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接近開關的分類與學習


一、電感式接近開關:只能檢測金屬物體

1. 工作原理
電感式接近開關屬于一種有開關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能產生電磁場的振蕩感應頭時,使物體內部產生渦流。這個渦流反作用于接近開關,使接近開關振蕩能力衰減,內部電路的參數發生變化,由此識別出有無金屬物體接近,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金屬物體。

2.工作流程方框圖


術語解釋

1. 檢測距離: 動作距離是指檢測體按一定方式移動時,從基準位置(接近開關的感應表面)到開關動作時測得的基準位置到檢測面的空間距離。額定動作距離指接近開關動作距離的標稱值。

2. 設定距離:接近開關在實際工作中整定的距離,一般為額定動作距離的0.8倍。

3. 回差值: 動作距離與復位距離之間的決對值。

4. 標準檢測體:可使接近開關作比較的金屬檢測體。本廠所采用的檢測體為正方形的A3鋼,厚度為1mm,所采用的邊長是接近開關檢測面的2.5倍。


5. 輸出狀態:分常開和常閉。當無檢測物體時,常開型的接近開關所接通的負載,由于接近開關內部的輸出晶體管的截止而不工作,當檢測到物體時,晶體管導通,負載得電工作。


6. 檢測方式:分埋入式和非埋入式。埋入式的接近開關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則需把感應頭露出,以達到其長檢測距離的目的。


7.響應頻率f:按規定的1秒的時間間隔內,接近開關動作循環的次數。

響應時間t:接近開關檢測到物體時間到接近開關出現電平狀態翻轉的時間之差。

可用公式換算     t=1/f


8.導通壓降:既接近開關在導通狀態時,開關內輸出晶體管上的電壓降。

以NPN型輸出的接近開關為例








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

1:當檢測物體為非金屬時,檢測距離要減小,另外很薄的鍍膜層也是檢測不到的。

2:電感式接近開關的接通時間為50ms,所以在用戶產品的設計中,當負載和接近開關采用不同電源時,務必先接通接近開關的電源。

3: 當使用感性負載(如燈、電動機等)時,其瞬態沖擊電流較大,可能劣化或損壞交流二線的接近開關,在這種情況下,請經過交流繼電器作為負載來轉換使用。

4: 請勿將接近開關置于200Gauss以上的直流磁場環境下使用,以免造成誤動作。

5:DC二線的接近開關具有0.5-1mA的靜態泄漏電流,在和一些對DC二線接近開關泄漏電流要求較高的場合下盡量使用DC三線的接近開關。

6:避免接近開關在化學溶劑,特別是在強酸,強堿的環境下使用。

7:本廠產品均為SMD工藝生產制造,并經嚴格的測試合格后才出廠,在一般情況下使用均不會出現損壞。為了保證意外性發生,請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: 為了使接近開關長期穩定工作,請務必進行定期的維護,包括檢測物體和接近開關的安裝位置是否有移動或松動,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

1.工作原理
電容式接近開關亦屬于一種具有開關量輸出的位置傳感器,它的測量頭通常是構成電容器的一個極板,而另一個極板是物體的本身,當物體移向接近開關時,物體和接近開關的介電常數發生變化,使得和測量頭相連的電路狀態也隨之發生變化,由此便可控制開關的接通和關斷。這種接近開關的檢測物體,并不限于金屬導體,也可以是絕緣的液體或粉狀物體,在檢測較低介電常數ε的物體時,可以順時針調節多圈電位器(位于開關后部)來增加感應靈敏度,一般調節電位器使電容式的接近開關在0.7-0.8Sn的位置動作。

附錄1:部分常用材料的介電常數

材料介電常數材料介電常數水80軟橡膠2.5大理石8松節油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:標注及含義

