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接近开关的分类与学习


一、电感式接近开关:只能检测金属物体

1. 工作原理
电感式接近开关属于一种有开关量输出的位置传感器,它由LC高频振荡器和放大处理电路组成,利用金属物体在接近这个能产生电磁场的振荡感应头时,使物体内部产生涡流。这个涡流反作用于接近开关,使接近开关振荡能力衰减,内部电路的参数发生变化,由此识别出有无金属物体接近,进而控制开关的通或断。这种接近开关所能检测的物体必须是金属物体。

2.工作流程方框图


术语解释

1. 检测距离: 动作距离是指检测体按一定方式移动时,从基准位置(接近开关的感应表面)到开关动作时测得的基准位置到检测面的空间距离。额定动作距离指接近开关动作距离的标称值。

2. 设定距离:接近开关在实际工作中整定的距离,一般为额定动作距离的0.8倍。

3. 回差值: 动作距离与复位距离之间的决对值。

4. 标准检测体:可使接近开关作比较的金属检测体。本厂所采用的检测体为正方形的A3钢,厚度为1mm,所采用的边长是接近开关检测面的2.5倍。



5. 输出状态:分??统1?。当无检测物体时,??偷慕咏厮油ǖ母涸?,由于接近开关内部的输出晶体管的截止而不工作,当检测到物体时,晶体管导通,负载得电工作。


6. 检测方式:分埋入式和非埋入式。埋入式的接近开关在安装上为齐平安装型,可与安装的金属物件形成同一表面,非埋入式的接近开关则需把感应头露出,以达到其长检测距离的目的。



7.响应频率f:按规定的1秒的时间间隔内,接近开关动作循环的次数。

响应时间t:接近开关检测到物体时间到接近开关出现电平状态翻转的时间之差。

可用公式换算     t=1/f



8.导通压降:既接近开关在导通状态时,开关内输出晶体管上的电压降。

以NPN型输出的接近开关为例









9.输出形式:npn二线,npn三线,npn四线,pnp二线,pnp三线,pnp四线,DC二线,AC二线,AC五线(自带继电器)等几种常用的形式输出。

注意事项

1:当检测物体为非金属时,检测距离要减小,另外很薄的镀膜层也是检测不到的。

2:电感式接近开关的接通时间为50ms,所以在用户产品的设计中,当负载和接近开关采用不同电源时,务必先接通接近开关的电源。

3: 当使用感性负载(如灯、电动机等)时,其瞬态冲击电流较大,可能劣化或损坏交流二线的接近开关,在这种情况下,请经过交流继电器作为负载来转换使用。

4: 请勿将接近开关置于200Gauss以上的直流磁场环境下使用,以免造成误动作。

5:DC二线的接近开关具有0.5-1mA的静态泄漏电流,在和一些对DC二线接近开关泄漏电流要求较高的场合下尽量使用DC三线的接近开关。

6:避免接近开关在化学溶剂,特别是在强酸,强碱的环境下使用。

7:本厂产品均为SMD工艺生产制造,并经严格的测试合格后才出厂,在一般情况下使用均不会出现损坏。为了保证意外性发生,请用户在接通电源前检查接线是否正确,核定电压是否为额定值。

8: 为了使接近开关长期稳定工作,请务必进行定期的维护,包括检测物体和接近开关的安装位置是否有移动或松动,接线和连接部位是否接触不 良,是否有金属粉尘粘附。


二、电容式接近开关

1.工作原理
电容式接近开关亦属于一种具有开关量输出的位置传感器,它的测量头通常是构成电容器的一个极板,而另一个极板是物体的本身,当物体移向接近开关时,物体和接近开关的介电常数发生变化,使得和测量头相连的电路状态也随之发生变化,由此便可控制开关的接通和关断。这种接近开关的检测物体,并不限于金属导体,也可以是绝缘的液体或粉状物体,在检测较低介电常数ε的物体时,可以顺时针调节多圈电位器(位于开关后部)来增加感应灵敏度,一般调节电位器使电容式的接近开关在0.7-0.8Sn的位置动作。

