傳感器及應(yīng)用電子教學(xué)課件接近開關(guān)

1、2022/8/3 接近開關(guān) 接近開關(guān)又稱無觸點(diǎn)行程開關(guān)。它能在一定的距離（幾毫米至幾十毫米）內(nèi)檢測(cè)有無物體靠近。當(dāng)物體與其接近到設(shè)定距離時(shí)，就可以發(fā)出“動(dòng)作”信號(hào)。 接近開關(guān)的核心部分是“感辨頭”，它對(duì)正在接近的物體有很高的感辨能力。 第1頁，共76頁。2022/8/3 模塊八 接近開關(guān)課題一 電渦流式接近開關(guān)課題二 電容式接近開關(guān)課題三 霍爾式接近開關(guān)課題四 光電式接近開關(guān)第2頁，共76頁。2022/8/3 常用的接近開關(guān)分類 常用的接近開關(guān)有電渦流式（俗稱電感接近開關(guān)，以下僅以電感接近開關(guān)稱呼之）、電容式、磁性干簧開關(guān)、霍爾式、光電式、微波式 、超聲波式等。 第3頁，共76頁。2022/8

2、/3任務(wù)導(dǎo)入 在機(jī)械加工自動(dòng)生產(chǎn)線上，常常使用接近開關(guān)進(jìn)行工件的加工定位。 課題一 電渦流式接近開關(guān) 第4頁，共76頁。2022/8/3 當(dāng)傳送機(jī)構(gòu)將待加工的金屬工件運(yùn)送到靠近減速接近開關(guān)的位置時(shí)，該接近開關(guān)發(fā)出減速信號(hào)，傳送機(jī)構(gòu)減速，以提高定位精度。當(dāng)金屬工件到達(dá)定位接近開關(guān)面前時(shí)，定位接近開關(guān)發(fā)出“動(dòng)作信號(hào)，使傳送機(jī)構(gòu)停止運(yùn)行。緊接著，加工刀具對(duì)工件進(jìn)行機(jī)械加工。 在以上應(yīng)用中，我們可以使用電渦流接近開關(guān)來進(jìn)行工件的定位與計(jì)數(shù)，那么電渦流接近開關(guān)工作原理是什么？其結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)如何？這就是我們本課題的任務(wù)目標(biāo)。 第5頁，共76頁。2022/8/3 知識(shí)點(diǎn)電渦流式接近開關(guān)的工作原理電渦流式接近開

3、關(guān)的性能特點(diǎn)及其適用場(chǎng)合 技能點(diǎn)掌握電渦流式接近開關(guān)的使用、測(cè)量方法第6頁，共76頁。2022/8/3一、接近開關(guān) 相關(guān)知識(shí)第7頁，共76頁。2022/8/3接近開關(guān)外形 第8頁，共76頁。2022/8/3接近開關(guān)外形（續(xù)） 第9頁，共76頁。2022/8/3 二、接近開關(guān)的特點(diǎn) 接近開關(guān)與被測(cè)物不接觸、不會(huì)產(chǎn)生機(jī)械磨損和疲勞損傷、工作壽命長(zhǎng)、響應(yīng)快、無觸點(diǎn)、無火花、無噪聲、防潮、防塵、防爆性能較好、輸出信號(hào)負(fù)載能力強(qiáng)、體積小、安裝、調(diào)整方便。 缺點(diǎn)是觸點(diǎn)容量較小、輸出短路時(shí)易燒毀。 第10頁，共76頁。2022/8/3三、電渦流接近開關(guān)的工作原理 電渦流式接近開關(guān)俗稱電感接近開關(guān)。它由LC高

4、頻振蕩器和放大電路組成，利用金屬物體在接近這個(gè)能產(chǎn)生交變電磁場(chǎng)的電感線圈時(shí)，使物體內(nèi)部產(chǎn)生電渦流。電渦流反作用于接近開關(guān)，內(nèi)部電路的參數(shù)發(fā)生變化，由此識(shí)別出有無金屬物體接近。這種接近開關(guān)所能檢測(cè)的物體必須是導(dǎo)電性能良好的金屬物體。第11頁，共76頁。 輸出電壓U01送至比較器，與基準(zhǔn)電壓 UR作比較。當(dāng)U01UR時(shí)，比較器翻轉(zhuǎn)，輸出高電平，報(bào)警器報(bào)警(LED閃亮)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作(傳送機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn))。2022/8/3 當(dāng)金屬體靠近電渦流探頭線圈時(shí)，LC諧振頻率改變，經(jīng)檢波后，電渦流式接近開關(guān)輸出電壓U01也越來越低。第12頁，共76頁。2022/8/3四、電渦流式接近開關(guān)特性 電渦流線圈的阻抗

