接近開關(guān)傳感器

1、制作：徐兆鵬（07047011） 張磊 (07047020)王超接近開關(guān)簡介 一、 性能特點(diǎn) 在各類開關(guān)中，有一種對接近它物件有“感知”能力的元件位移傳感器。利用位移傳感器對接近物體的敏感特性達(dá)到控制開關(guān)通或斷的目的，這就是接近開關(guān)。當(dāng)有物體移向接近開關(guān)，并接近到一定距離時(shí)，位移傳感器才有“感知”，開關(guān)才會(huì)動(dòng)作。通常把這個(gè)距離叫“檢出距離”。不同的接近開關(guān)檢出距離也不同。有時(shí)被檢測驗(yàn)物體是按一定的時(shí)間間隔，一個(gè)接一個(gè)地移向接近開關(guān)，又一個(gè)一個(gè)地離開，這樣不斷地重復(fù)。不同的接近開關(guān)，對檢測對象的響應(yīng)能力是不同的。這種響應(yīng)特性被稱為“響應(yīng)頻率”。二、 種類 因?yàn)槲灰苽鞲衅骺梢愿鶕?jù)不同的原理和不同的

2、方法做成，而不同的位移傳感器對物體的“感知”方法也不同，所以常見的接近開關(guān)有以下種：1 渦流式接近開關(guān) 這種開關(guān)有時(shí)也叫電感式接近開關(guān)。它是利用導(dǎo)電物體在接近這個(gè)能產(chǎn)生電磁場的接近開關(guān)時(shí)，使物體內(nèi)部產(chǎn)生渦流。這個(gè)渦流反作用到接近開關(guān)，使開關(guān)內(nèi)部電路參數(shù)發(fā)生變化，由此識(shí)別出有無導(dǎo)電物體移近，進(jìn)而控制開關(guān)的通或斷。這種接近開關(guān)所能檢測的物體必須是導(dǎo)電體。2 電容式接近開關(guān) 這種開關(guān)的測量通常是構(gòu)成電容器的一個(gè)極板，而另一個(gè)極板是開關(guān)的外殼。這個(gè)外殼在測量過程中通常是接地或與設(shè)備的機(jī)殼相連接。當(dāng)有物體移向接近開關(guān)時(shí)，不論它是否為導(dǎo)體，由于它的接近，總要使電容的介電常數(shù)發(fā)生變化，從而使電容量發(fā)生變化，

3、使得和測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)的接通或斷開。這種接近開關(guān)檢測的對象，不限于導(dǎo)體，可以絕緣的液體或粉狀物等。3 霍爾接近開關(guān) 霍爾元件是一種磁敏元件。利用霍爾元件做成的開關(guān)，叫做霍爾開關(guān)。當(dāng)磁性物件移近霍爾開關(guān)時(shí)，開關(guān)檢測面上的霍爾元件因產(chǎn)生霍爾效應(yīng)而使開關(guān)內(nèi)部電路狀態(tài)發(fā)生變化，由此識(shí)別附近有磁性物體存在，進(jìn)而控制開關(guān)的通或斷。這種接近開關(guān)的檢測對象必須是磁性物體。4 光電式接近開關(guān) 利用光電效應(yīng)做成的開關(guān)叫光電開關(guān)。將發(fā)光器件與光電器件按一定方向裝在同一個(gè)檢測頭內(nèi)。當(dāng)有反光面（被檢測物體）接近時(shí)，光電器件接收到反射光后便在信號(hào)輸出，由此便可“感知”有物體接近。5 熱

4、釋電式接近開關(guān)用能感知溫度變化的元件做成的開關(guān)叫熱釋電式接近開關(guān)。這種開關(guān)是將熱釋電器件安裝在開關(guān)的檢測面上，當(dāng)有與環(huán)境溫度不同的物體接近時(shí)，熱釋電器件的輸出便變化，由此便可檢測出有物體接近。6 其它型式的接近開關(guān) 當(dāng)觀察者或系統(tǒng)對波源的距離發(fā)生改變時(shí)，接近到的波的頻率會(huì)發(fā)生偏移，這種現(xiàn)象稱為多普勒效應(yīng)。聲納和雷達(dá)就是利用這個(gè)效應(yīng)的原理制成的。利用多普勒效應(yīng)可制成超聲波接近開關(guān)、微波接近開關(guān)等。當(dāng)有物體移近時(shí)，接近開關(guān)接收到的反射信號(hào)會(huì)產(chǎn)生多普勒頻移，由此可以識(shí)別出有無物體接近。接近開關(guān)應(yīng)用 接近開關(guān)在航海、航空、航天技術(shù)以及工業(yè)生產(chǎn)中都有廣泛的應(yīng)用。在日常生活中，如賓館、飯店、車庫的自動(dòng)門，