標號安裝距離說明S1≥1Sn檢測面與支架的間距S2≥3Sn檢測面與背景的間距S3≥5Sn 并列安裝間距S4≥3Sn檢測面與側壁的間距


注:1. Sn為電容式接近開關的標準檢測距離。

2.高防水等級的產品均不具備靈敏度調節功能,另外其檢測距離為標準值的1/2或1/3,甚致更小。

注意事項

:電容式接近開關理論上可以檢測任何物體,當檢測過高介電常數物體時,檢測距離要明顯減小,這時即使增加靈敏度也起不到效果。

2:電容式接近開關的接通時間為50ms,所以在用戶產品的設計中,當負載和接近開關采用不同電源時,務必先接通接近開關的電源。

3: 當使用感性負載(如燈、電動機等)時,其瞬態沖擊電流較大,可能劣化或損壞交流二線的電容式接近開關,在這種情況下,請經過交流繼電器作為負載來轉換使用。

4: 請勿將接近開關置于200Gauss以上的直流磁場環境下使用,以免造成誤動作。

5:DC二線的接近開關具有0.5-1mA的靜態泄漏電流,在和一些對DC二線接近開關泄漏電流要求較高的場合下盡量使用DC三線的接近開關。

6:避免接近開關在化學溶劑,特別是在強酸,強堿的環境下使用。

7:本廠產品均為SMD工藝生產制造,并經嚴格的測試合格后才出廠,在一般情況下使用均不會出現損壞。為了保證意外性發生,請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長期穩定工作,由于其受潮濕、灰塵等因素的影響比較大,請務必進行定期的維護,包括檢測物體和接近開關的安裝位置是否有移動或松動,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

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廠生產的紅外線光電開關優先使用的是接近可見光波長的近紅外線。

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

1.漫反射式光電開關

漫反射光電開關是一種集發射器和接收器于一體的傳感器,當有被檢測物體經過時,將光電開關發射器發射的足夠量的光線反射到接收器,于是光電開關就產生了開關信號。當被檢測物體的表面光亮或其反光率極高時,漫反射式的光電開關是首 選的檢測模式。  

引起理想漫反射的光度分布

局部較強漫反射時的光度分布

2.鏡反射式光電開關
鏡反射式光電開關亦是集發射器與接收器于一體,光電開關發射器發出的光線經過反射鏡,反射回接收器,當被檢測物體經過且完全阻斷光線時,光電開關就產生了檢測開關信號。

3.對射式光電開關
對射式光電開關包含在結構上相互分離且光軸相對放置的發射器和接收器,發射器發出的光線直接進入接收器。當被檢測物體經過發射器和接收器之間且阻斷光線時,光電開關就產生了開關信號。當檢測物體是不透明時,對射式光電開關是咀可靠的檢測模式。

4.槽式光電開關
槽式光電開關通常是標準的U字型結構,其發射器和接收器分別位于U型槽的兩邊,并形成一光軸,當被檢測物體經過U型槽且阻斷光軸時,光電開關就產生了檢測到的開關量信號。槽式光電開關比較安全可靠的適合檢測高速變化,分辨透明與半透明物體。

5.光纖式光電開關
光纖式光電開關采用塑料或玻璃光纖傳感器來引導光線,以實現被檢測物體不在相近區域的檢測。通常光纖傳感器分為對射式和漫反射式。

術語解釋

1.檢測距離: 動作距離是指檢測體按一定方式移動時,從基準位置(光電開關的感應表面)到開關動作時測得的基準位置到檢測面的空間距離。額定動作距離指接近開關動作距離的標稱值。

2.回差距離:動作距離與復位距離之間的決對值。


3.響應頻率:按規定的1秒的時間間隔內,允許光電開關動作循環的次數。


4.輸出狀態:分常開和常閉。當無檢測物體時,常開型的光電開關所接通的負載,由于光電開關內部的輸出晶體管的截止而不工作,當檢測到物體時,晶體管導通,負載得電工作。

5.檢測方式:根據光電開關在檢測物體時,發射器所發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

漫反射式光電開關鏡反射式光電開關對射式光電開關

8.防護等級(外殼封裝):

9.表面反射率:對于漫反射式光電開關發出的光線需要被檢測物表面將足夠的光線反射回漫反射開關的接受器,所以檢測距離和被檢測物體的表面反射率將是決定接受器接收到光線的強度大小,粗糙的表面反射回的光線必將小于光滑表面反射回的強度,而且,被檢測物體的表面必須垂直于光電開關的發射光線。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.環境特性:GDKG光電開關應用的環境亦是影響其長期工作可靠性的重要條件。當光電開關工作于咀大檢測距離狀態時,由于光學透鏡會被環境中的污物粘住,甚致會被一些強酸性物質腐蝕,以致降低使用參數特性,這些變量盡管已列入我們的產品設計考慮范圍之內,但它終究是造成可靠性降低的咀大因數,其較簡便的解決方法是根據GDKG傳感器的咀大檢測距離(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的線性器件,接通電源后,在開關的感應面將產生一個交變磁場,當金屬物體接近此感應面時,金屬中則產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,然后根據衰減量的變化來完成無接觸檢測物體的目的。

該位移傳感器具有無滑動觸點,工作時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。位移傳感器主要應用在自動化裝備生產線對模擬量的智能控制。

本廠的位移傳感器在設計和制造上均按標準工藝嚴格生產,產品一律使用樹脂封裝完整,在出廠前均已通過檢驗、老化測試,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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