接近開關簡介

1、接近開關簡介一、 性能特點        在各類開關中，有一種對接近它物件有“感知”能力的元件位移傳感器。利用位移傳感器對接近物體的敏感特性達到控制開關通或斷的目的，這就是接近開關。當有物體移向接近開關，并接近到一定距離時，位移傳感器才有“感知”，開關才會動作。通常把這個距離叫“檢出距離”。不同的接近開關檢出距離也不同。有時被檢測驗物體是按一定的時間間隔，一個接一個地移向接近開關，又一個一個地離開，這樣不斷地重復。不同的接近開關，對檢測對象的響應能力是不同的。這種響應特性被稱為“響應頻率”。二、 種類  

2、       因為位移傳感器可以根據(jù)不同的原理和不同的方法做成，而不同的位移傳感器對物體的“感知”方法也不同，所以常見的接近開關有以下幾種：1 渦流式接近開關        這種開關有時也叫電感式接近開關。它是利用導電物體在接近這個能產(chǎn)生電磁場接近開關時，使物體內(nèi)部產(chǎn)生渦流。這個渦流反作用到接近開關，使開關內(nèi)部電路參數(shù)發(fā)生變化，由此識別出有無導電物體移近，進而控制開關的通或斷。這種接近開關所能檢測的物體必須是導電體。2 電容式接近開關  

3、0;     這種開關的測量通常是構成電容器的一個極板，而另一個極板是開關的外殼。這個外殼在測量過程中通常是接地或與設備的機殼相連接。當有物體移向接近開關時，不論它是否為導體，由于它的接近，總要使電容的介電常數(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)也隨之發(fā)生變化，由此便可控制開關的接通或斷開。這種接近開關檢測的對象，不限于導體，可以絕緣的液體或粉狀物等。3 霍爾接近開關        霍爾元件是一種磁敏元件。利用霍爾元件做成的開關，叫做霍爾開關。當磁性物件移近霍爾開

4、關時，開關檢測面上的霍爾元件因產(chǎn)生霍爾效應而使開關內(nèi)部電路狀態(tài)發(fā)生變化，由此識別附近有磁性物體存在，進而控制開關的通或斷。這種接近開關的檢測對象必須是磁性物體。4 光電式接近開關        利用光電效應做成的開關叫光電開關。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)。當有反光面（被檢測物體）接近時，光電器件接收到反射光后便在信號輸出，由此便可“感知”有物體接近。5 熱釋電式接近開關        用能感知溫度變化的元件做成的開關叫熱釋電式接近開關

5、。這種開關是將熱釋電器件安裝在開關的檢測面上，當有與環(huán)境溫度不同的物體接近時，熱釋電器件的輸出便變化，由此便可檢測出有物體接近。6 其它型式的接近開關        當觀察者或系統(tǒng)對波源的距離發(fā)生改變時，接近到的波的頻率會發(fā)生偏移，這種現(xiàn)象稱為多普勒效應。聲納和雷達就是利用這個效應的原理制成的。利用多普勒效應可制成超聲波接近開關、微波接近開關等。當有物體移近時，接近開關接收到的反射信號會產(chǎn)生多普勒頻移，由此可以識別出有無物體接近。三、 主要用途       

6、; 接近開關在航空、航空、航天技術以及工業(yè)生產(chǎn)中都有廣泛的應用。在日常生活中，如賓館、飯店、車庫的自動門，自動熱風機上都有應用。在安全防盜方面，如資料檔案、財會、金融、博物館、金庫等重地，通常都裝有由各種接近開關組成的防盜裝置。在測量技術中，如長度，位置的測量；在控制技術中，如位移、速度、加速度的測量和控制，也都使用著大量的接近開關。四、 選用注意事項        在一般的工業(yè)生產(chǎn)場所，通常都選用渦流式接近開關和電容式接近開關。因為這兩種接近開關對環(huán)境的要求條件較低。當被測對象是導電物體或可以固定在一塊金屬物上的物體時，一

