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求接近開關(guān)工作原理

發(fā)布日期：2016-08-10 瀏覽次數(shù)：2322

一，電感式接近開關(guān)工作原理
電感式接近開關(guān)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)生一個交變磁場。當(dāng)金屬目標(biāo)接近這一磁場，并達(dá)到感應(yīng)距離時，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放大電路處理并轉(zhuǎn)換成開關(guān)信號，觸發(fā)驅(qū)動件，從而達(dá)到非接觸式之檢測目的

電路板圖：

接近開關(guān) - 珠峰驛站 - 珠峰驛站的個人主頁

原理圖：

接近開關(guān) - 珠峰驛站 - 珠峰驛站的個人主頁

電感式接近開關(guān)傳感器的選型及使用、調(diào)試方法

電感式接近開關(guān)由于其有體積小，重復(fù)定位精度，使用壽命長，性能好，性，防塵，防油，乃振動等特點(diǎn)，被用于各種自動化線，機(jī)電設(shè)備及石油、化工、、科研等多種行業(yè)。

一．工作原理

電感式接近開關(guān)是一種利用渦流感知物體的傳感器，它由頻振蕩電路、放大電路、整形電路及輸出電路組成。

振蕩器是由繞在磁芯上的線圈而構(gòu)成的LC振蕩電路。振蕩器通過傳感器的感應(yīng)面，在其前方產(chǎn)生一個頻交變的電磁場，當(dāng)外界的金屬物體接近這一磁場，并達(dá)到感應(yīng)區(qū)時，在金屬物體內(nèi)產(chǎn)生渦流效應(yīng)，從而導(dǎo)致LC振蕩電路振蕩減弱或停止振蕩，這一振蕩變化，被后置電路放大處理并轉(zhuǎn)換為一個有確定開關(guān)輸出信號，從而達(dá)到非接觸式檢測目標(biāo)之目的。

二．電感式接近開關(guān)傳感器的電氣指標(biāo)

1．工作電壓：是指電感式接近開關(guān)傳感器的供電電壓范圍，在此范圍內(nèi)可以傳感器的電氣性能及工作。

2．工作電流：是指電感式接近開關(guān)傳感器連續(xù)工作時的zui大負(fù)載電流。

3．電壓降：是指在額定電流下開關(guān)導(dǎo)通時，在開關(guān)兩端或輸出端所測量到的電壓，

4．空載電流：是指在沒有負(fù)載時，測量所得的傳感器自身所消耗的電流。

5．剩余電流：是指開關(guān)斷開時，流過負(fù)載的電流。

6．極性保護(hù)：防止電源極性誤接的保護(hù)功能。

7．短路保護(hù)：超過極限電流時，輸出會周期性地封閉或釋放，直至短路被。

三．電感式接近開關(guān)傳感器的選型

1．根據(jù)安裝要求，合理選用外形及檢測距離。

2．根據(jù)供電，合理選用工作電壓。

3．根據(jù)實(shí)際負(fù)載，合理選擇傳感器工作電流。

、常用色線對照：（供參考）

類型

+V 棕紅

GND 蘭黑

Vout 黑綠

四．使用方法

1．直流兩線制接近開關(guān)的ON狀態(tài)和OFF狀態(tài)實(shí)際上是電流大、小的變化，當(dāng)接近開關(guān)處于OFF狀態(tài)時，仍有很小電流通過負(fù)載，當(dāng)接近開關(guān)處于ON狀態(tài)時，電路上約有5V的電壓降，因此在實(shí)際使用中，必須考慮控制電路上的zui小驅(qū)動電流和zui驅(qū)動電壓，確保電路正常工作。

2．直流三線制串聯(lián)時，應(yīng)考慮串聯(lián)后其電壓降的總和。

3．如果在傳感器電纜線附近，有壓或動力線存在時，應(yīng)將傳感器的電纜線單獨(dú)裝入金屬導(dǎo)管內(nèi)，以防干擾。

4．使用兩線制傳感器時，連接電源時，需確定傳感器先經(jīng)負(fù)載再接至電源，以免損壞內(nèi)部元件。當(dāng)負(fù)載電流<3mA時，為工作，需接假負(fù)載。

R≤US/（IL-3）

P>US2/R

P為假負(fù)載消耗功率；

R為假負(fù)載阻值；

IL為傳感器的負(fù)載電流

使用儀器：萬用表、示波器、電源（+12V）

調(diào)試步驟：

1. 接好電源，測量T1的c極電壓應(yīng)為6V；

2. 用示波器觀察T1的e極，應(yīng)有頻振蕩波形；若無振蕩波形，應(yīng)仔細(xì)檢查電感線圈接線是否正確，T1周圍R、C參數(shù)是否正確無誤，采取相應(yīng)措施處理，直到出現(xiàn)振蕩波形為止；

3. 用示波器觀察輸出，應(yīng)為電平，且LED不亮，然后用金屬物體靠近電感線圈，其輸出應(yīng)變?yōu)殡娖?，同時LED亮，說明工作正常；

4. 若不正常，應(yīng)檢查T2、T3、T4的狀態(tài)及周圍元件，無金屬物體接近電感線圈時，T2導(dǎo)通，T3、T4截止，有金屬物體接近時，T2截止，T4導(dǎo)通。