5、變化與金屬導(dǎo)體的電導(dǎo)率、磁導(dǎo)率等有關(guān)。對(duì)于非磁性材料，被測(cè)體的電導(dǎo)率越高，則靈敏度越高；被測(cè)體是磁性材料時(shí)，其磁導(dǎo)率將影響電渦流線圈的感抗。磁滯損耗較大時(shí)，其靈敏度通常較高。第13頁，共76頁。2022/8/3五、電渦流式接近開關(guān)的安裝方式 電渦流接近開關(guān)的安裝方式分齊平式和非齊平式。第14頁，共76頁。2022/8/3 齊平式（又稱埋入型）的接近開關(guān)表面可與被安裝的金屬物件形成同一表面，不易被碰壞，但靈敏度較低； 非齊平式（非埋入安裝型）的接近開關(guān)則需要把感應(yīng)頭露出一定高度，否則將降低靈敏度。第15頁，共76頁。2022/8/3六、接近開關(guān)的主要性能指標(biāo) 額定動(dòng)作距離、工作距離、動(dòng)作滯差、重

6、復(fù)定位精度（重復(fù)性）、動(dòng)作頻率、響應(yīng)時(shí)間等。 第16頁，共76頁。2022/8/3 1.動(dòng)作（檢測(cè)）距離: 動(dòng)作距離是指檢測(cè)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(cè)得的基準(zhǔn)位置到檢測(cè)面的空間距離。額定動(dòng)作距離是指接近開關(guān)動(dòng)作距離的標(biāo)稱值。 2.設(shè)定距離：指接近開關(guān)在實(shí)際工作中的整定距離，一般為額定動(dòng)作距離的0.8倍。被測(cè)物與接近開關(guān)之間的安裝距離一般等于額定動(dòng)作距離，以保證工作可靠。安裝后還須通過調(diào)試，然后緊固。 3.復(fù)位距離：接近開關(guān)動(dòng)作后，又再次復(fù)位時(shí)的與被測(cè)物的距離，它略大于動(dòng)作距離。 4.回差值: 動(dòng)作距離與復(fù)位距離之間的絕對(duì)值。回差值越大，對(duì)外界的干擾以及被

7、測(cè)物的抖動(dòng)等的抗干擾能力就越強(qiáng)。第17頁，共76頁。2022/8/3接近開關(guān)的檢測(cè)距離與回差第18頁，共76頁。2022/8/3 響應(yīng)頻率f ：按規(guī)定，在1秒的時(shí)間間隔內(nèi)， 接近開關(guān)動(dòng)作循環(huán)的最大次數(shù)，重復(fù)頻率大于該值時(shí)，接近開關(guān)無反應(yīng)。 響應(yīng)時(shí)間t ：接近開關(guān)檢測(cè)到物體時(shí)刻到接近開關(guān)出現(xiàn)電平狀態(tài)翻轉(zhuǎn)的時(shí)間之差。 可用公式換算： t=1/ f第19頁，共76頁。2022/8/3響應(yīng)頻率及響應(yīng)時(shí)間示意圖第20頁，共76頁。2022/8/3 輸出狀態(tài)：常開/常閉型接近開關(guān) 當(dāng)無檢測(cè)物體時(shí)，對(duì)常開型接近開關(guān)而言，由于接近開關(guān)內(nèi)部的輸出三極管截止，所接的負(fù)載不工作（失電）；當(dāng)檢測(cè)到物體時(shí)，內(nèi)部的輸出級(jí)

