接近開關(guān)是一種無需與運動部件進行機械直接接觸而可以操作的位置開關(guān),當物體接近開關(guān)的感應(yīng)面到動作距離時,不需要機械接觸及施加任何壓力即可使開關(guān)動作,從而驅(qū)動直流電器或給計算機(plc)裝置提供控制指令。接近開關(guān)是種開關(guān)型傳感器(即無觸點開關(guān)),它既有行程開關(guān)、微動開關(guān)的特性,同時具有傳感性能,且動作可靠,性能穩(wěn)定,頻率響應(yīng)快,應(yīng)用壽命長,抗干擾能力強等、并具有防水、防震、耐腐蝕等特點。產(chǎn)品有電感式、電容式、霍爾式、交、直流型。 接近開關(guān)又稱無觸點接近開關(guān),是理想的電子開關(guān)量傳感器。當金屬檢測體接近開關(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,準確反應(yīng)出運動機構(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)整的方便性和對惡劣環(huán)境的適用能力,是一般機械式行程開關(guān)所不能相比的。它廣泛地應(yīng)用于機床、冶金、化工、輕紡和印刷等行業(yè)。在自動控制系統(tǒng)中可作為限位、計數(shù)、定位控制和自動保護環(huán)節(jié)等。 主要用途 接近開關(guān)在航空、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、車庫的自動門,自動熱風(fēng)機上都有應(yīng)用。在安全防盜方面,如資料檔案、財會、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)。 性能特點 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到控制開關(guān)通或斷的目的,這就是接近開關(guān)。 當有物體移向接近開關(guān),并接近到一定距離時,位移傳感器才有“感知”,開關(guān)才會動作。通常把這個距離叫“檢出距離”。但不同的接近開關(guān)檢出距離也不同。 有時被檢測驗物體是按一定的時間間隔,一個接一個地移向接近開關(guān),又一個一個地離開,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”。 種類 因為位移傳感器可以根據(jù)不同的原理和不同的方法做成,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)有以下幾種: 無源接近開關(guān) 這種開關(guān)不需要電源,通過磁力感應(yīng)控制開關(guān)的閉合狀態(tài)。當磁 或者鐵質(zhì)觸發(fā)器靠近開關(guān)磁場時,和開關(guān)內(nèi)部磁力作用控制閉合。特點:不需要電源,非接觸式,免維護,環(huán)保。 渦流式接近開關(guān) 這種開關(guān)有時也叫電感式接近開關(guān)。它是利用導(dǎo)電物體在接近這個能產(chǎn)生電磁場接近開關(guān)時,使物體內(nèi)部產(chǎn)生渦流。這個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,由此識別出有無導(dǎo)電物體移近,進而控制開關(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。 1.原理:由電感線圈和電容及晶體管組成振蕩器,并產(chǎn)生一個交變磁場,當有金屬物體接近這一磁場時就會在金屬物體內(nèi)產(chǎn)生渦流,從而導(dǎo)致振蕩停止,這種變化被后極放大處理后轉(zhuǎn)換成晶體管開關(guān)信號輸出。 2.特點:A、抗干擾性能好,開關(guān)頻率高,大于200HZ. B、只能感應(yīng)金屬 3.應(yīng)用在各種機械設(shè)備上作位置檢測、計數(shù)信號拾取等。 電容式接近開關(guān) 這種開關(guān)的測量通常是構(gòu)成電容器的一個極板,而另一個極板是開關(guān)的外殼。