二，霍爾接近開關(guān)工作原理

原理簡介：
當(dāng)一塊通有電流的金屬或半導(dǎo)體薄片垂直地放在磁場中時，薄片的兩端就會產(chǎn)生電位差，這種現(xiàn)象就稱為霍爾效應(yīng)。兩端有的電位差值稱為霍爾電勢U，其表達(dá)式為
U=K&miot;I&miot;B/
其中K為霍爾系數(shù)，I為薄片中通過的電流，B為外加磁場(洛倫慈力Lorrentz)的磁感應(yīng)強(qiáng)度，是薄片的厚度。
由此可見，霍爾效應(yīng)的靈敏度與外加磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度成正比的關(guān)系。
霍爾開關(guān)就屬于這種有源磁電轉(zhuǎn)換器件，它是在霍爾效應(yīng)原理的基礎(chǔ)上，利用集成封裝和組裝工藝制作而成，它可方便的把磁輸入信號轉(zhuǎn)換成實(shí)際應(yīng)用中的電信號，同時又備工業(yè)場合實(shí)際應(yīng)用易操作和性的要求。
霍爾開關(guān)的輸入端是以磁感應(yīng)強(qiáng)度B來表征的，當(dāng)B值達(dá)到一定的程度(如B1)時，霍爾開關(guān)內(nèi)部的觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，霍爾開關(guān)的輸出電平狀態(tài)也隨之翻轉(zhuǎn)。輸出端一般采用晶體管輸出，和其他傳感器類似有NPN、PNP、常開型、常閉型、鎖存型(雙極性)、雙信號輸出之分。
霍爾開關(guān)有無觸電、功耗、長使用壽命、響應(yīng)頻率等特點(diǎn)，內(nèi)部采用環(huán)氧樹脂封灌成，所以能在各類惡劣環(huán)境下的工作。霍爾開關(guān)可應(yīng)用于接近傳感器、壓力傳感器、里程表等，作為一種的電器配件。

‍接近開關(guān)是工程中經(jīng)常用到的一種元件設(shè)備了，一般來說，接近開關(guān)常見的有電容式、電感式和霍爾接近開關(guān)三種。電感式接近開關(guān)必須檢測金屬材料。電容式傳感器可用無接觸的方式來檢測任意一個物體。與只能檢測金屬物的電感式傳感器比較，電容式傳感器也可以檢測非金屬的材料。霍爾接近開關(guān)由霍爾原件組成，有能耗，無損性長壽命的特點(diǎn)。

當(dāng)接近開關(guān)靠近要檢測的物體時，其內(nèi)部的電路開關(guān)打開，而當(dāng)其離開檢測物體時，開關(guān)關(guān)閉，這也是接近開關(guān)名字的含義。幾種接近開關(guān)的體檢測原理在本文中就不敘述了，若有興趣可查閱相關(guān)資料。本文主要說明一下如何與正航電子的CHION 和A5 系列PLC 配合使用接近開關(guān)。下面以zui常用的三線NPN 接近開關(guān)為例來說明接近開關(guān)與PLC 如何接線：

NPN 型指的是接近開關(guān)的開關(guān)輸出元件為NPN 晶體管。其輸出原理圖如下：

圖中，接近開關(guān)有三根線：電源正極（VCC）、電源負(fù)極（GND 地線）、輸出信號（CTL）。當(dāng)檢測及控制電路檢測到物體接近時，NPN 晶體管打開，輸出信號線變?yōu)殡娖健．?dāng)被測物體離開后，NPN 晶體管關(guān)閉，輸出信號線被Rp 電阻拉至電源電壓。

知道了接近開關(guān)的輸出原理，我們再了解一下PLC 的輸入原理：

PLC 的輸入電路如圖所示。輸入信號Ix 經(jīng)過阻容網(wǎng)絡(luò)濾波，接入光耦OP。當(dāng)輸入端Ix 和公共端M 之間的電壓超過一定值時（15V），光耦打開。

如下兩種接線，哪一種對呢？

接線一

接線二

種是正確的，應(yīng)該是PLC 的公共端接電源正極，接近開關(guān)的輸出線接到PLC 的輸入端。當(dāng)接近開關(guān)檢測到物體后，NPN 晶體管打開，Ix 電平變，電流經(jīng)電源正極->M-> 光耦->電阻R2->NPN 晶體管->電源負(fù)極，PLC 檢測到輸入。

那么*種接線方法為什么不正確呢？當(dāng)接近開關(guān)檢測到物體時，輸出信號電平被拉，光耦沒有輸入，當(dāng)接近開關(guān)沒檢測到物體時，輸出信號被VCC 通過Rp 拉。邏輯上也是對的呀？

問題就在于Rp。

要分析這個問題，還要談到PLC 的輸入電路構(gòu)造。PLC 的輸入點(diǎn)使用的是24V 電平信號，因?yàn)橐?，所以一般來說，PLC 設(shè)計成輸入信號電平于15V 時，認(rèn)為輸入確定為邏輯1，當(dāng)輸入信號于5V 時，認(rèn)為輸入信號確定為邏輯0，兩種電平電壓差很大。這樣的輸入信號能力就比一般的TTL 電平強(qiáng)多了，用于工業(yè)環(huán)境。

所以，在PLC 的輸入電路中，R1 和C1 就是起到濾波和的作用。當(dāng)輸入電壓比較小時（可能為干擾），R1 起到分流的作用，將一部分電流分走，使光耦不能達(dá)到啟動的足夠電流。

當(dāng)按照*種方法接線時，電源電壓信號經(jīng)Rp、R2 串聯(lián)，到達(dá)R1 和光耦輸入端。一般來說，接近開關(guān)的內(nèi)部上拉一般為弱上拉，也就是Rp 比較大，一般為5~100K 歐姆左右。那么電壓經(jīng)分壓后，PLC 輸入端的電壓也比較了，可能為幾伏到十幾伏，達(dá)不到邏輯1 的電平要求。

因此，*種接線方法是錯誤的，應(yīng)按照種方法接線。

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