5、自動(dòng)熱風(fēng)機(jī)上都有應(yīng)用。在安全防盜方面，如資料檔案、財(cái)會(huì)、金融、博物館、金庫等重地，通常都裝有由各種接近開關(guān)組成的防盜裝置。在測量技術(shù)中，如長度，位置的測量；在控制技術(shù)中，如位移、速度、加速度的測量和控制，也都使用著大量的接近開關(guān)。應(yīng)用條件在一般的工業(yè)生產(chǎn)場所，通常都選用電感式接近開關(guān)和電容式接近開關(guān)。因?yàn)檫@兩種接近開關(guān)對環(huán)境的要求條件較低。當(dāng)被測對象是導(dǎo)電物體或可以固定在一塊金屬物上的物體時(shí)，一般都選用渦流式接近開關(guān)，因?yàn)樗捻憫?yīng)頻率高、抗環(huán)境干擾性能好、應(yīng)用范圍廣、價(jià)格較低。若所測對象是非金屬（或金屬）、液位高度、粉狀物高度、塑料、煙草等。則應(yīng)選用電容式接近開關(guān)。這種開關(guān)的響應(yīng)頻率低，但穩(wěn)定

6、性好。安裝時(shí)應(yīng)考慮環(huán)境因素的影響。若被物為導(dǎo)磁材料或者為了區(qū)別和它在一同運(yùn)動(dòng)的物體而把磁鋼埋在被測物體內(nèi)時(shí)，應(yīng)選用霍爾接近開關(guān)，它的價(jià)格最低。 在環(huán)境條件比較好、無粉塵污染的場合，可采用光電接近開關(guān)。光電接近開關(guān)工作時(shí)對被測對象幾乎無任何影。因此，在要求較高的傳真機(jī)上，在煙草機(jī)械上都被廣泛地使用。在防盜系統(tǒng)中，自動(dòng)門通常使用熱釋電接近開關(guān)、超聲波接近開關(guān)、微波接近開關(guān)。有時(shí)為了提高識(shí)別的可靠性，上述幾種接近開關(guān)往往被復(fù)合使用。無論選用哪種接近開關(guān)，都應(yīng)注意對工作電壓、負(fù)載電流、響應(yīng)頻率、檢測距離等各項(xiàng)指標(biāo)的要求。常見接近開關(guān)原理圖及造型 接 近 開 關(guān) 術(shù) 語 解 釋 1. 1. 檢測距離：檢

7、測距離：動(dòng)作距離是指檢測體按一定方式移動(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)測得的基準(zhǔn)位置到檢測面的空間距離。額定動(dòng)作距離指接近開關(guān)動(dòng)作距離的標(biāo)稱值。2. 2. 設(shè)定距離：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. 3. 回回 差值：差值：動(dòng)作距離與復(fù)位距離之間的絕對值。4. 4. 標(biāo)準(zhǔn)檢測體：標(biāo)準(zhǔn)檢測體：可使接近開關(guān)作比較的金屬檢測體。 5. 5. 輸出狀態(tài)：輸出狀態(tài)：分常開和常閉。當(dāng)無檢測物體時(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)檢測到物體時(shí)，晶體管導(dǎo)通，負(fù)載得電工作。 6. 6. 檢測方式：檢測方式：

8、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)到其長檢測距離的目的。 7.7.響應(yīng)頻率：響應(yīng)頻率：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)。 8.8.導(dǎo)通壓降：導(dǎo)通壓降：既開關(guān)在導(dǎo)通時(shí)，殘留在開關(guān)輸出晶體管上的電壓降。 9.9.輸出形式：輸出形式：分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。 接近開關(guān)命名方法前面已經(jīng)提到應(yīng)用最多的是電感式與電容式接近開關(guān)，下面就來分別介紹一下這兩種。各種產(chǎn)品市場上所見接近開關(guān)門