8、三極管導(dǎo)通，負(fù)載得電工作。 對(duì)常閉型接近開關(guān)而言，當(dāng)未檢測(cè)到物體時(shí)，三極管反而處于導(dǎo)通狀態(tài)，負(fù)載得電工作；反之則負(fù)載失電。第21頁，共76頁。2022/8/3 常用的輸出形式有： 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（帶繼電器） 等幾種，讀者可查閱以下有關(guān)資料。第22頁，共76頁。2022/8/3輸出形式（14）負(fù)載負(fù)載第23頁，共76頁。2022/8/3輸出形式（58）負(fù)載負(fù)載負(fù)載第24頁，共76頁。2022/8/3 導(dǎo)通壓降：接近開關(guān)在導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，開關(guān)內(nèi)部的輸出三極管集電極與發(fā)射極之間的電壓降。一般情況下，導(dǎo)通壓

9、降約為0.3V。第25頁，共76頁。2022/8/3接近開關(guān)的接線方法舉例以NPN、常開型為例來說明接線方法 OUT端與GND端的壓降Uces約為0.3V，流過KA的電流IKA=（VCC-0. 3）/RKA。若IKA大于KA的額定吸合電流，則KA能夠可靠吸合。第26頁，共76頁。2022/8/3 請(qǐng)按接線圖將各元件正確地連接起來。第27頁，共76頁。2022/8/3接近開關(guān)使用注意事項(xiàng)1.請(qǐng)勿將電感接近開關(guān)置于0.02T以上的磁場(chǎng)環(huán)境下使用，以免造成誤動(dòng)作。2.為了保證不損壞接近開關(guān)，請(qǐng)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。3.為了使接近開關(guān)長(zhǎng)期穩(wěn)定工作，請(qǐng)務(wù)必進(jìn)行定期的維護(hù)

10、，包括被檢測(cè)物體和接近開關(guān)的安裝位置是否有移動(dòng)或松動(dòng)，接線和連接部位是否接觸不良等。4.DC二線制接近開關(guān)具有0.51mA的靜態(tài)泄漏電流，在一些對(duì)泄漏電流要求較高的場(chǎng)合下，可改用DC三線制接近開關(guān)。5.直流型接近開關(guān)使用電感性負(fù)載時(shí)，務(wù)必在負(fù)載兩端并聯(lián)續(xù)流二極管，以免損壞接近開關(guān)的輸出級(jí) 第28頁，共76頁。任務(wù)實(shí)施 工件經(jīng)過減速接近開關(guān)，傳送帶減速，經(jīng)過定位接近開關(guān)時(shí)，傳送帶停止，進(jìn)行加工。還可將減速接近開關(guān)的信號(hào)接到計(jì)數(shù)器輸入端，當(dāng)金屬工件從接近開關(guān)面前經(jīng)過時(shí)，接近開關(guān)動(dòng)作一次，輸出一個(gè)計(jì)數(shù)脈沖，計(jì)數(shù)器加1。2022/8/31一加工機(jī)床2一刀具3一工件(導(dǎo)電體) 4一加工位置 5一減速接近

11、開關(guān)6一定位接近開關(guān)7一傳送機(jī)構(gòu) 8一計(jì)數(shù)器第29頁，共76頁。2022/8/3課題二 電容式接近開關(guān)任務(wù)導(dǎo)入 封閉式糧倉為了保證糧食的品質(zhì)，必須經(jīng)常倒庫。在向糧倉裝入糧食我們必須控制其上限，需要安裝限位報(bào)警系統(tǒng)。第30頁，共76頁。2022/8/3 糧食屬于非導(dǎo)電介質(zhì)，測(cè)量糧食的物位，可以選擇電容式接近開關(guān)進(jìn)行物位測(cè)量并報(bào)警。 電容式接近開關(guān)的工作原理是什么？其結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)如何？這就是我們本課題的任務(wù)目標(biāo)。第31頁，共76頁。2022/8/3 知識(shí)點(diǎn)了解電容式接近開關(guān)的工作原理了解電容式接近開關(guān)的性能特點(diǎn)及其適用場(chǎng)合 技能點(diǎn)掌握電容式接近開關(guān)的使用、測(cè)量方法第32頁，共76頁。一、電容式接近開

