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接近開關(guān)的分類與學(xué)習(xí)


一、電感式接近開關(guān):只能檢測(cè)金屬物體

1. 工作原理
電感式接近開關(guān)屬于一種有開關(guān)量輸出的位置傳感器,它由LC高頻振蕩器和放大處理電路組成,利用金屬物體在接近這個(gè)能產(chǎn)生電磁場(chǎng)的振蕩感應(yīng)頭時(shí),使物體內(nèi)部產(chǎn)生渦流。這個(gè)渦流反作用于接近開關(guān),使接近開關(guān)振蕩能力衰減,內(nèi)部電路的參數(shù)發(fā)生變化,由此識(shí)別出有無金屬物體接近,進(jìn)而控制開關(guān)的通或斷。這種接近開關(guān)所能檢測(cè)的物體必須是金屬物體。

2.工作流程方框圖


術(shù)語解釋

1. 檢測(cè)距離: 動(dòng)作距離是指檢測(cè)體按一定方式移動(dòng)時(shí),從基準(zhǔn)位置(接近開關(guān)的感應(yīng)表面)到開關(guān)動(dòng)作時(shí)測(cè)得的基準(zhǔn)位置到檢測(cè)面的空間距離。額定動(dòng)作距離指接近開關(guān)動(dòng)作距離的標(biāo)稱值。

2. 設(shè)定距離:接近開關(guān)在實(shí)際工作中整定的距離,一般為額定動(dòng)作距離的0.8倍。

3. 回差值: 動(dòng)作距離與復(fù)位距離之間的決對(duì)值。

4. 標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)體:可使接近開關(guān)作比較的金屬檢測(cè)體。本廠所采用的檢測(cè)體為正方形的A3鋼,厚度為1mm,所采用的邊長是接近開關(guān)檢測(cè)面的2.5倍。



5. 輸出狀態(tài):分常開和常閉。當(dāng)無檢測(cè)物體時(shí),常開型的接近開關(guān)所接通的負(fù)載,由于接近開關(guān)內(nèi)部的輸出晶體管的截止而不工作,當(dāng)檢測(cè)到物體時(shí),晶體管導(dǎo)通,負(fù)載得電工作。


6. 檢測(cè)方式:分埋入式和非埋入式。埋入式的接近開關(guān)在安裝上為齊平安裝型,可與安裝的金屬物件形成同一表面,非埋入式的接近開關(guān)則需把感應(yīng)頭露出,以達(dá)到其長檢測(cè)距離的目的。



7.響應(yīng)頻率f:按規(guī)定的1秒的時(shí)間間隔內(nèi),接近開關(guān)動(dòng)作循環(huán)的次數(shù)。

響應(yīng)時(shí)間t:接近開關(guān)檢測(cè)到物體時(shí)間到接近開關(guān)出現(xiàn)電平狀態(tài)翻轉(zhuǎn)的時(shí)間之差。

可用公式換算     t=1/f



8.導(dǎo)通壓降:既接近開關(guān)在導(dǎo)通狀態(tài)時(shí),開關(guān)內(nèi)輸出晶體管上的電壓降。

以NPN型輸出的接近開關(guān)為例









9.輸出形式:npn二線,npn三線,npn四線,pnp二線,pnp三線,pnp四線,DC二線,AC二線,AC五線(自帶繼電器)等幾種常用的形式輸出。

注意事項(xiàng)

1:當(dāng)檢測(cè)物體為非金屬時(shí),檢測(cè)距離要減小,另外很薄的鍍膜層也是檢測(cè)不到的。

2:電感式接近開關(guān)的接通時(shí)間為50ms,所以在用戶產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中,當(dāng)負(fù)載和接近開關(guān)采用不同電源時(shí),務(wù)必先接通接近開關(guān)的電源。

3: 當(dāng)使用感性負(fù)載(如燈、電動(dòng)機(jī)等)時(shí),其瞬態(tài)沖擊電流較大,可能劣化或損壞交流二線的接近開關(guān),在這種情況下,請(qǐng)經(jīng)過交流繼電器作為負(fù)載來轉(zhuǎn)換使用。

4: 請(qǐng)勿將接近開關(guān)置于200Gauss以上的直流磁場(chǎng)環(huán)境下使用,以免造成誤動(dòng)作。

5:DC二線的接近開關(guān)具有0.5-1mA的靜態(tài)泄漏電流,在和一些對(duì)DC二線接近開關(guān)泄漏電流要求較高的場(chǎng)合下盡量使用DC三線的接近開關(guān)。