7、般都選用渦流式接近開關，因為它的響應頻率高、抗環(huán)境干擾性能好、應用范圍廣、價格較低。若所測對象是非金屬（或金屬）、液位高度、粉狀物高度、塑料、煙草等。則應選用電容式接近開關。這種開關的響應頻率低，但穩(wěn)定性好。安裝時應考慮環(huán)境因素的影響。若被物為導磁材料或者為了區(qū)別和它在一同運動的物體而把磁鋼埋在被測物體內(nèi)時，應選用霍爾接近開關，它的價格最低。        在環(huán)境條件比較好、無粉塵污染的場合，可采用光電接近開關。光電接近開關工作時對被測對象幾乎無任何影。因此，在要求較高的傳真機上，在煙草機械上都被廣泛地使用。在防盜系統(tǒng)中，自

8、動門通常使用熱釋電接近開關、超聲波接近開關、微波接近開關。有時為了提高識別的可靠性，上述幾種接近開關往往被復合使用。    無論選用哪種接近開關，都應注意對工作電壓、負載電流、響應頻率、檢測距離等各項指標的要求。電感式傳感器1 電感式傳感器工作原理電感式傳感器由三大部分組成：振蕩器、開關電路及放大輸出電路。振蕩器產(chǎn)生一個交變磁場。當金屬目標接近這一磁場，并達到感應距離時，在金屬目標內(nèi)產(chǎn)生渦流，從而導致振蕩衰減，以至停振。振蕩器振蕩及停振的變化被后級放大電路處理并轉換成開關信號，觸發(fā)驅動控制器件，從而達到非接觸式之檢測目的。2 傳感器選型指南選擇的依據(jù)是要決定哪一個

9、是合適的傳感器原理。這取決于將要測定的目標的材料。如果目標是金屬的，那么需要一個電感傳感器。如果目標是塑料做的，紙做的；或（油基或水基）流體、顆粒、或者粉末，那么需要一個電容傳感器。如果目標帶有磁性，那么電磁傳感器是合適的。為你的應用選擇最佳傳感器的4個步驟：步驟1 按外殼形狀步驟2 按動作距離步驟3 按電氣數(shù)據(jù)和輸出形式步驟4 按其它技術參數(shù)步驟1 按外殼形狀圓柱形傳感器這此傳感器在它們的正面有一個感應區(qū)域，指向軸線方向。現(xiàn)有的直徑是從3mm(沒有螺紋)和4mm(有螺紋)，一直到/ 現(xiàn)有的罩殼材料有： 高級不銹鋼 黃銅，鍍鎳或者復蓋聚四氟乙稀 塑料矩形傳感器槽型傳感器步驟2 按動作距離動作距

10、離是一個接近開關的最重的特征。根據(jù)物理原理，對于電感傳感器和電容傳感器，可以應用下面的近似公式：SD/2式中，D是傳感器的傳感面直徑。S是傳感器的動作距離動作距離的定義當用標準測試板軸向接近開關感應面，使開關輸出信號發(fā)生變化時測量的開關感應面和測試板之間的距離。標準測試板尺寸：其邊長或為傳感器的直徑，或為3Sn（3倍額定動作距離）取二者中較大者，厚度為1mm材料：為ST37或碳鋼例如：傳感器直徑為D=18mmSn=5mm則D（18mm）>3Sn(3X5mm=15mm)取18X18X1 為標準測試板如直徑為D=18mmSn=8mm則D(18mm)<3Sn(3X8=24mm)則D（18

11、mm）<3Sn(3X8=24mm)取24X24X1 為標準測試板額定動作距離Sn開關設計時理想的動作距離，即不考慮制造及外部條件所引起的偏差。有效動作距離Sr開關在額定工作電壓及室溫下（23±50）測得的動作距離0.9Sn£Sr £1.1Sn可用動作距離Su開關在允許的環(huán)境溫度-25-+70下，輸入電壓在額定電壓的85%到110%范圍內(nèi)，測得的動作距離0. 9Sr£Su £1.1Sr可靠動作距離Sa在這個動作距離內(nèi)，開關的動作是可靠的0£Sa £0.81Sn重復精度是指在外殼溫度為（23±5），相對濕度為隨機