12、關(guān)的結(jié)構(gòu)及工作原理電容式接近開關(guān) 圓柱形電容式接近開關(guān)結(jié)構(gòu)示意圖 電容式接近開關(guān)的核心是以單個(gè)極板作為檢測(cè)端的電容器，檢測(cè)極板設(shè)置在接近開關(guān)的最前端。測(cè)量轉(zhuǎn)換電路安裝在接近開關(guān)殼體內(nèi)，并用介質(zhì)損耗很小的環(huán)氧樹脂充填、灌封。第33頁，共76頁。電容式接近開關(guān)原理框圖 當(dāng)沒有物體靠近檢測(cè)極時(shí)，檢測(cè)板與大地的容量C非常小，它與電感L構(gòu)成高品質(zhì)因數(shù)的LC振蕩電路:Q（CR）。 當(dāng)被檢測(cè)物體為地電位的導(dǎo)電體(例如與大地有很大分布電容的人體、液體等)時(shí)，檢測(cè)極板對(duì)地電容C增大，LC振蕩電路的Q值下降，導(dǎo)致振蕩器停振。第34頁，共76頁。2022/8/3 當(dāng)被檢測(cè)物體不接地或絕緣被測(cè)物接近檢測(cè)極板時(shí)，由于檢

13、測(cè)極板上施加有高頻電壓，在它附近產(chǎn)生交變電場(chǎng)，被檢測(cè)物體就會(huì)受到靜電感應(yīng)，而產(chǎn)生極化現(xiàn)象，正負(fù)電荷分離，使檢測(cè)極板的對(duì)地等效電容量增大，從而使LC振蕩電路的Q值降低。 對(duì)介質(zhì)損耗較大的介質(zhì)(例如各種含水有機(jī)物)而言，它在高頻交變極化過程中是需要消耗一定能量的(轉(zhuǎn)為熱量)，該能量由LC振蕩電路提供，必然使LC振蕩電路的Q值進(jìn)一步降低。當(dāng)被測(cè)物體靠近到一定距離時(shí)，振蕩器的Q值低到無法維持振蕩而停振。根據(jù)輸出電壓U。的大小，可大致判定被測(cè)體接近的程度。第35頁，共76頁。2022/8/3二 、電容式接近開關(guān)特性 1一地電位導(dǎo)電物體2一非接地導(dǎo)電物體3一含水有機(jī)物 動(dòng)作距離與被檢測(cè)物體的材料、性質(zhì)及尺

14、寸的關(guān)系 電容式接近開關(guān)的檢測(cè)距離與被測(cè)物體的材料性質(zhì)有很大關(guān)系：當(dāng)被測(cè)物是接地導(dǎo)體靈敏度最高；當(dāng)被測(cè)物為絕緣體時(shí)，必須依靠極化原理來使LC振蕩電路的Q值降低，靈敏度較差；當(dāng)被測(cè)物為玻璃、陶瓷及塑料等介質(zhì)損耗很小的物體，它的靈敏度就極低。第36頁，共76頁。2022/8/3 電容式接近開關(guān)使用時(shí)必須遠(yuǎn)離金屬物體，即使是絕緣體對(duì)它也有一定的影響。它對(duì)高頻電場(chǎng)也十分敏感，因此兩只電容式接近開關(guān)也不能靠得太近，以免相互影響。 對(duì)金屬物體而言，不必使用易受干擾的電容式接近開關(guān)，而應(yīng)選擇電感式接近開關(guān)。因此只有在測(cè)量絕緣介質(zhì)時(shí)才應(yīng)選擇電容式接近開關(guān)。第37頁，共76頁。2022/8/3三、電容式接近開關(guān)

15、的安裝標(biāo)號(hào)安裝距離說明S11Sn檢測(cè)面與支架的間距S23Sn檢測(cè)面與背景的間距S35Sn并列安裝間距S43Sn檢測(cè)面與側(cè)壁的間距電容式接近開關(guān)的安裝 電容式接近開關(guān)的安裝標(biāo)注及含義 第38頁，共76頁。2022/8/3四、電容式接近開關(guān)使用注意事項(xiàng) 1.電容式接近開關(guān)理論上可以檢測(cè)任何物體，當(dāng)檢測(cè)過高介電常數(shù)物體時(shí)，檢測(cè)距離要明顯減小，這時(shí)即使增加靈敏度也起不到效果。 2.電容式接近開關(guān)的接通時(shí)間為50ms，所以在用戶產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中，當(dāng)負(fù)載和接近開關(guān)采用不同電源時(shí)，務(wù)必先接通接近開關(guān)的電源。 3.當(dāng)使用感性負(fù)載（如燈、發(fā)動(dòng)機(jī)等）時(shí)，其瞬態(tài)沖擊電流較大，在這種情況下，應(yīng)經(jīng)過交流繼電器作為負(fù)載來轉(zhuǎn)換

