所檢測的物體必須是金屬導(dǎo)體。 2 . 2 電容式接近

3、開關(guān)電容式接近開關(guān)的測量頭是構(gòu)成電容器的一個極板，而另一個極板是開關(guān)的外殼。這個外殼在測量中通常是接地或與設(shè)備相連。當(dāng)物體移向接近開關(guān)時，無論是否為導(dǎo)體，由于它的接近總會使電容的介電常數(shù)發(fā)生變化，從而使電容量發(fā)生變化，使得和測量頭相連的電路狀態(tài)也發(fā)生變化，由此可控制開關(guān)的接通或斷開?？梢?，電容式接近開關(guān)所檢測的物體并不限于金屬導(dǎo)體，也可以是絕緣的塑料、玻璃、液體或其它任何材質(zhì)的物體。這也是電容式接近開關(guān)比電感式接近開關(guān)應(yīng)用廣泛的主要原因。 2 . 3 霍爾接近開關(guān)霍爾接近開關(guān)是磁性接近開關(guān)的一種，具有無觸點、功耗低、壽命長、響應(yīng)頻率高等特點，由于它利用霍爾效應(yīng)工作，屬于磁電轉(zhuǎn)換元件，故只能用于

4、磁性物質(zhì)的檢測。 2 . 4 光電開關(guān)利用光電效應(yīng)做成的開關(guān)叫光電開關(guān)。它是將發(fā)光器件與光電器件按一定方向裝在同一個檢測頭內(nèi)，當(dāng)有反光面（被檢MlJ物體）接近時，光電器件接收到反射光后便有信號輸出，由此便可“感知”物體的接近。由此可見，光電開關(guān)也可用于任何材質(zhì)物體的檢測。但對于同種材料、不同顏色的物體來說，光電接近開關(guān)對它們的敏感程度是不一樣的。比如漫射型光電接近開關(guān)對紅色物體就比對表面吸收光的黑色物體敏感得多。 3 接近開關(guān)的檢測距離接近開關(guān)的動作距離是指被檢測物體按一定方式移動時，當(dāng)接近開關(guān)動作時所測得的從基準(zhǔn)位置（接近開關(guān)的感應(yīng)表面）到檢測面的空間距離。額定動作距離是指接近開關(guān)動作距離的

5、標(biāo)稱值。確定接近開關(guān)的檢測距離時應(yīng)考慮接近開關(guān)的安裝位置、被檢測物體的大小和材質(zhì)。同一種接近開關(guān)在檢測不同材料的物體時，其動作距離是不一樣的。例如，對霍爾接近開關(guān)來說，其動作距離受被檢測體磁場強度的影響就很大，被測物體的磁場強度越大，霍爾開關(guān)就越容易動作。對電容式接近開關(guān)來說，介電常數(shù)越大的物體，就越容易達(dá)到它的標(biāo)稱動作距離。需要說明的是，電容式接近開關(guān)在檢測較低介電常數(shù)的物體時，可通過調(diào)節(jié)開關(guān)上的電位器來調(diào)整動作距離，以增加感應(yīng)靈敏度。通常，接近開關(guān)實際工作時的距離設(shè)定為額定動作距離的0 7 一0.8 。4 接近開關(guān)的輸出形式接近開關(guān)有不同的輸出形式，常見的有NPN 型、PNP 型。而NPN

6、 型和PNP 型中又有二線、三線、四線等幾種類型。在使用時一定要注意各自不同的接線方法。此外，很多接近開關(guān)還有常開和常閉之分。所謂常開型指的是當(dāng)沒有檢測物體時，由于接近開關(guān)內(nèi)部的晶體管截止而使接近開關(guān)所連接的負(fù)載不能工作，只有檢測到物體時晶體管導(dǎo)通，負(fù)載才得電工作。常閉型剛好與之相反。無論是哪種，都可以用作檢測控制，只是在系統(tǒng)中應(yīng)注意其何時發(fā)生動作。例如當(dāng)接近開關(guān)的輸出信號要作為PLC 的輸人時，在編制程序時就應(yīng)當(dāng)注意兩者的區(qū)別，以免負(fù)載發(fā)生誤動作。5 接近開關(guān)的響應(yīng)頻率接近開關(guān)的響應(yīng)頻率是指在1 秒的時間間隔內(nèi)，允許接近開關(guān)動作的循環(huán)次數(shù)。不同的接近開關(guān)響應(yīng)頻率有很大的差別，即使是同一種接近