6:避免接近開關(guān)在化學(xué)溶劑,特別是在強(qiáng)酸,強(qiáng)堿的環(huán)境下使用。

7:本廠產(chǎn)品均為SMD工藝生產(chǎn)制造,并經(jīng)嚴(yán)格的測(cè)試合格后才出廠,在一般情況下使用均不會(huì)出現(xiàn)損壞。為了保證意外性發(fā)生,請(qǐng)用戶在接通電源前檢查接線是否正確,核定電壓是否為額定值。

8: 為了使接近開關(guān)長期穩(wěn)定工作,請(qǐng)務(wù)必進(jìn)行定期的維護(hù),包括檢測(cè)物體和接近開關(guān)的安裝位置是否有移動(dòng)或松動(dòng),接線和連接部位是否接觸不 良,是否有金屬粉塵粘附。


二、電容式接近開關(guān)

1.工作原理
電容式接近開關(guān)亦屬于一種具有開關(guān)量輸出的位置傳感器,它的測(cè)量頭通常是構(gòu)成電容器的一個(gè)極板,而另一個(gè)極板是物體的本身,當(dāng)物體移向接近開關(guān)時(shí),物體和接近開關(guān)的介電常數(shù)發(fā)生變化,使得和測(cè)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(guān)的接通和關(guān)斷。這種接近開關(guān)的檢測(cè)物體,并不限于金屬導(dǎo)體,也可以是絕緣的液體或粉狀物體,在檢測(cè)較低介電常數(shù)ε的物體時(shí),可以順時(shí)針調(diào)節(jié)多圈電位器(位于開關(guān)后部)來增加感應(yīng)靈敏度,一般調(diào)節(jié)電位器使電容式的接近開關(guān)在0.7-0.8Sn的位置動(dòng)作。

附錄1:部分常用材料的介電常數(shù)

材料介電常數(shù)材料介電常數(shù)水80軟橡膠2.5大理石8松節(jié)油2.2云母6水80陶瓷4.4酒精25.8硬橡膠4電木3.6玻璃5電纜2.5硬紙4.5油紙4空氣1汽油2.2合成樹脂3.6米3.5賽璐璐3聚丙稀2.3普通紙2.3聚乙稀2.9有機(jī)玻璃3.2紙碎屑4聚乙稀2.3石英玻璃3.7苯乙稀3硅2.8石蠟2.2變壓器油2.2石英沙4.5木材2-7


2.工作流程方框圖



3.安裝要求



附錄2:標(biāo)注及含義

標(biāo)號(hào)安裝距離說明S1≥1Sn檢測(cè)面與支架的間距S2≥3Sn檢測(cè)面與背景的間距S3≥5Sn 并列安裝間距S4≥3Sn檢測(cè)面與側(cè)壁的間距


注:1. Sn為電容式接近開關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)距離。

2.高防水等級(jí)的產(chǎn)品均不具備靈敏度調(diào)節(jié)功能,另外其檢測(cè)距離為標(biāo)準(zhǔn)值的1/2或1/3,甚致更小。

注意事項(xiàng)

:電容式接近開關(guān)理論上可以檢測(cè)任何物體,當(dāng)檢測(cè)過高介電常數(shù)物體時(shí),檢測(cè)距離要明顯減小,這時(shí)即使增加靈敏度也起不到效果。

2:電容式接近開關(guān)的接通時(shí)間為50ms,所以在用戶產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中,當(dāng)負(fù)載和接近開關(guān)采用不同電源時(shí),務(wù)必先接通接近開關(guān)的電源。

3: 當(dāng)使用感性負(fù)載(如燈、電動(dòng)機(jī)等)時(shí),其瞬態(tài)沖擊電流較大,可能劣化或損壞交流二線的電容式接近開關(guān),在這種情況下,請(qǐng)經(jīng)過交流繼電器作為負(fù)載來轉(zhuǎn)換使用。

4: 請(qǐng)勿將接近開關(guān)置于200Gauss以上的直流磁場(chǎng)環(huán)境下使用,以免造成誤動(dòng)作。

5:DC二線的接近開關(guān)具有0.5-1mA的靜態(tài)泄漏電流,在和一些對(duì)DC二線接近開關(guān)泄漏電流要求較高的場(chǎng)合下盡量使用DC三線的接近開關(guān)。

6:避免接近開關(guān)在化學(xué)溶劑,特別是在強(qiáng)酸,強(qiáng)堿的環(huán)境下使用。

7:本廠產(chǎn)品均為SMD工藝生產(chǎn)制造,并經(jīng)嚴(yán)格的測(cè)試合格后才出廠,在一般情況下使用均不會(huì)出現(xiàn)損壞。為了保證意外性發(fā)生,請(qǐng)用戶在接通電源前檢查接線是否正確,核定電壓是否為額定值。