12、的，供電電壓為Ue±5%,在8個小時的范圍內(nèi)進行測量所產(chǎn)生的有效作用距離的變化量：R£0.1Sr回環(huán)寬度H當測試板靠近接近開關和當測試板離開接近開關時所獲得的兩個開關點之間的距離差。這個距離差是相對于有效作用距離的百分數(shù)來表示，測量的環(huán)境溫度為（23±5），和在額定的工作電壓范圍內(nèi)：H£0.2Sr測量動作距離時，標準測試板必須軸向接近開關，然而，如果測試板在有效傳感區(qū)內(nèi)橫向移動，則會獲得不同的動作距離，并且與離開軸線的距離有關。對于槽型傳感器，響應只和目標插入槽口中的深度有關。衰減系數(shù)影響動作距離的因素衰減（或阻尼）材料的性質起了重要的作用，這可以用衰減

13、系數(shù)來描述。衰減系數(shù)是指某一種材料的動作距離相對于ST37號鋼減少了多少。衰減系數(shù)越小，則對于某種特定材料的動作距離就越小。對于電容傳感器特征參數(shù)是相對介電常數(shù)齊平/非齊平安裝齊平安裝：傳感器埋入金屬性基座內(nèi)，其有效感應工作表面與基座面齊平。非齊平安裝：傳感器不可埋入從屬性基座內(nèi)，其有效感應工作表面必須與其座保持一定的尺寸。最大的可能動作距離（與直徑有關）是用非齊平式傳感器來獲得的。齊平式安裝的電感傳感器和電容傳感器有這些優(yōu)點：它們有更好的機械保護性能，與非齊平式安裝的傳感器相比較，對于錯誤的電影響的靈敏度更低。這些都是通過一個專門的內(nèi)部屏蔽環(huán)來獲得的。齊平式安裝的傳感器與非齊平式安裝的傳感器

14、相比較，其作用距離大約是后者的69%。傳感器常常被一個先靠著一個地進行安裝。為了避免相互之間的干擾，應該保持由表中給出的最小間隙C。步驟3 按電氣數(shù)據(jù)和輸出型式直流二線制負載必須串接在傳感器內(nèi)進行工作。有短路保護和極性變換保護。直流三線制這些傳感器的電源和負載分開連接。它們有過載保護、短路保護和極性保護，它們的剩余電流可以忽略不計。直流四線制這些傳感器與三線制相同，只是同時提供一個常閉和一個常開輸出。交流二線制負載必須串接在傳感器內(nèi)工作。根據(jù)其功能，在開關斷開的情況下，會有一個小的剩余電流過。接通時會有一個電壓降。NAMUR型二型二線制NAMUR傳感器是一種僅僅包含一振蕩器的二線制傳感器。該傳

15、感器的內(nèi)阻隨著感應目標的遠近，而發(fā)生變化，相應的電流也隨之變化。并聯(lián)和串聯(lián)連接接近開關可以采用并聯(lián)或串聯(lián)的連接，以實現(xiàn)簡單的邏輯功能（與、或、與非、或非）。與機械開關組合在一起也是可能的。根據(jù)防暴規(guī)定，NAMUR傳感器不能采用并聯(lián)或串聯(lián)的連接。三線直流與四線直流傳感器的串聯(lián)當串聯(lián)時，電壓降相加，單個傳感器的接通延時間相加三線直流與四線直流傳感器并聯(lián)雙線交流傳感器的串聯(lián)常開觸點：“與”邏輯常閉觸點：“或非”邏輯當串聯(lián)時，在傳感器上的電壓降相加，它減低了在負載上可利用的電壓，因此要注意：不能低于負載上的最小工作電壓（注意到電網(wǎng)電壓的波動）。機械開關與交流傳感器的并聯(lián)斷開的觸點中斷了傳感器的電源電壓