16、使用 4.請(qǐng)勿將接近開關(guān)置于200Gauss以上的直流磁場(chǎng)環(huán)境下使用，以免造成誤動(dòng)作。 第39頁，共76頁。2022/8/3 5.DC二線的接近開關(guān)具有0.5-1mA的靜態(tài)泄漏電流，在和一些對(duì)DC二線接近開關(guān)泄漏電流要求較高的場(chǎng)合下盡量使用DC三線的接近開關(guān)。 6.避免接近開關(guān)在化學(xué)溶劑，特別是在強(qiáng)酸，強(qiáng)堿的環(huán)境下使用。 7.為了保證意外性發(fā)生，請(qǐng)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(guān)長(zhǎng)期穩(wěn)定工作，由于其受潮濕、灰塵等因素的影響比較大，請(qǐng)務(wù)必進(jìn)行定期的維護(hù)，包括檢測(cè)物體和接近開關(guān)的安裝位置是否有移動(dòng)或松動(dòng)，接線和連接部位是否接觸不良，是否有粉塵粘附。

17、第40頁，共76頁。 任務(wù)實(shí)施2022/8/3 在測(cè)量絕緣介質(zhì)時(shí)應(yīng)選擇電容式接近開關(guān)，因此糧倉中糧食的位置可以選用電容式接近開關(guān)來測(cè)量谷物高度（物位）。1一糧倉外壁2一輸送管道3一糧食4一電容式接近開關(guān)5一糧食界面第41頁，共76頁。2022/8/3任務(wù)導(dǎo)入 汽車用速度及里程儀表中速度傳感器是十分重要的部件。在汽車行駛過程中，控制器不斷接收來自車速傳感器的脈沖信號(hào)并進(jìn)行處理，得到車輛瞬時(shí)速度并累計(jì)行駛路程。課題三 霍爾式接近開關(guān)第42頁，共76頁。2022/8/3 在這個(gè)系統(tǒng)中，常用霍爾式接近開關(guān)傳感器作為車輪轉(zhuǎn)速傳感器，是汽車行駛過程中的實(shí)時(shí)速度采集器。 霍爾式接近開關(guān)的工作原理是什么？其結(jié)

18、構(gòu)、特點(diǎn)如何？這就是我們本課題的任務(wù)目標(biāo)。第43頁，共76頁。2022/8/3 知識(shí)點(diǎn)了解霍爾式接近開關(guān)的工作原理了解霍爾式接近開關(guān)的性能特點(diǎn)及其適用場(chǎng)合 技能點(diǎn)掌握霍爾式接近開關(guān)開關(guān)的使用、測(cè)量方法第44頁，共76頁。2022/8/3 一、霍爾式接近開關(guān)工作原理 霍爾式接近開關(guān)是利用霍爾效應(yīng)制成的，必須在磁場(chǎng)中工作。 霍爾元件霍爾接近開關(guān)第45頁，共76頁。2022/8/3 金屬或半導(dǎo)體薄片兩端通以控制電流I ，在與薄片方向上施加磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場(chǎng)，那么在垂直于電流和磁場(chǎng)方向的薄片的另兩側(cè)會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)UH , UH的大小正比于控制電流 I和磁感應(yīng)強(qiáng)度 B,這一現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)，利用霍爾效應(yīng)

19、制成的傳感元件稱霍爾傳感器。 其中一磁場(chǎng)方向與元件平面所成的角度 第46頁，共76頁。2022/8/3 當(dāng)控制電流的方向或磁場(chǎng)方向改變時(shí)，輸出電勢(shì)的方向也將改變，若電流和磁場(chǎng)同時(shí)改變方向時(shí)，霍爾電勢(shì)方向不變。 霍爾效應(yīng)的靈敏度高低與外加磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度成正比的關(guān)系。利用集成封裝和組裝工藝，它可方便的把磁輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換成實(shí)際應(yīng)用中的電信號(hào)，同時(shí)又具備工業(yè)場(chǎng)合實(shí)際應(yīng)用易操作和可靠性的要求。第47頁，共76頁。2022/8/3二、霍爾器件的特性參數(shù) 1.輸入電阻Ri 霍爾元件輸入激勵(lì)電流端得直流電阻稱為輸入電阻。它的數(shù)值從幾十歐到幾百歐。溫度升高，輸入電阻變小，從而使輸入電流變大，最終引起霍爾電勢(shì)的變

