接近開關(guān)工作原理

接近開關(guān)原理概述
接近開關(guān)是一種毋需與運(yùn)動(dòng)部件進(jìn)行機(jī)械接觸而可以操作的位置開關(guān),，當(dāng)物體接近開關(guān)的感應(yīng)面到動(dòng)作距離時(shí)，不需要機(jī)械接觸及施加任何壓力即可使開關(guān)動(dòng)作,，從而驅(qū)動(dòng)交流或直流電器或給計(jì)算機(jī)裝置提供控制指令,。接近開關(guān)是種開關(guān)型傳感器（即無無觸點(diǎn)開關(guān)），它即有行程開關(guān),、微動(dòng)開關(guān)的特性,，同時(shí)具有傳感性能，且動(dòng)作可靠,，性能穩(wěn)定,，頻率響應(yīng)快，應(yīng)用壽命長(zhǎng),，抗干擾能力強(qiáng)等,、并具有防水、防震,、耐腐蝕等特點(diǎn),。產(chǎn)品有電感式、電容式,、霍爾式,、交、直流型,。
接近開關(guān)又稱無觸點(diǎn)接近開關(guān),，是理想的電子開關(guān)量傳感器。當(dāng)金屬檢測(cè)體接近開關(guān)的感應(yīng)區(qū)域,，開關(guān)就能無接觸,，無壓力,、無火花、迅速發(fā)出電氣指令,，準(zhǔn)確反應(yīng)出運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的位置和行程,，即使用于一般的行程控制，其定位精度,、操作頻率,、使用壽命、安裝調(diào)整的方便性和對(duì)惡劣環(huán)境的適用能力,，是一般機(jī)械式行程開關(guān)所不能相比的,。它廣泛地應(yīng)用于機(jī)床、冶金,、化工,、輕紡和印刷等行業(yè)。在自動(dòng)控制系統(tǒng)中可作為限位,、計(jì)數(shù),、定位控制和自動(dòng)保護(hù)環(huán)節(jié)。接近開關(guān)具有使用壽命長(zhǎng),、工作可靠,、重復(fù)定位精度高、無機(jī)械磨損,、無火花,、無噪音、抗振能力強(qiáng)等特點(diǎn),。因此到目前為止,，接近開關(guān)的應(yīng)用范圍日益廣泛，其自身的發(fā)展和創(chuàng)新的速度也是極其迅速,。
2.接近開關(guān)的主要功能
（1）檢驗(yàn)距離
檢測(cè)電梯,、升降設(shè)備的停止、起動(dòng),、通過位置,；檢測(cè)車輛的位置，防止兩物體相撞檢測(cè),；檢測(cè)工作機(jī)械的設(shè)定位置,，移動(dòng)機(jī)器或部件的極限位置；檢測(cè)回轉(zhuǎn)體的停止位置,，閥門的開或關(guān)位置,；檢測(cè)氣缸或液壓缸內(nèi)的活塞移動(dòng)位置。
（2）尺寸控制
金屬板沖剪的尺寸控制裝置,；自動(dòng)選擇、鑒別金屬件長(zhǎng)度；檢測(cè)自動(dòng)裝卸時(shí)堆物高度,；檢測(cè)物品的長(zhǎng),、寬、高和體積,。
（3）檢測(cè)物體存在有否檢測(cè)生產(chǎn)包裝線上有無產(chǎn)品包裝箱,；檢測(cè)有無產(chǎn)品零件。
（4）轉(zhuǎn)速與速度控制
控制傳送帶的速度,；控制旋轉(zhuǎn)機(jī)械的轉(zhuǎn)速,；與各種脈沖發(fā)生器一起控制轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)數(shù)。
（5）計(jì)數(shù)及控制
檢測(cè)生產(chǎn)線上流過的產(chǎn)品數(shù),；高速旋轉(zhuǎn)軸或盤的轉(zhuǎn)數(shù)計(jì)量,；零部件計(jì)數(shù)。
（6）檢測(cè)異常
檢測(cè)瓶蓋有無,；產(chǎn)品合格與不合格判斷,；檢測(cè)包裝盒內(nèi)的金屬制品缺乏與否；區(qū)分金屬與非金屬零件,；產(chǎn)品有無標(biāo)牌檢測(cè),；起重機(jī)危險(xiǎn)區(qū)報(bào)警；安全扶梯自動(dòng)啟停,。
（7）計(jì)量控制
產(chǎn)品或零件的自動(dòng)計(jì)量,；檢測(cè)計(jì)量器、儀表的指針范圍而控制數(shù)或流量,；檢測(cè)浮標(biāo)控制測(cè)面高度,，流量；檢測(cè)不銹鋼桶中的鐵浮標(biāo),；儀表量程上限或下限的控制,；流量控制，水平面控制,。