16、，若在傳感器被衰減期間內(nèi)機械觸點閉合的話，則會產(chǎn)生一個短時間的功能故障，傳感器的準備延遲時間（t£80ms）避免了立即的通斷動作.補償方法：將一人電阻并聯(lián)在機械觸點上（當觸點斷開時也是一樣），此電阻使傳感器的準備時間不會再起作用，對與220V交流，此電阻大約82kW/1w.電阻的計算方法：近似值大約為400W/V雙線交流傳感器的并聯(lián)常開觸點：“或”邏輯常閉觸點：“與非”邏輯當并聯(lián)時，剩余電流相加，例如：它可以在可編程控制器的輸入端會產(chǎn)生一個高電平的假象。超過小繼電器的維持電流，避免了在觸點上的壓降。機械開關與交流傳感器的并聯(lián)閉合的觸點使傳感器的工作電壓短路，當觸點斷開之后，只有在準備

17、延遲時間（t£80ms）之后傳感器才處于功能準備狀態(tài)。補償辦法：觸點上串聯(lián)一個電阻，可以可靠地保證了傳感器的最小工作電壓，因此避免了在機械觸點斷開之后的準備延遲。計算電阻的公式：R=步驟4 按其它技術參數(shù)空載電流I是指傳感器自身所需要的電流，即在沒有負載時測量。工作電流（持續(xù)電流）I 是指連續(xù)工作時的最大負載電流。瞬時電流I 是指在開關閉合時不會損壞傳達室感器的短時間內(nèi)允許出現(xiàn)的電流。剩余電流I 是指傳感器斷開時，流過負載的電流工作電壓U 是指供電電壓范圍。在這個電壓范圍內(nèi)，傳感器可以保證安全工作。對于NAMUR傳感器，必須標明額定電壓。電壓降U 是指傳感器接通時在傳感器二端或者輸出

18、端測量得到的電壓。紋波電壓 是指疊加在工作電壓之上的交流電壓（峰-峰值），常用算術平均值的百分比來表示。開關頻率 是指從衰減狀態(tài)轉變到?jīng)]有衰減的狀態(tài)的變換的最大次數(shù)，用赫茲（Hz）來度量。允許干擾電壓 是指作用在電源上的短時間的電壓尖峰，可能會損壞無保護的傳感器。接通延時 是指在接近開關的電源電壓接上，到該接近開關開始工作，所需要的時間。對誤脈沖抑制當工作電壓加上的時候，能在TV這個時間階段里，抑制錯誤信號的輸出。短路保護如果極限電流超過的話，輸出會周期性地封閉和釋放，直至短路被除。極性保護直流傳感器具防止輸入電源電壓極性誤接的保護功能。過載保護任何過載對傳感器均無損害斷路保護電源線斷路不會引

19、起誤動作導線顏色編碼和連接形式形式 功能 級性 導線顏色/端子2-線 N.O. 自由AC N.C. 自由Or N.O. 注明 L+棕，L-藍DC N.C. 注明 L+棕，L-藍金屬外殼的交流型傳感器外殼需接地注：電氣連接圖中 BN-棕色 BI-藍色 BK-黑色 WH-白色電容式傳感器的工作原理 電容式傳感器的工作原理電容式傳感器的感應面由兩個同軸金屬電極構成，很象“打開的”電容器電極，該兩個電極構成一個電容，串接在RC振蕩回路內(nèi)。電源接通時，RC振蕩器不振蕩，當一目標朝著電容器的電靠近時，電容器的容量增加，振蕩器開始振蕩。通過后級電路的處理，將振和振蕩兩種信號轉換成開關信號，從而起到了檢測有無

20、物體存在的目的。該傳感器能檢測金屬物體，也能檢測非金屬物體，對金屬物體可以獲得最大的動作距離，對非金屬物體動作距離決定于材料的介電常數(shù)，材料的介電常數(shù)越大，可獲得的動作距離越大。 光電式傳感器工作原理 光電式傳感器工作原理光電傳感器的構成光電開關是通過把光強度的變化轉換成電信號的變化來實現(xiàn)控制的。光電傳感器在一般情況下，有三部分構成，它們分為：發(fā)送器，接收器和檢測電路。 發(fā)送器對準目標發(fā)射光束，發(fā)射的光束一般來源于半導體光源，發(fā)光二極管（LED）和激光二極管。光束不間斷地發(fā)射，或者改變脈沖寬度。接收器有光電二極管或光電三極管組成。在接收器的前面，裝有光學元件如透鏡和光圈等。在其后面是檢測電路，