9、類繁多，規(guī)格不一，下面僅以型號(hào)與形狀分類，并分別舉浙江洞頭光電開關(guān)廠（http:/ （一） 電 感 式 接 近 開 關(guān)常見電感式接近開關(guān)型號(hào)（一）常見電感式接近開關(guān)型號(hào)（二）常用接近開關(guān)規(guī)格型號(hào)及具體參數(shù) （浙江洞頭光電開關(guān)廠提供） 表一續(xù)表 一附：各種型號(hào)尺寸常用接近開關(guān)規(guī)格型號(hào)及具體參數(shù) （浙江洞頭光電開關(guān)廠提供）表 二表 二附：各種型號(hào)尺寸常用接近開關(guān)規(guī)格型號(hào)及具體參數(shù) （浙江洞頭光電開關(guān)廠提供）表 三表 三附：各種型號(hào)尺寸常用接近開關(guān)規(guī)格型號(hào)及具體參數(shù) （浙江洞頭光電開關(guān)廠提供）表 四表 四附：各種型號(hào)尺寸常用接近開關(guān)規(guī)格型號(hào)及具體參數(shù) （浙江洞頭光電開關(guān)廠提供）表 五表 五附：各種型

10、號(hào)尺寸常用接近開關(guān)規(guī)格型號(hào)及具體參數(shù) （浙江洞頭光電開關(guān)廠提供）表 六表 六附：各種型號(hào)尺寸常用接近開關(guān)規(guī)格型號(hào)及具體參數(shù) （浙江洞頭光電開關(guān)廠提供）表 七表 七附：各種型號(hào)尺寸現(xiàn)在按形狀來分類，舉西普公司的產(chǎn)品為例通用型糸列再舉其中J5糸列為例，參數(shù)如下更多信息詳見西普1.工作原理工作原理 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)的檢測物體，并不限于金屬導(dǎo)體，也可以是絕緣的液體或

11、粉狀物體,在檢測較低介電常數(shù)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。常見型號(hào)常用電容式接近開關(guān)規(guī)格型號(hào)及具體參數(shù) （浙江洞頭光電開關(guān)廠提供）附：各種型號(hào)尺寸西普公司的相關(guān)產(chǎn)品以CJS12糸列為例具體參數(shù)更多信息詳見西普其他接近開關(guān)一. 光電開關(guān)反射板型二.霍爾開關(guān)三.磁性開關(guān)更多信息詳見：西普接近開關(guān)傳感器應(yīng)用方向 人們大多會(huì)同意這樣的說法：傳感器技術(shù)的進(jìn)步一直是工廠自動(dòng)化發(fā)展的推動(dòng)力。有足夠的證據(jù)表明，離散制造行業(yè)的自動(dòng)化應(yīng)用已經(jīng)落后于過程控制行業(yè)。離散傳感技術(shù)的進(jìn)步，尤其是接近傳感器技術(shù)的進(jìn)步，將自

12、動(dòng)化技術(shù)擴(kuò)展到這些行業(yè)。 根據(jù)CONTROL ENGINEERING雜志和Reed Research Group近期舉行的一次控制工程師在線調(diào)查結(jié)果顯示，接近傳感器已經(jīng)在很多自動(dòng)化行業(yè)找到了應(yīng)用方向。在日常運(yùn)行時(shí)接近開關(guān)的主要應(yīng)用問題上，有36%的受訪工程師提到了連續(xù)與批處理。在所有的應(yīng)用當(dāng)中，離散制造占了29%，連續(xù)處理只占16.7%，公用工程應(yīng)用占7.2%。只有4.3%的受訪工程師選擇了批處理。其他的應(yīng)用方向占6.5%廣泛豐富的應(yīng)用類型廣泛豐富的應(yīng)用類型 接近傳感器的應(yīng)用范圍很廣，種類很多。如果不考慮行業(yè)類型因素，最常見的是機(jī)械類應(yīng)用。在所有的應(yīng)用里面，與機(jī)械應(yīng)用相關(guān)的占79.7%，是其他