20、化。為了減少這種影響，最好采用恒流源供電。 2.輸出電阻R。 兩個(gè)霍爾電動(dòng)勢(shì) 輸出端之間的電阻稱為輸出電阻。它的數(shù)值與輸入電阻同一數(shù)量級(jí)。 3.最大激勵(lì)電流Im 由于霍爾電動(dòng)勢(shì)隨激勵(lì)電流增大而增大，所以在應(yīng)用中希望選用較大的激勵(lì)電流。但激勵(lì)電流越大，霍爾元件的功耗增大，元件溫度上升，引起溫度誤差。 第48頁，共76頁。2022/8/3 4.靈敏度KH 霍爾元件的靈敏度KH =EH/(IB)，它的單位是mV/(mAT）。 5.最大磁感應(yīng)強(qiáng)度BH 磁感應(yīng)強(qiáng)度超過BH時(shí)，霍爾電動(dòng)勢(shì)的非線性誤差將明顯增大。 BH的數(shù)值一般小于零點(diǎn)幾特斯拉（1T=104Gs）。 6.不等位電勢(shì) 在額定激勵(lì)電流下，當(dāng)外加

21、磁場(chǎng)為零時(shí)，霍爾輸出端的電壓輸出不為零，此時(shí)的輸出電壓稱為不等位電勢(shì)。一般可通過電路來補(bǔ)償不等位電勢(shì)。 7.霍爾電動(dòng)勢(shì)溫度系數(shù) 霍爾電動(dòng)勢(shì)的輸出會(huì)隨溫度變化而變化，它與霍爾元件的材料有關(guān)，一般約為0.1%/。 第49頁，共76頁。2022/8/3三、霍爾式接近開關(guān)與外電路的接口 霍爾開關(guān)電路的輸出級(jí)一般是一個(gè)集電極開路的NPN晶體管，其使用規(guī)則和任何一種相似的NPN開關(guān)管相同。因此必須外接一個(gè)電阻器來限制流過管子的電流，使它不超過最大允許值（一般為20mA），以免損壞輸出管。 第50頁，共76頁。2022/8/3 以發(fā)光二極管的接口為例：對(duì)負(fù)載電阻器的選擇作一計(jì)算。發(fā)光二極管的正向壓降VLED

22、=1.4V，當(dāng)電源電壓VCC=12V時(shí)，所需的負(fù)載電阻器的阻值 和這個(gè)阻值最接近的標(biāo)準(zhǔn)電阻為560，因此，可取560的電阻器作為負(fù)載電阻器。 第51頁，共76頁。2022/8/3霍爾式接近開關(guān)的內(nèi)部原理圖 四、霍爾式集成電路霍爾式集成電路 集成霍爾傳感器是利用硅集成電路工藝將霍爾元件和測(cè)量線路集成在一起的。它取消了傳感器和測(cè)量電路之間的界限，實(shí)現(xiàn)了材料、元件、電路三位一體。集成霍爾傳感器與分立相比，減少了焊點(diǎn)，顯著地提高了可靠性。集成霍爾傳感器可以分為開關(guān)型集成霍爾傳感器和線性集成霍爾傳感器。第52頁，共76頁?；魻栭_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BH）時(shí)，霍爾開