7、開關(guān)，所使用的工作電壓類型不同而響應(yīng)頻率也會有所區(qū)別。例如，Js30 型電容式接近開關(guān)直流(DC10-30V ）二線三線輸出形式的響應(yīng)頻率為3oHz，而交流（ACZo一25OV) 二線輸出類型的響應(yīng)頻率只能達(dá)到10Hz ; LB系列的電感式接近開關(guān)直流（DC10-3OV）三線型的其響應(yīng)頻率就可達(dá)到1000Hz ?？梢姡x擇接近開關(guān)時應(yīng)充分考慮接近開關(guān)的開關(guān)頻率大小，尤其是當(dāng)檢測移動速度較快的物體時，如果所用接近開關(guān)的響應(yīng)頻率過小，就可能會檢測不到物體的存在。 6 接近開關(guān)的使用環(huán)境要想使接近開關(guān)安全可靠地工作，必須注意使用時的環(huán)境要求。應(yīng)盡量避免耐腐蝕性差的接近開關(guān)在強酸或強堿的環(huán)境下使用。倘

8、若在煤礦、水泥廠等有可能產(chǎn)生爆炸的場所，則應(yīng)該選擇防爆型的接近開關(guān)。對于受潮濕、灰塵、污染等因素影響比較大的接近開關(guān)，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行定期的維護(hù)保養(yǎng)。一臺上下料機械手上的一個TURCK NPN接近開關(guān)損壞，該接近開關(guān)信號端連接在PLC的輸入端子。由于備件沒有NPN型號的接近開關(guān)，只有同參數(shù)的PNP接近開關(guān)，型號為：BI10一M30一AP6X，接線圖見圖1。如果將該接近開關(guān)接入到PLC的輸入端子，輸入信號檢測不正確。我們通過在接近開關(guān)信號端和供電負(fù)極之間接一個電阻，避免了信號端處于懸空狀態(tài)，即不是低電平就是高電平狀態(tài)，接線圖見圖2。該電阻理論上要求阻值越小越好，但是阻值太小則會對電源造成過大負(fù)擔(dān)，另外阻

9、值太小其功率要求也越高，所以我們選用了阻值為22 kf，功率為05 W的金屬膜電阻。通過長時間的使用，信號穩(wěn)定。電源還是交流電源，是2 線式還是3 線式，是NPN 型還是PNP 型，是接通型還是分?jǐn)嘈偷?。只有在反輸人、被輸人兩方面的情況都搞清楚，才能確定接近開關(guān)的類型并決定電路的接法。 下面以直流3 線式為例介紹幾種接法。 ( I ) P 日二與接近開關(guān)連接之一此例Pu 二內(nèi)部有負(fù)載電阻Rl 和限流電阻RZ ，并提供24V 電源。因此選用集電極開路輸出、NPN 型、接通（常開）型接近開關(guān)。見圖1 。 接近開關(guān)不動作時，輸出晶體管V 功截止，“輸出”端為高電平。P 日二輸人單元中光禍器的發(fā)光二極

10、管不導(dǎo)通，光藕器輸出“0 電平，比D 燈不亮。接近開關(guān)動作時，們習(xí)飽和導(dǎo)通，“輸出”端為低電平。Pu 二內(nèi)光藕器中發(fā)光二極管導(dǎo)通，光禍器輸出“I ”電平，比D 燈點亮。 這種輸人單元內(nèi)部Rl 、RZ 的值都已按24V 電源設(shè)計好，接上接近開關(guān)就能滿足電參數(shù)要求。因此可以直接連接，十分方便。 ( 2 ) P 日二與接近開關(guān)連接之二此例中PI 兀不提供電源。接近開關(guān)要用外接電源。因為用的是集電極開路輸出型電路，而PLC 輸人單元又不提供負(fù)載電阻，接近開關(guān)動作時，輸出管v 功沒有通路不會飽和導(dǎo)通，所以要在外部加接一個負(fù)載電阻幾，一般都取4 . 7ko 到十幾千歐之間。見圖2 。 一般情況下，如電源電

11、壓取值正確，P 瓏內(nèi)部的輸人電阻凡會使輸人電流限定在參數(shù)規(guī)定范圍內(nèi)。如不符合要求，可調(diào)整電源電壓或在“OLJT ”和. . IN ”之間串入電阻進(jìn)行調(diào)整。( 3 ) PI 工與接近開關(guān)連接之三此例中P 比輸入用的是交流輸人單元，規(guī)定輸入電源電壓為200 一240V 、AC 、50 團(tuán)Hz ，輸入電流1 加認(rèn)（200VAC 時）。因此可以用交流2 線式接近開關(guān)，外接220V 市電。見圖3c 此例中PLC 輸入單元內(nèi)光藕器和比D 中都用2 個反向并聯(lián)的發(fā)光二極管，所以可以使用交流電源。接近開關(guān)用的是接通（常開）型。接近開關(guān)未檢測到金屬時，輸出晶閘管處于阻斷狀態(tài)，相當(dāng)于接點處于分?jǐn)酄顟B(tài)。但整流橋仍有