8: 為了使電容式接近開關(guān)長期穩(wěn)定工作,由于其受潮濕、灰塵等因素的影響比較大,請(qǐng)務(wù)必進(jìn)行定期的維護(hù),包括檢測(cè)物體和接近開關(guān)的安裝位置是否有移動(dòng)或松動(dòng),接線和連接部位是否接觸不 良,是否有粉塵粘附。

三、紅外線光電開關(guān)

紅外線屬于一種電磁射線,其特性等同于無線電或X射線。人眼可見的光波是380nm-780nm,發(fā)射波長為780nm-1mm的長射線稱為紅外線,浙江省洞頭縣光電開關(guān)廠生產(chǎn)的紅外線光電開關(guān)優(yōu)先使用的是接近可見光波長的近紅外線。


  紅外線光電開關(guān)(光電傳感器)屬于光電接近開關(guān)的簡(jiǎn)稱,它是利用被檢測(cè)物體對(duì)紅外光束的遮光或反射,由同步回路選通而檢測(cè)物體的有無,其物體不限于金屬,對(duì)所有能反射光線的物體均可檢測(cè)。根據(jù)檢測(cè)方式的不同,紅外線光電開關(guān)可分為


1.漫反射式光電開關(guān)

漫反射光電開關(guān)是一種集發(fā)射器和接收器于一體的傳感器,當(dāng)有被檢測(cè)物體經(jīng)過時(shí),將光電開關(guān)發(fā)射器發(fā)射的足夠量的光線反射到接收器,于是光電開關(guān)就產(chǎn)生了開關(guān)信號(hào)。當(dāng)被檢測(cè)物體的表面光亮或其反光率極高時(shí),漫反射式的光電開關(guān)是首 選的檢測(cè)模式。  


引起理想漫反射的光度分布


局部較強(qiáng)漫反射時(shí)的光度分布


2.鏡反射式光電開關(guān)
鏡反射式光電開關(guān)亦是集發(fā)射器與接收器于一體,光電開關(guān)發(fā)射器發(fā)出的光線經(jīng)過反射鏡,反射回接收器,當(dāng)被檢測(cè)物體經(jīng)過且完全阻斷光線時(shí),光電開關(guān)就產(chǎn)生了檢測(cè)開關(guān)信號(hào)。

3.對(duì)射式光電開關(guān)
對(duì)射式光電開關(guān)包含在結(jié)構(gòu)上相互分離且光軸相對(duì)放置的發(fā)射器和接收器,發(fā)射器發(fā)出的光線直接進(jìn)入接收器。當(dāng)被檢測(cè)物體經(jīng)過發(fā)射器和接收器之間且阻斷光線時(shí),光電開關(guān)就產(chǎn)生了開關(guān)信號(hào)。當(dāng)檢測(cè)物體是不透明時(shí),對(duì)射式光電開關(guān)是咀可靠的檢測(cè)模式。


4.槽式光電開關(guān)
槽式光電開關(guān)通常是標(biāo)準(zhǔn)的U字型結(jié)構(gòu),其發(fā)射器和接收器分別位于U型槽的兩邊,并形成一光軸,當(dāng)被檢測(cè)物體經(jīng)過U型槽且阻斷光軸時(shí),光電開關(guān)就產(chǎn)生了檢測(cè)到的開關(guān)量信號(hào)。槽式光電開關(guān)比較**可靠的適合檢測(cè)高速變化,分辨透明與半透明物體。


5.光纖式光電開關(guān)
光纖式光電開關(guān)采用塑料或玻璃光纖傳感器來引導(dǎo)光線,以實(shí)現(xiàn)被檢測(cè)物體不在相近區(qū)域的檢測(cè)。通常光纖傳感器分為對(duì)射式和漫反射式。


術(shù)語解釋

1.檢測(cè)距離: 動(dòng)作距離是指檢測(cè)體按一定方式移動(dòng)時(shí),從基準(zhǔn)位置(光電開關(guān)的感應(yīng)表面)到開關(guān)動(dòng)作時(shí)測(cè)得的基準(zhǔn)位置到檢測(cè)面的空間距離。額定動(dòng)作距離指接近開關(guān)動(dòng)作距離的標(biāo)稱值。