這個外殼在測量過程中通常是接地或與設(shè)備的機殼相連接。當有物體移向接近開關(guān)時,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,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。 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)。當磁性物件移近霍爾開關(guān)時,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,由此識別附近有磁性物體存在,進而控制開關(guān)的通或斷。這種接近開關(guān)的檢測對象必須是磁性物體。 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檢測頭內(nèi)。當有反光面(被檢測物體)接近時,光電器件接收到反射光后便在信號輸出,由此便可“感知”有物體接近。 其它型式 當觀察者或系統(tǒng)對波源的距離發(fā)生改變時,接近到的波的頻率會發(fā)生偏移,這種現(xiàn)象稱為多普勒效應(yīng)。聲納和雷達就是利用這個效應(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。當有物體移近時,接近開關(guān)接收到的反射信號會產(chǎn)生多普勒頻移,由此可以識別出有無物體接近。 主要功能 檢驗距離 檢測電梯、升降設(shè)備的停止、起動、通過位置;檢測車輛的位置,防止兩物體相撞檢測;檢測工作機械的設(shè)定位置,移動機器或部件的極限位置;檢測回轉(zhuǎn)體的停止位置,閥門的開或關(guān)位置。 尺寸控制 金屬板沖剪的尺寸控制裝置;自動選擇、鑒別金屬件長度;檢測自動裝卸時堆物高度;檢測物品的長、寬、高和體積。 檢測物體存在有否 檢測生產(chǎn)包裝線上有無產(chǎn)品包裝箱;檢測有無產(chǎn)品零件。 轉(zhuǎn)速與速度控制 控制傳送帶的速度;控制旋轉(zhuǎn)機械的轉(zhuǎn)速;與各種脈沖發(fā)生器一起控制轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)數(shù)。 計數(shù)及控制 檢測生產(chǎn)線上流過的產(chǎn)品數(shù);高速旋轉(zhuǎn)軸或盤的轉(zhuǎn)數(shù)計量;零部件計數(shù)。 檢測異常 檢測瓶蓋有無;產(chǎn)品合格與不合格判斷;檢測包裝盒內(nèi)的金屬制品缺乏與否;區(qū)分金屬與非金屬零件;產(chǎn)品有無標牌檢測;起重機危險區(qū)報警;安全扶梯自動啟停。 計量控制 產(chǎn)品或零件的自動計量;檢測計量器、儀表的指針范圍而控制數(shù)或流量;檢測浮標控制測面高度,流量;檢測不銹鋼桶中的鐵浮標;儀表量程上限或下限的控制;流量控制,水平面控制。 識別對象 根據(jù)載體上的碼識別是與非。 信息傳送 ASI(總線)連接設(shè)備上各個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。 結(jié)構(gòu)形式 接近開關(guān)按其外型形狀可分為圓柱型、方型、溝型、穿孔(貫通)型和分離型。園柱型比方型安裝方便,但其檢測特性相同,溝型的檢測部位是在槽內(nèi)側(cè),用于檢測通過槽內(nèi)的物體,貫通型在我國很少生產(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組裝成水位檢測裝置等。 接近開關(guān)接線圖 1)接近開關(guān)有兩線制和三線制之區(qū)別,三線制接近開關(guān)又分為NPN型和PNP型,它們的接線是不同的。請見下圖所示: 2)兩線制接近開關(guān)的接線比較簡單,接近開關(guān)與負載串聯(lián)后接到電源即可。 3)三線制接近開關(guān)的接線:紅(棕)線接電源正端;藍線接電源0V端;黃(黑)線為信號,應(yīng)接負載。負載的另一端是這樣接的:對于NPN型接近開關(guān),應(yīng)接到電源正端;對于PNP型接近開關(guān),則應(yīng)接到電源0V端。 