附录1:部分常用材料的介电常数

材料介电常数材料介电常数水80软橡胶2.5大理石8松节油2.2云母6水80陶瓷4.4酒精25.8硬橡胶4电木3.6玻璃5电缆2.5硬纸4.5油纸4空气1汽油2.2合成树脂3.6米3.5赛璐璐3聚丙稀2.3普通纸2.3聚乙稀2.9有机玻璃3.2纸碎屑4聚乙稀2.3石英玻璃3.7苯乙稀3硅2.8石蜡2.2变压器油2.2石英沙4.5木材2-7


2.工作流程方框图



3.安装要求



附录2:标注及含义

标号安装距离说明S1≥1Sn检测面与支架的间距S2≥3Sn检测面与背景的间距S3≥5Sn 并列安装间距S4≥3Sn检测面与侧壁的间距


注:1. Sn为电容式接近开关的标准检测距离。

2.高防水等级的产品均不具备灵敏度调节功能,另外其检测距离为标准值的1/2或1/3,甚致更小。

注意事项

:电容式接近开关理论上可以检测任何物体,当检测过高介电常数物体时,检测距离要明显减小,这时即使增加灵敏度也起不到效果。

2:电容式接近开关的接通时间为50ms,所以在用户产品的设计中,当负载和接近开关采用不同电源时,务必先接通接近开关的电源。

3: 当使用感性负载(如灯、电动机等)时,其瞬态冲击电流较大,可能劣化或损坏交流二线的电容式接近开关,在这种情况下,请经过交流继电器作为负载来转换使用。

4: 请勿将接近开关置于200Gauss以上的直流磁场环境下使用,以免造成误动作。

5:DC二线的接近开关具有0.5-1mA的静态泄漏电流,在和一些对DC二线接近开关泄漏电流要求较高的场合下尽量使用DC三线的接近开关。

6:避免接近开关在化学溶剂,特别是在强酸,强碱的环境下使用。

7:本厂产品均为SMD工艺生产制造,并经严格的测试合格后才出厂,在一般情况下使用均不会出现损坏。为了保证意外性发生,请用户在接通电源前检查接线是否正确,核定电压是否为额定值。

8: 为了使电容式接近开关长期稳定工作,由于其受潮湿、灰尘等因素的影响比较大,请务必进行定期的维护,包括检测物体和接近开关的安装位置是否有移动或松动,接线和连接部位是否接触不 良,是否有粉尘粘附。

三、红外线光电开关

红外线属于一种电磁射线,其特性等同于无线电或X射线。人眼可见的光波是380nm-780nm,发射波长为780nm-1mm的长射线称为红外线,浙江省洞头县光电开关厂生产的红外线光电开关优先使用的是接近可见光波长的近红外线。


  红外线光电开关(光电传感器)属于光电接近开关的简称,它是利用被检测物体对红外光束的遮光或反射,由同步回路选通而检测物体的有无,其物体不限于金属,对所有能反射光线的物体均可检测。根据检测方式的不同,红外线光电开关可分为


1.漫反射式光电开关

漫反射光电开关是一种集发射器和接收器于一体的传感器,当有被检测物体经过时,将光电开关发射器发射的足够量的光线反射到接收器,于是光电开关就产生了开关信号。当被检测物体的表面光亮或其反光率极高时,漫反射式的光电开关是首 选的检测模式。  


引起理想漫反射的光度分布


局部较强漫反射时的光度分布


2.镜反射式光电开关
镜反射式光电开关亦是集发射器与接收器于一体,光电开关发射器发出的光线经过反射镜,反射回接收器,当被检测物体经过且完全阻断光线时,光电开关就产生了检测开关信号。

3.对射式光电开关
对射式光电开关包含在结构上相互分离且光轴相对放置的发射器和接收器,发射器发出的光线直接进入接收器。当被检测物体经过发射器和接收器之间且阻断光线时,光电开关就产生了开关信号。当检测物体是不透明时,对射式光电开关是咀可靠的检测模式。