13、應(yīng)用類型的兩倍還多，如液體裝填應(yīng)用占32.6%，包裹/裝箱應(yīng)用占31.2%，固體/粉末裝填應(yīng)用占26.1%，原材料處理占20.3%。此外還有一些應(yīng)用類別：合金（17.4%）、塑料產(chǎn)品制造（14.5%）、汽車（10.1%）、以及基于web的產(chǎn)品（4.3%）。 當(dāng)被問及應(yīng)用組成的問題時(shí)，ifm efector公司（）的位移動(dòng)傳感器產(chǎn)品經(jīng)理Ernie Maddox認(rèn)為這些數(shù)字都是準(zhǔn)確的，他說：“接近傳感器在連續(xù)性或批處理方面的應(yīng)用有限。在離散制造領(lǐng)域，傳感器被用于檢測機(jī)器位置和被制造的產(chǎn)品。接近傳感器在探測機(jī)器位置方面的應(yīng)用在過去的15年時(shí)間里增長迅猛。這種發(fā)展趨勢的主要?jiǎng)右蛟谟跈C(jī)器制作商從機(jī)械式開

14、關(guān)和繼電邏輯轉(zhuǎn)為使用接近傳感器和PLC。這種發(fā)展趨勢在很大程度上是水到渠成、自然而行的。 在產(chǎn)品檢測市場方面，應(yīng)用類型包括被加工部件在設(shè)備上的存在檢測、傳送帶上的部件計(jì)數(shù)、以及傳送線和機(jī)器加料口的“線滿/線空”檢測。在Maddox看來，這種趨勢“隨著制造商繼續(xù)安裝傳感器以提高生產(chǎn)率和提高被加工部件的質(zhì)量”而增長，而“誤差檢測和部件驗(yàn)證是現(xiàn)在的主流發(fā)展趨勢”。 惡劣的環(huán)境，堅(jiān)固的品質(zhì)惡劣的環(huán)境，堅(jiān)固的品質(zhì) 對于接近傳感器而言，腐蝕性環(huán)境、濕氣、與尖銳沉重的油性或磨損性部件發(fā)生的碰撞（甚至近距離交錯(cuò)）都是要面臨的嚴(yán)峻問題。Sick公司（）產(chǎn)品經(jīng)理Serdar Guvenc指出，堅(jiān)固性是至關(guān)重要的設(shè)

15、計(jì)特點(diǎn)，并且比過去顯得更為重要。Guvenc說：“Sick非?？粗貎r(jià)格和堅(jiān)固性。標(biāo)準(zhǔn)的電感傳感器價(jià)格因標(biāo)準(zhǔn)化的制造技術(shù)發(fā)展而下跌，但是，”他話鋒一轉(zhuǎn)：“食品、飲料和制藥行業(yè)的很多企業(yè)愿意為接近傳感器付出額外的費(fèi)用，使之能承受其應(yīng)用環(huán)境，并消除需要在生產(chǎn)運(yùn)行過程中替換傳感器（這會(huì)造成停機(jī)檢修）的可能性”。 更遠(yuǎn)距離的感應(yīng)技術(shù)、最有彈性的構(gòu) 造材料和技術(shù)、更好的電子技術(shù)/連技 術(shù)都被添加到接近傳感器上以提高其 總體的堅(jiān) 固性。但是，這些特性通 常只使用在高級傳感器里，價(jià)格比標(biāo) 準(zhǔn)的傳感器要高。在各種情況下，用 戶都需要將安裝成本和生產(chǎn)停機(jī)時(shí)間結(jié)合起來權(quán)衡考慮。大部分用戶都還沒有在設(shè)備網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下使用傳感器。然而，那些不在設(shè)備網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下使用傳感器的用戶使用了更多的帶有接口模塊的標(biāo)準(zhǔn)傳感器，數(shù)量超出了網(wǎng)絡(luò)環(huán)境用戶通常所使用的兩倍。在Omron Electronics公司（）的接近傳感器產(chǎn)品經(jīng)理Nazario Biala看來，這種趨勢還將保持下去，至少在短期內(nèi)不會(huì)有所改變。 Biala表示：“在這個(gè)2:1的比例能夠得到改變之前，有許多工作要做。首先，工業(yè)自動(dòng)化的用戶需要更好地認(rèn)識(shí)到系統(tǒng)和設(shè)備級別的網(wǎng)絡(luò)的好處。各種協(xié)會(huì)，比如ODVA（Open DeviceNet Vendor Association，開放的DeviceNet供應(yīng)商協(xié)會(huì)，），在這方面已經(jīng)做了很不錯(cuò)的工作