4)接近開關(guān)的負載可以是信號燈、繼電器線圈或可編程控制器PLC的數(shù)字量輸入模塊。 5)需要特別注意接到PLC數(shù)字輸入模塊的三線制接近開關(guān)的型式選擇。PLC數(shù)字量輸入模塊一般可分為兩類:一類的公共輸入端為電源正極,電流從輸入模塊流出,此時,一定要選用NPN型接近開關(guān);另一類的公共輸入端為電源負極,電流流入輸入模塊,此時,一定要選用PNP型接近開關(guān)。千萬不要選錯了。 6)兩線制接近開關(guān)受工作條件的限制,導(dǎo)通時開關(guān)本身產(chǎn)生一定壓降,截止時又有一定的剩余電流流過,選用時應(yīng)予考慮。三線制接近開關(guān)雖多了一根線,但不受剩余電流之類不利因素的困擾,工作更為可靠。 7)有的廠商將接近開關(guān)的“常開”和“常閉”信號同時引出,或增加其它功能,此種情況,請按產(chǎn)品說明書具體接線。[1] 槽型光電開關(guān)接線 光電開關(guān)那個二極管是發(fā)光二極管,輸出則是光敏三極管,C就是集電極,E則是發(fā)射極。 一般三極管作開關(guān)使用時,通常都用集電極作輸出端。 一般接法:二極管為輸入端,E接地,C接負載,負載的另一端需要接正電源。這種接法適用范圍比較廣。 特殊接法:二極管為輸入端,C接電源正,E接負載,負載的另一端需要接地。這種接法只適用于負載等效電阻很小的時候(幾十歐姆以內(nèi)),如果負載等效電阻比較大,可能會引起開關(guān)三極管工作點不正常,導(dǎo)致開關(guān)工作不可靠。[1] 開關(guān)參數(shù) 如圖所示 Sensor Body Material / 本體材質(zhì) A.B.S Filling / 填充物 Epoxy Max Contact Rating / 大功率 10W Max Switching Voltage / 大開關(guān)電壓 100 VDC Max Switching Current / 大開關(guān)電流 0. Min Breakdown Voltage / 小崩潰電壓 220 VDC Max Carry Current / 大負載電流 1.0A Max Contact Resistance / 大接蝕電阻 100 mΩ Min Insulation Resistance / 小絕緣電阻 108 Ω Release Time / 感動時間 0.1 ms Max Operate Time / 釋放時間 0.4 ms Max 注意事項 在一般的工業(yè)生產(chǎn)場所,通常都選用渦流式接近開關(guān)和電容式接近開關(guān)。因為這兩種接近開關(guān)對環(huán)境的要求條件較低。 當被測對象是導(dǎo)電物體或可以固定在一塊金屬物上的物體時,一般都選用渦流式接近開關(guān),因為它的響應(yīng)頻率高、抗環(huán)境干擾性能好、應(yīng)用范圍廣、價格較低。 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)定性好。安裝時應(yīng)考慮環(huán)境因素的影響。 若被測物為導(dǎo)磁材料或者為了區(qū)別和它在一同運動的物體而把磁鋼埋在被測物體內(nèi)時,應(yīng)選用霍爾接近開關(guān) 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)工作時對被測對象幾乎無任何影響。因此,在要求較高的機上,在煙草機械上都被廣泛地使用。 在防盜系統(tǒng)中,自動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)。有時為了提高識別的可靠性,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、負載電流、響應(yīng)頻率、檢測距離等各項指標的要求。 選型檢測 選型 對于不同的材質(zhì)的檢測體和不同的檢測距離,應(yīng)選用不同類型的接近開關(guān),以使其在系統(tǒng)中具有高的性能價格比,為此在選型中應(yīng)遵循以下原則: 1.1.當檢測體為金屬材料時,應(yīng)選用高頻振蕩型接近開關(guān),該類型接近開關(guān)對鐵鎳、A3鋼類檢測體檢測靈敏。 