12、很小電流維持內(nèi)部電路工作。P 日二的輸人單元因得不到需要的電流值，光藕器和比D 中發(fā)光二極管都不亮，光禍器輸出“0 電平，LED 燈不亮。當(dāng)接近開關(guān)檢測到金屬時，輸出晶閘管導(dǎo)通，相當(dāng)于接點閉合，于是刊尤的光藕和比D 中發(fā)光二極管導(dǎo)通，光藕器有“l(fā) 電平輸出，比D 燈點亮。這種機型的直流輸二極管，沒有交流藕合電容CI 。所以在連接輸人元件時，正負(fù)極性可以任意連接，比較方便。 ( 4 ）工控計算機與接近開關(guān)的連接此例中工控計算機為IBM 代一XT 刃AT 兼容機。圖4 右側(cè)為其PI 一32L 輸入模板。左側(cè)是直流3 線式、NP 州型、集電極開路輸出的接近開關(guān)。需外接24V 優(yōu)電源，輸人電流約l 加

13、IA 。 PI 一32L 箱入模板為了對付干擾，接近開關(guān)內(nèi)部已采取了多種保護(hù)措施，如反極性保護(hù)、抗短路過載保護(hù)、抗浪涌電流保護(hù)等。但由于受到體積和成本的限制，保護(hù)性能和容量都是有限的。體積大的接近開關(guān)保護(hù)功能和性能較為完善，而體積小的保護(hù)功能和性能就少些、差些，有的甚至還沒有保護(hù)功能。壓管或現(xiàn)場有較大浪涌干擾，可以在接近開關(guān)外部的“輸出”和“地”兩端再并聯(lián)一個40V 以上、lA 以上的穩(wěn)壓管，見圖6 。也可以采用并聯(lián)壓敏電阻或反向并聯(lián)單向瞬態(tài)電壓抑制二極管（WS ）的方法二接近開關(guān)為此，用戶在使用接近開關(guān)前應(yīng)該先審視安裝現(xiàn)場有無干擾源。首先是盡量避免在有較強干擾源的場合使用，其次是一定要按照說

14、明書中規(guī)定的要求進(jìn)行安裝。如接近開關(guān)的電源線、信號線必須和高壓線、動力線分開，加屏蔽和可靠地接地接近開關(guān)等。下面介紹幾種接近開關(guān)的保護(hù)接近開關(guān)不動作時，輸出管們習(xí)截止，工控計算機輸人模板中光藕器不工作，LED 燈不亮。接近開關(guān)動作時，們習(xí)飽和導(dǎo)通，輸人模板中光藕器發(fā)光二極管導(dǎo)通，光電二極管也導(dǎo)通，光藕器輸出經(jīng)反相器后輸出“l(fā) ”電平，同時LED 燈點亮。低成本的光電接近開關(guān)電路原理圖如圖1所示，圖1中的元件參數(shù)見附表。由555構(gòu)成多諧振蕩器，從腳輸出38kHz的方波信號。經(jīng)vT1驅(qū)動紅外發(fā)射管VD2向外發(fā)射頻率為38kI-Iz紅外調(diào)制信號。之所以選用38kHz的紅外調(diào)制信號，是由于選用的紅外接

15、收頭u1的頻率響應(yīng)為38kI-Iz(U1型號AT138B的“38”表示響應(yīng)頻率大小，其外觀和引腳如圖1右方所示)。當(dāng)有障礙物靠近時，紅外線反射回來被u1所接收，當(dāng)接收到的紅外信號足夠強時輸出(OUT)為低電平，否則為高電平。如果用5、，供電，輸出(OUT)為T幾電平可直接與微處理器相接。多諧振蕩器的振蕩頻率計算公式為：t1=0.7(R1+R2)C1；t2=O.7(R3+R4)C1；f=1(tl+t2)。調(diào)試時使輸出波形的占空比盡量為1：1，筆者經(jīng)過試驗發(fā)現(xiàn)只要占空比偏離1：1不太多則無所謂，但頻率不要偏離38kHz太多，否則探測精度會下降，頻率偏離太大時則U1根本沒有相應(yīng)。進(jìn)過計算在R1、R3

16、為1k時R2、R4調(diào)到880左右（實際有所偏差）。紅外發(fā)射管的發(fā)射功率可通過改變R5的阻值進(jìn)行調(diào)節(jié)，發(fā)射管的發(fā)射電流大小決定了探測距離的大小。如果不需調(diào)節(jié)探測距離的大小，R5,R6可用一固定阻值的電阻代替。紅外接近開關(guān)制作的關(guān)鍵并不在于電路，而是在結(jié)構(gòu)上，特別是u1和VD2的位置不能隨便放置。筆者把該紅外接近開關(guān)做成探頭狀，把整個電路板安裝在一根塑料管內(nèi)，并引出三根導(dǎo)線：電源、地、輸出(OUT)。U1、VD2放置在塑料管的前端，并用不透光的塑料片把U1、VD2隔開，為了防止VD2向旁邊漏射出紅外線可用黑色電膠布在VD2的周圍繞一兩圈，只讓紅外線從VD2的前方發(fā)出(電路板、隔光塑料片、U1、VD2可用硅膠進(jìn)行固定)，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。注意：不要忘