（8）識(shí)別對(duì)象
根據(jù)載體上的碼識(shí)別是與非,。
（9）信息傳送
ASI（總線）連接設(shè)備上各個(gè)位置上的傳感器在生產(chǎn)線（50-100米）中的數(shù)據(jù)往返傳送等。
3.接近開關(guān)分類及結(jié)構(gòu)
接近開關(guān)的作用是當(dāng)某物體與接近開關(guān)接近并達(dá)到一定距離時(shí),，能發(fā)出信號(hào),。它不需要外力施加，是一種無觸點(diǎn)式的主令電器,。它的用途已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出行程開關(guān)所具備的行程控制及限位保護(hù),。接近開關(guān)可用于高速計(jì)數(shù)、檢測(cè)金屬體的存在,、測(cè)速,、液位控制,、檢測(cè)零件尺寸以及用作無觸點(diǎn)式按鈕等。就目前應(yīng)用較為廣泛的接近開關(guān)按工作原理可以分為以下幾種類型：
高頻振蕩型：用以檢測(cè)各種金屬體
電容型：用以檢測(cè)各種導(dǎo)電或不導(dǎo)電的液體或固體
光電型：用以檢測(cè)所有不透光物質(zhì)
超聲波型：用以檢測(cè)不透過超聲波的物質(zhì)
電磁感應(yīng)型：用以檢測(cè)導(dǎo)磁或不導(dǎo)磁金屬
按其外型形狀可分為園柱型,、方型,、溝型、穿孔（貫通）型和分離型,。園柱型比方型安裝方便,，但其檢測(cè)特性相同，溝型的檢測(cè)部位是在槽內(nèi)側(cè),，用于檢測(cè)通過槽內(nèi)的物體,，貫通型在我國(guó)很少生產(chǎn)，而日本則應(yīng)用較為普遍,，可用于小螺釘或滾珠之類的小零件和浮標(biāo)組裝成水位檢測(cè)裝置等,。
接近開關(guān)按供電方式可分為；直流型和交流型,，按輸出型式又可分為直流兩線制,、直流三線制、直流四線制,、交流兩線制和交流三線制,。
（1）兩線制接近開關(guān)
兩線制接近開關(guān)安裝簡(jiǎn)單，接線方便,；應(yīng)用比較廣泛,，但卻有殘余電壓和漏電流大的缺點(diǎn)。
（2）直流三線式
直流三線式接近開關(guān)的輸出型有NPN和PNP兩種,，70年代日本產(chǎn)品絕大多數(shù)是NPN輸出,，西歐各國(guó)NPN、PNP兩種輸出型都有,。PNP輸出接近開關(guān)一般應(yīng)用在PLC或計(jì)算機(jī)作為控制指令較多,，NPN輸出接近開關(guān)用于控制直流繼電器較多，在實(shí)際應(yīng)用中要根據(jù)控制電路的特性進(jìn)行選擇其輸出形式,。
4.接近開關(guān)的選型和檢測(cè)
（1）接近開關(guān)的選型
對(duì)于不同的材質(zhì)的檢測(cè)體和不同的檢測(cè)距離,，應(yīng)選用不同類型的接近開關(guān)，以使其在系統(tǒng)中具有高的性能價(jià)格比,，為此在選型中應(yīng)遵循以下原則：
1）當(dāng)檢測(cè)體為金屬材料時(shí),，應(yīng)選用高頻振蕩型接近開關(guān)，該類型接近開關(guān)對(duì)鐵鎳,、A3鋼類檢測(cè)體檢測(cè)zui靈敏,。對(duì)鋁、黃銅和不銹鋼類檢測(cè)體,，其檢測(cè)靈敏度就低,。
2）當(dāng)檢測(cè)體為非金屬材料時(shí),，如；木材,、紙張,、塑料,、玻璃和水等,，應(yīng)選用電容型接近開關(guān)。
3）金屬體和非金屬要進(jìn)行遠(yuǎn)距離檢測(cè)和控制時(shí),，應(yīng)選用光電型接近開關(guān)或超聲波型接近開關(guān),。
4）對(duì)于檢測(cè)體為金屬時(shí)，若檢測(cè)靈敏度要求不高時(shí),，可選用價(jià)格低廉的磁性接近開關(guān)或霍爾式接近開關(guān),。
（2）接近開關(guān)技術(shù)指標(biāo)檢測(cè)
1）動(dòng)作距離測(cè)定；當(dāng)動(dòng)作片由正面靠近接近開關(guān)的感應(yīng)面時(shí),，使接近開關(guān)動(dòng)作的距離為接近開關(guān)的zui大動(dòng)作距離,，測(cè)得的數(shù)據(jù)應(yīng)在產(chǎn)品的參數(shù)范圍內(nèi)。