對鋁、黃銅和不銹鋼類檢測體,其檢測靈敏度就低。 1.2.當檢測體為非金屬材料時,如;木材、紙張、塑料、玻璃和水等,應(yīng)選用電容型接近開關(guān)。 1.3.金屬體和非金屬要進行遠距離檢測和控制時,應(yīng)選用光電型接近開關(guān)或超聲波型接近開關(guān)。 1.4.對于檢測體為金屬時,若檢測靈敏度要求不高時,可選用價格低廉的磁性接近開關(guān)或霍爾式接近開關(guān)。 檢測 2.1.動作距離測定;當動作片由正面靠近接近開關(guān)的感應(yīng)面時,使接近開關(guān)動作的距離為接近開關(guān)的大動作距離,測得的數(shù)據(jù)應(yīng)在產(chǎn)品的參數(shù)范圍內(nèi)。 2.2.釋放距離的測定;當動作片由正面離開接近開關(guān)的感應(yīng)面,開關(guān)由動作轉(zhuǎn)為釋放時,測定動作片離開感應(yīng)面的大距離。 2.3.回差H的測定;大動作距離和釋放距離之差的值。 2.4.動作頻率測定;用調(diào)速電機帶動膠木圓盤,在圓盤上固定若干鋼片,調(diào)整開關(guān)感應(yīng)面和動作片間的距離,約為開關(guān)動作距離的80%左右,轉(zhuǎn)動圓盤,依次使動作片靠近接近開關(guān),在圓盤主軸上裝有測速裝置,開關(guān)輸出信號經(jīng)整形,接至數(shù)字頻率計。此時啟動電機,逐步提高轉(zhuǎn)速,在轉(zhuǎn)速與動作片的乘積與頻率計數(shù)相等的條件下,可由頻率計直接讀出開關(guān)的動作頻率。 2.5.重復(fù)精度測定;將動作片固定在量具上,由開關(guān)動作距離的120%以外,從開關(guān)感應(yīng)面正面靠近開關(guān)的動作區(qū),運動速度控制在0.1mm/s上。當開關(guān)動作時,讀出量具上的讀數(shù),然后退出動作區(qū),使開關(guān)斷開。如此重復(fù)10次,后計算10次測量值的大值和小值與10次平均值之差,差值大者為重復(fù)精度誤差. 常見型號 LIONPOWER接近開關(guān)介紹 一、SN04-N,SN04-P(應(yīng)用廣)1.型號含義:SN---表示方形,04---表示感應(yīng)距離4mm, N---表示輸出是NPN型,P---表示PNP型。 二、TL-Q5MC1/TLQM5B1。TL-Q5MC1為NPN型,TLQM5B1為PNP型。方形,感應(yīng)距離5mm. 三、PL-05N/PL-05P感應(yīng)距離5mm, PL-05N是NPN型,PL-05P是PNP型。 四、W-05N/W-05P扁形,上(側(cè))面感應(yīng),感應(yīng)距離5mm 五、LP-8N2C/LP-8P2C圓柱形,直徑8mm,感應(yīng)距離2mm. 六、LP-12N4C/LP-12P4C圓柱形,直徑12mm,感應(yīng)距離4mm 七、LP-18N8C/LP-18P8C圓柱形,直徑18mm,感應(yīng)距離8mm.以上是直流三線電感式接近開關(guān),供電為DC10~30v,均有NPN和PNP兩種輸出。標準導(dǎo)線長度是1.5米。負載能力:阻性負載≦100mA,感性負載≦50mA. 八、SN04-Y交流二線式方形接近開關(guān),感應(yīng)距離4mm,交流90~250V供電, 九、LP-12Y4C圓柱形交流二線式接近開關(guān),直徑12mm,感應(yīng)距離4mm,90~250vAC供電。 十、LP-18Y8C 圓柱形交流二線式接近開關(guān),直徑18mm,感應(yīng)距離8mm,90~250vAC供電。 十一、CP-18R8DN/CP-18R8DP 圓柱形電容式接近開關(guān),感應(yīng)距離8mm,可感應(yīng)非金屬。 接線說明 1.直流三線接近開關(guān)的三根線分別是:棕色線---電源正極 藍色線---電源負極 黑色線---輸出信號 2.交流二線型開關(guān):將負載和接近開關(guān)串聯(lián)后接在交流電源端。
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