23、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。2022/8/3霍爾式接近開關(guān)輸入/輸出的轉(zhuǎn)移特性 第53頁，共76頁。2022/8/3五、 霍爾式接近開關(guān)的安裝方式 為保證霍爾器件，尤其是霍爾開關(guān)器件的可靠工作，在應(yīng)用中要考慮有效工作氣隙的長(zhǎng)度。在計(jì)算總有效工作氣隙時(shí)，應(yīng)從霍爾片表面算起。工作磁體和霍爾器件間的運(yùn)動(dòng)方式有： (a)對(duì)移；(b)側(cè)移；(c)旋轉(zhuǎn)；(d)遮斷 第54頁，共76頁。2022/8/3六、霍爾式接近開關(guān)使用注意事項(xiàng) 1.過高的電壓會(huì)引起內(nèi)部霍爾元器件溫升而變的不穩(wěn)定，而過低的電壓容易讓外界的溫度變化影響磁場(chǎng)強(qiáng)度特性，從而引起電路誤動(dòng)作。

24、2.當(dāng)使用霍爾開關(guān)驅(qū)動(dòng)感性負(fù)載時(shí)，請(qǐng)?jiān)谪?fù)載兩端并入續(xù)流二極管，否則會(huì)因感性負(fù)載長(zhǎng)期動(dòng)作時(shí)的瞬態(tài)高壓脈沖影響霍爾開關(guān)的使用壽命。 3.采用不同的磁性磁鐵，檢測(cè)距離有所不同，建議采用磁鐵直徑和產(chǎn)品檢測(cè)直徑相等。 4.為了避免意外性發(fā)生，請(qǐng)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。第55頁，共76頁。2022/8/3 汽車用霍爾轉(zhuǎn)速計(jì)是在霍爾式接近開關(guān)線性電路背面偏置一個(gè)永磁體。可以檢測(cè)鐵磁物體的缺口進(jìn)行計(jì)數(shù)，也可以檢測(cè)齒輪的齒計(jì)數(shù)?；魻栐妮敵鐾ㄟ^檢測(cè)電路可以測(cè)出齒輪的轉(zhuǎn)速。 用霍爾線性電路檢測(cè)鐵磁物體 用霍爾線性電路檢測(cè)齒口的線路 任務(wù)實(shí)施第56頁，共76頁。2022/8/3第5

25、7頁，共76頁。2022/8/3課題四 光電式接近開關(guān)任務(wù)導(dǎo)入利用光電開關(guān)可以制成產(chǎn)品計(jì)數(shù)器，廣泛應(yīng)用于自動(dòng)化生產(chǎn)線的產(chǎn)品計(jì)數(shù)。具有非接觸、安全可靠的特點(diǎn)。光電式接近開關(guān)的工作原理是什么？其結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)如何？這就是我們本課題的任務(wù)目標(biāo) 。第58頁，共76頁。2022/8/3 知識(shí)點(diǎn)了解光電式接近開關(guān)的工作原理 了解光電式接近開關(guān)的性能特點(diǎn)及其適用場(chǎng)合 技能點(diǎn)掌握光電式接近開關(guān)開關(guān)的使用、測(cè)量方法第59頁，共76頁。2022/8/3一、光電接近開關(guān)的工作原理 光電式接近開是把發(fā)射端和接收端之間光的強(qiáng)弱變化轉(zhuǎn)化為電流的變化以達(dá)到探測(cè)的目的它可以在許多場(chǎng)合得到應(yīng)用。第60頁，共76頁。2022/8/3

26、第61頁，共76頁。2022/8/3 光電開關(guān)又稱為無接觸檢測(cè)和控制開關(guān)。它是利用物質(zhì)對(duì)光束的遮蔽、吸收或反射等作用，對(duì)物體的位置、形狀、標(biāo)志、符號(hào)等進(jìn)行檢測(cè)。 光電開關(guān)是一種新興的控制開關(guān)。在光電開關(guān)中最重要的是光電器件，是把光照強(qiáng)弱的變化轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的傳感元件。光電器件主要有發(fā)光二極管、光敏電阻、光電晶體管、光電藕合器等，它們構(gòu)成了光電開關(guān)的傳感系統(tǒng)。第62頁，共76頁。2022/8/3 光電式接近開關(guān)所檢測(cè)物體不限于金屬，所有能反射光線的物體均可被檢測(cè)。 光電開關(guān)將輸入電流在發(fā)射器上轉(zhuǎn)換為光信號(hào)發(fā)射出去，接收器再根據(jù)接收到的光線的強(qiáng)弱或有無對(duì)目標(biāo)物體進(jìn)行探測(cè)。 光發(fā)射器件主要是光發(fā)二極管