4.槽式光电开关
槽式光电开关通常是标准的U字型结构,其发射器和接收器分别位于U型槽的两边,并形成一光轴,当被检测物体经过U型槽且阻断光轴时,光电开关就产生了检测到的开关量信号。槽式光电开关比较安全可靠的适合检测高速变化,分辨透明与半透明物体。


5.光纤式光电开关
光纤式光电开关采用塑料或玻璃光纤传感器来引导光线,以实现被检测物体不在相近区域的检测。通常光纤传感器分为对射式和漫反射式。


术语解释

1.检测距离: 动作距离是指检测体按一定方式移动时,从基准位置(光电开关的感应表面)到开关动作时测得的基准位置到检测面的空间距离。额定动作距离指接近开关动作距离的标称值。

2.回差距离:动作距离与复位距离之间的决对值。



3.响应频率:按规定的1秒的时间间隔内,允许光电开关动作循环的次数。



4.输出状态:分??统1?。当无检测物体时,??偷墓獾缈厮油ǖ母涸?,由于光电开关内部的输出晶体管的截止而不工作,当检测到物体时,晶体管导通,负载得电工作。

5.检测方式:根据光电开关在检测物体时,发射器所发出的光线被折回到接收器的途径的不同,可分为漫反射式,镜反射式,对射式等。(详见工作原理说明)

6.输出形式:分npn二线,npn三线,npn四线,pnp二线,pnp三线,pnp四线,AC二线,AC五线(自带继电器),及直流NPN/PNP/???常闭多功能等几种常用的形式输出。

7.指向角:常见GDKG光电传感器的指向角示意图

漫反射式光电开关镜反射式光电开关对射式光电开关

8.防护等级(外壳封装):


9.表面反射率:对于漫反射式光电开关发出的光线需要被检测物表面将足够的光线反射回漫反射开关的接受器,所以检测距离和被检测物体的表面反射率将是决定接受器接收到光线的强度大小,粗糙的表面反射回的光线必将小于光滑表面反射回的强度,而且,被检测物体的表面必须垂直于光电开关的发射光线。常用材料的反射率参考图如下所示:

材料反射率材料反射率白画纸90%不透明黑色塑料14%报纸55%黑色橡胶4%餐巾纸47%黑色布料3%包装箱硬纸板68%未抛光白色金属表面130%洁净松木70%光泽浅色金属表面150%干净粗木板20%不锈钢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.环境特性:GDKG光电开关应用的环境亦是影响其长期工作可靠性的重要条件。当光电开关工作于咀大检测距离状态时,由于光学透镜会被环境中的污物粘住,甚致会被一些强酸性物质腐蚀,以致降低使用参数特性,这些变量尽管已列入我们的产品设计考虑范围之内,但它终究是造成可靠性降低的咀大因数,其较简便的解决方法是根据GDKG传感器的咀大检测距离(Sn)降额使用来确定咀佳工作距离。


四、位移传感器

1. 原理简介

位移传感器又称为线性传感器,它分为电感式位移传感器,电容式位移传感器,光电式位移传感器,超声波式位移传感器,霍尔式位移传感器,我厂所生产的是电感式位移传感器。

该位移传感器是一种属于金属感应的线性器件,接通电源后,在开关的感应面将产生一个交变磁场,当金属物体接近此感应面时,金属中则产生涡流而吸取了振荡器的能量,使振荡器输出幅度线性衰减,然后根据衰减量的变化来完成无接触检测物体的目的。

该位移传感器具有无滑动触点,工作时不受灰尘等非金属因素的影响,并且低功耗,长寿命,可使用在各种恶劣条件下。位移传感器主要应用在自动化装备生产线对模拟量的智能控制。

本厂的位移传感器在设计和制造上均按标准工艺严格生产,产品一律使用树脂封装完整,在出厂前均已通过检验、老化测试,使可靠性和工作寿命得到充分保障


2. 输出特性曲线



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