2）釋放距離的測(cè)定,；當(dāng)動(dòng)作片由正面離開接近開關(guān)的感應(yīng)面,，開關(guān)由動(dòng)作轉(zhuǎn)為釋放時(shí)，測(cè)定動(dòng)作片離開感應(yīng)面的zui大距離,。
3）回差H的測(cè)定,；zui大動(dòng)作距離和釋放距離之差的值。
4）動(dòng)作頻率測(cè)定,；用調(diào)速電機(jī)帶動(dòng)膠木圓盤,，在圓盤上固定若干鋼片，調(diào)整開關(guān)感應(yīng)面和動(dòng)作片間的距離,，約為開關(guān)動(dòng)作距離的80%左右,，轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤，依次使動(dòng)作片靠近接近開關(guān),，在圓盤主軸上裝有測(cè)速裝置,，開關(guān)輸出信號(hào)經(jīng)整形，接至數(shù)字頻率計(jì),。此時(shí)啟動(dòng)電機(jī),，逐步提高轉(zhuǎn)速，在轉(zhuǎn)速與動(dòng)作片的乘積與頻率計(jì)數(shù)相等的條件下,，可由頻率計(jì)直接讀出開關(guān)的動(dòng)作頻率,。
5）重復(fù)精度測(cè)定；將動(dòng)作片固定在量具上,，由開關(guān)動(dòng)作距離的120%以外,，從開關(guān)感應(yīng)面正面靠近開關(guān)的動(dòng)作區(qū),，運(yùn)動(dòng)速度控制在0.1mm/s上。當(dāng)開關(guān)動(dòng)作時(shí),，讀出量具上的讀數(shù),，然后退出動(dòng)作區(qū)，使開關(guān)斷開,。如此重復(fù)10次,，zui后計(jì)算10次測(cè)量值的zui大值和zui小值與10次平均值之差，差值大者為重復(fù)精度誤差.

接近開關(guān)的工作原理
1,、電感式接近開關(guān)工作原理
電感式傳感器由三大部分組成：振蕩器,、開關(guān)電路及放大輸出電路。振蕩器產(chǎn)生一個(gè)交變磁場(chǎng),。當(dāng)金屬目標(biāo)接近這一磁場(chǎng),，并達(dá)到感應(yīng)距離時(shí)，在金屬目標(biāo)內(nèi)產(chǎn)生渦流,，從而導(dǎo)致振蕩衰減,，以至停振。振蕩器振蕩及停振的變化被后級(jí)放大電路處理并轉(zhuǎn)換成開關(guān)信號(hào),，觸發(fā)驅(qū)動(dòng)控制器件,，從而達(dá)到非接觸式之檢測(cè)目的。
2 ,、電容式接近開關(guān)的工作原理
電容式接近開關(guān)的感應(yīng)面由兩個(gè)同軸金屬電極構(gòu)成,，很象“打開的"電容器電極，該兩個(gè)電極構(gòu)成一個(gè)電容,，串接在RC振蕩回路內(nèi),。
電源接通時(shí)，RC振蕩器不振蕩,，當(dāng)一目標(biāo)朝著電容器的電靠近時(shí),，電容器的容量增加，振蕩器開始振蕩,。通過后級(jí)電路的處理,，將振和振蕩兩種信號(hào)轉(zhuǎn)換成開關(guān)信號(hào)，從而起到了檢測(cè)有無物體存在的目的,。該傳感器能檢測(cè)金屬物體,，也能檢測(cè)非金屬物體，對(duì)金屬物體可以獲得zui大的動(dòng)作距離,，對(duì)非金屬物體動(dòng)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(dòng)作距離越大。
3 ,、霍爾開關(guān)的工作原理
磁式開關(guān)是接近開關(guān),，它（甚至透過非黑色金屬）響應(yīng)于一個(gè)*的磁場(chǎng)。作用距離大于電感接近開關(guān),。響應(yīng)曲線與*磁場(chǎng)的方向有關(guān),。
當(dāng)一個(gè)目標(biāo)（*磁鐵或外部磁場(chǎng)）接近時(shí)，線圈鐵芯的導(dǎo)磁性（線圈的電感量L是由它決定的）變小,，線圈的電感量也減小,，Q值增加。激勵(lì)振蕩器振蕩,，并使振蕩電流增加,。
當(dāng)一個(gè)磁性目標(biāo)靠近時(shí),，磁式傳感器的電流消耗隨之增加,。
優(yōu)點(diǎn)：---傳感器可以安裝在金屬中。