2.回差距離:動(dòng)作距離與復(fù)位距離之間的決對(duì)值。



3.響應(yīng)頻率:按規(guī)定的1秒的時(shí)間間隔內(nèi),允許光電開關(guān)動(dòng)作循環(huán)的次數(shù)。



4.輸出狀態(tài):分常開和常閉。當(dāng)無檢測(cè)物體時(shí),常開型的光電開關(guān)所接通的負(fù)載,由于光電開關(guān)內(nèi)部的輸出晶體管的截止而不工作,當(dāng)檢測(cè)到物體時(shí),晶體管導(dǎo)通,負(fù)載得電工作。

5.檢測(cè)方式:根據(jù)光電開關(guān)在檢測(cè)物體時(shí),發(fā)射器所發(fā)出的光線被折回到接收器的途徑的不同,可分為漫反射式,鏡反射式,對(duì)射式等。(詳見工作原理說明)

6.輸出形式:分npn二線,npn三線,npn四線,pnp二線,pnp三線,pnp四線,AC二線,AC五線(自帶繼電器),及直流NPN/PNP/常開/常閉多功能等幾種常用的形式輸出。

7.指向角:常見GDKG光電傳感器的指向角示意圖

漫反射式光電開關(guān)鏡反射式光電開關(guān)對(duì)射式光電開關(guān)

8.防護(hù)等級(jí)(外殼封裝):


9.表面反射率:對(duì)于漫反射式光電開關(guān)發(fā)出的光線需要被檢測(cè)物表面將足夠的光線反射回漫反射開關(guān)的接受器,所以檢測(cè)距離和被檢測(cè)物體的表面反射率將是決定接受器接收到光線的強(qiáng)度大小,粗糙的表面反射回的光線必將小于光滑表面反射回的強(qiáng)度,而且,被檢測(cè)物體的表面必須垂直于光電開關(guān)的發(fā)射光線。常用材料的反射率參考圖如下所示:

材料反射率材料反射率白畫紙90%不透明黑色塑料14%報(bào)紙55%黑色橡膠4%餐巾紙47%黑色布料3%包裝箱硬紙板68%未拋光白色金屬表面130%潔凈松木70%光澤淺色金屬表面150%干凈粗木板20%不銹鋼200%透明塑料杯40%木塞35%半透明塑料瓶62%啤酒泡沫70%不透明白色塑料87%人的手掌心75%

10.環(huán)境特性:GDKG光電開關(guān)應(yīng)用的環(huán)境亦是影響其長期工作可靠性的重要條件。當(dāng)光電開關(guān)工作于咀大檢測(cè)距離狀態(tài)時(shí),由于光學(xué)透鏡會(huì)被環(huán)境中的污物粘住,甚致會(huì)被一些強(qiáng)酸性物質(zhì)腐蝕,以致降低使用參數(shù)特性,這些變量盡管已列入我們的產(chǎn)品設(shè)計(jì)考慮范圍之內(nèi),但它終究是造成可靠性降低的咀大因數(shù),其較簡(jiǎn)便的解決方法是根據(jù)GDKG傳感器的咀大檢測(cè)距離(Sn)降額使用來確定咀佳工作距離。


四、位移傳感器

1. 原理簡(jiǎn)介

位移傳感器又稱為線性傳感器,它分為電感式位移傳感器,電容式位移傳感器,光電式位移傳感器,超聲波式位移傳感器,霍爾式位移傳感器,我廠所生產(chǎn)的是電感式位移傳感器。

該位移傳感器是一種屬于金屬感應(yīng)的線性器件,接通電源后,在開關(guān)的感應(yīng)面將產(chǎn)生一個(gè)交變磁場(chǎng),當(dāng)金屬物體接近此感應(yīng)面時(shí),金屬中則產(chǎn)生渦流而吸取了振蕩器的能量,使振蕩器輸出幅度線性衰減,然后根據(jù)衰減量的變化來完成無接觸檢測(cè)物體的目的。

該位移傳感器具有無滑動(dòng)觸點(diǎn),工作時(shí)不受灰塵等非金屬因素的影響,并且低功耗,長壽命,可使用在各種惡劣條件下。位移傳感器主要應(yīng)用在自動(dòng)化裝備生產(chǎn)線對(duì)模擬量的智能控制。

本廠的位移傳感器在設(shè)計(jì)和制造上均按標(biāo)準(zhǔn)工藝嚴(yán)格生產(chǎn),產(chǎn)品一律使用樹脂封裝完整,在出廠前均已通過檢驗(yàn)、老化測(cè)試,使可靠性和工作壽命得到充分保障


2. 輸出特性曲線



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