21、它能濾出有效信號和應用該信號。此外，光電傳感器的結構元件中還有發(fā)射板和光導纖維。三角反射板是結構牢固的反射裝置。它由很小的三角錐體反射材料組成，能夠使光束準確地從反射板中返回，具有實用意義。它可以在與光軸0到25的范圍改變發(fā)射角，使光束幾乎是從一根發(fā)射線，經(jīng)過反射后，還是從這根反射線返回。光纖（又稱光導纖維LWL），它擴大了光電傳感器的使用范圍，形成了特殊的嵌裝式收發(fā)裝置。它可以在特殊的環(huán)境中使用，檢測微小的物體。它在非常高的外界溫度中，在結構受限制的環(huán)境里，都可以獲得滿意的答案。分類和工作方式1 槽開光電開關把一個光發(fā)射器和一個接收器面對面地裝在一個槽的兩側的是槽形光電。發(fā)光器能發(fā)出紅外光或

22、可見光，在無阻情況下光接收器能收到光。但當被檢測物體從槽中通過時，光被遮擋，光電開關便動作。輸出一個開關控制信號，切斷或接通負載電流，從而完成一次控制動作。槽形開關的檢測距離因為受整體結構的限制一般只有幾厘米。2 對射式光電開光若把發(fā)光器和收光器分離開，就可使檢測距離加大。由一個發(fā)光器和一個收光器組成的光電開關就稱為以射分離式光電開光，簡稱對射式光電開關。它的檢測距離可達幾米乃至幾十米。使用時把發(fā)光器和收光器分別裝在檢測物通過路徑的兩側，檢測物通過時阻擋光路，收光器就動作輸出一個開關控制信號。3 反光板反射式光電開關把發(fā)光器和收光器裝入同一個裝置內(nèi)，在它的前方裝一塊反光板，利用反射原理完成光電

23、控制作用的稱為反光板反射式（或反射鏡反射式）光電開關。正常情況下，發(fā)光器發(fā)出的光被反光板反射回來被收光器收到；一旦光路被檢測物擋住，收光器收不到光時，光電開關就動作，輸出一個開關控制信號。4 擴散反射式光電開關它的檢測頭里也裝有一個發(fā)光器和一個收光器，但前方?jīng)]有反光板。正常情況下發(fā)光器發(fā)出的光收光器是收不到的；當檢測物通過時擋住了光，并把光部分反射回來，收光器就收到光信號，輸出一個開關控制信號。5 光纖式光電開關把發(fā)光器發(fā)出的光用光纖引導到檢測點，再把檢測到的光信號用光纖引導到光接收器就組成光纖式光電開關。按動作方式的不同，光纖式光電開關也可分成對射式、反光板反射式、擴散反射式等多種類型。術語

24、距離滯后 指的是測量板接近或者移去時開關偏移的距離。距離滯后用開關距離的百分比來表示。參考軸發(fā)送器和接收器（對射型光電傳感器），或者發(fā)送器和目標/反射板（反射型，反射板型光電傳感器）之間構成的相對的理想軸線。在對射型光電傳感器的情況下，參考軸就是透鏡的光軸。在反射型和反射板型光電傳感器的情況下，參考軸就是發(fā)送器和接收器透鏡的光軸之間的中線。反射板盲區(qū)光束在反射的過程中，有一段區(qū)域是不能識別反射板的區(qū)域，這段區(qū)域就是反射板的盲區(qū)。暗通（D.on）是指當接收裝置無光束射入時光電傳感器的開關接通；當反射型光電傳感器接收反射光束，如果無物體出現(xiàn)，則開關接通，而當有物體出現(xiàn)在光束射線的中間時，開關就斷開。亮動（L.on）是指當光學接收器受到光照的時候，傳感器的輸出接通。對射型和反射板型光電傳感器是在光線遮住的時候，輸出接通;反射型光電傳感器，是在目標足夠接近的時候，輸出接通。盲區(qū)是指反射型光電傳感器不能識別目標的范圍NAMUR是化工行業(yè)檢測和控制技術的標準；要求儀表堅固可靠，適宜在易爆環(huán)境中工作。傳感器接線圖 雙線