27、，可以是發(fā)射紅外線、紫外線、激光等。光接收器件主要是光敏感元件，包括光敏電阻、光敏二極管、光敏三極管、光電池等。 第63頁，共76頁。2022/8/3光敏電阻 光電池 光敏二極管 光敏三極管光發(fā)射器件電路符號(hào)第64頁，共76頁。2022/8/3二、光電式接近開關(guān)的分類1.漫反射式光電開關(guān) 漫反射光電開關(guān)是一種集發(fā)射器和接收器于一體的傳感器。當(dāng)有被檢測(cè)物體經(jīng)過時(shí)，將光電開關(guān)發(fā)射器發(fā)射的足夠量的光線反射到接收器，于是光電開關(guān)就產(chǎn)生了開關(guān)信號(hào)。漫反射光電開關(guān)檢測(cè) 引起理想漫反射的光度分布 第65頁，共76頁。2022/8/3 2.鏡反射式光電開關(guān) 鏡反射式光電開關(guān)亦是集發(fā)射器與接收器于一體。光電開關(guān)

28、發(fā)射器發(fā)出的光線經(jīng)過專用反射鏡，反射回接收器，當(dāng)被檢測(cè)物體經(jīng)過且完全阻斷光線時(shí)，光電開關(guān)就產(chǎn)生了檢測(cè)開關(guān)信號(hào)。 鏡反射式光電開關(guān)檢測(cè) 第66頁，共76頁。2022/8/33.對(duì)射式光電開關(guān) 對(duì)射式光電開關(guān)包含在結(jié)構(gòu)上相互分離，光軸相對(duì)放置的發(fā)射器和接收器。發(fā)射器發(fā)出的光線直接進(jìn)入接收器。當(dāng)被檢測(cè)物體經(jīng)過發(fā)射器和接收器之間且阻斷光線時(shí)，光電開關(guān)就產(chǎn)生了開關(guān)信號(hào)。當(dāng)檢測(cè)物體是不透明時(shí)，對(duì)射式光電開關(guān)是最可靠的檢測(cè)模式。 對(duì)射式光電開關(guān)檢測(cè)第67頁，共76頁。2022/8/34.槽式光電開關(guān) 槽式光電開關(guān)通常是標(biāo)準(zhǔn)的U字型結(jié)構(gòu)。發(fā)射器和接收器分別位于U型槽的兩邊，并形成一光軸，當(dāng)被檢測(cè)物體經(jīng)過U型槽

29、且阻斷光軸時(shí)，光電開關(guān)就產(chǎn)生了檢測(cè)到的開關(guān)量信號(hào)。槽式光電開關(guān)比較安全可靠的適合檢測(cè)高速變化，分辨透明與半透明物體。 槽式光電開關(guān)檢測(cè)第68頁，共76頁。2022/8/35.光纖式光電開關(guān) 光纖式光電開關(guān)采用塑料或玻璃光纖傳感器來引導(dǎo)光線，以實(shí)現(xiàn)被檢測(cè)物體不在相近區(qū)域的檢測(cè)。通常光纖傳感器分為對(duì)射式和漫反射式。 光纖式光電開關(guān)檢測(cè) 第69頁，共76頁。2022/8/3三、 光電開關(guān)的安裝、平行安裝、相對(duì)安裝、埋入式安裝、非埋入式安裝 光電開關(guān)可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境進(jìn)行安裝。產(chǎn)品的測(cè)量精度與安裝是否恰當(dāng)有很大關(guān)系。第70頁，共76頁。2022/8/3 1.光在發(fā)射時(shí)會(huì)有發(fā)散現(xiàn)象，即有一個(gè)指向角，檢測(cè)物或接收器在一定范圍內(nèi)都會(huì)接受到光，在安裝時(shí)，要注意該項(xiàng)指標(biāo)，避免產(chǎn)生測(cè)量誤差。、漫反射式光電開關(guān)、鏡反射式光電開關(guān)、對(duì)射式光電開關(guān)第71頁，共76頁。2022/8/3 2. 漫反射式光電開關(guān)發(fā)出的光線，需要被檢測(cè)物表面將足夠的光線反射回漫反射開關(guān)的接受器，所以檢測(cè)距離和被檢測(cè)物體的表面