接近式开关原理

1、5.1 接近式开关接近式开关 各种接近开关的工作原理各种接近开关的工作原理（1） 电感型接近开关的工作原理电感型接近开关的工作原理 电感式接近传感器由高频振荡、检波、放大、触发及输出电路等组成。振荡器在传感器检测面产生一个交变电磁场，当金属物体接近传感器检测面时，金属中产生的涡流吸收了振荡器的能量，使振荡减弱以至停振。振荡器的振荡及停振这二种状态，转换为电信号通过整形放大转换成二进制的开关信号，经功率放大后输出。见图12-6所示。振荡电路振 幅 检测电路输 出 电路触发物图12-6 电感型接近开关的工作原理（2）电容型接近开关的工作原理）电容型接近开关的工作原理 电容式传感器的感应面由两个同轴

2、金属电极构成，很象“打开的”电容器电极，该两个电极构成一个电容，串接在RC振荡回路内。如图12-7、图12-8所示，其中辅助电极C是可移动的，为感应目标。图12-7 电容型接近开关的工作原理图12-8 电容型检测原理 电源接通时，RC振荡器不振荡，当一目标朝着电容器的电极靠近时，电容器的容量增加，振荡器开始振荡。通过后级电路的处理，将振荡和不振荡两种信号转换成开关信号，从而起到了检测有无物体存在的目的。 （3）霍尔型接近开关的工作原理）霍尔型接近开关的工作原理 霍尔接近开关是一种由霍尔传感器、检波放大器和输出驱动电路三部分组成的磁感应开关，接通电源后，开关的感应面等待磁场感应，当磁性物体接近此

3、表面时，霍尔传感器将输出感应信号，由电路处理后，转换成二进制的开关方式输出，从而起到无接触检测物体的作用。本开关适用于行程控制、转速检测等场合。H检波放大输出电路磁性材料图12-9霍尔型接近开关的工作原理（4）光电型接近开关的工作原理）光电型接近开关的工作原理 光电开关是通过把光强度的变化转换成电信号的变化来实现控制的。 光电传感器在一般情况下，有三部分构成，它们分为：发送器，接收器和检测电路。 发送器对准目标发射光束，发射的光束一般来源于半导体光源，发光二极管（LED）和激光二极管。光束不间断地发射，或者改变脉冲宽度。接收器有光电二极管或光电三极管组成。在接收器的前面，装有光学元件如透镜和光

4、圈等。在其后面是检测电路，它能滤出有效信号并根据该信号作出输出电路的通断动作。见图12-10所示。图12-10 光电型接近开关工作原理 此外，光电传感器的结构元件中还有发射板和光导纤维。 三角反射板是结构牢固的反射装置。它由很小的三角锥体反射材料组成，能够使光束准确地从反射板中返回，具有实用意义。它可以在与光轴0到25的范围改变发射角，使光束几乎是从一根发射线，经过反射后，还是从这根反射线返回。 光纤（又称光导纤维LWL），它扩大了光电传感器的使用范围，形成了特殊的嵌装式收发装置。它可以在特殊的环境中使用，检测微小的物体。它在非常高的外界温度中，在结构受限制的环境里，都可以获得满意的答案。分类

5、和工作方式分类和工作方式1槽型光电开关 把一个光发射器和一个接收器面对面地装在一个槽的两侧的是槽形光电开关。发光器能发出红外光或可见光，在无阻情况下光接收器能收到光。但当被检测物体从槽中通过时，光被遮挡，光电开关便动作。输出一个开关控制信号，切断或接通负载电流，从而完成一次控制动作。槽形开关的检测距离因为受整体结构的限制一般只有几厘米。2对射式光电开关传感器 若把发光器和收光器分离开，就可使检测距离加大。由一个发光器和一个收光器组成的光电开关就称为以射分离式光电开光，简称对射式光电开关。它的检测距离可达几米乃至几十米。使用时把发光器和收光器分别装在检测物通过路径的两侧，检测物通过时阻挡光路，收

6、光器就动作输出一个开关控制信号。 3反射式光电开关传感器 把发光器和收光器装入同一个装置内，在它的前方装一块反光板，利用反射原理完成光电控制作用的称为反光板反射式（或反射镜反射式）光电开关。正常情况下，发光器发出的光被反光板反射回来被收光器收到；一旦光路被检测物挡住，收光器收不到光时，光电开关就动作，输出一个开关控制信号。 4 扩散反射式光电开关传感器 它的检测头里也装有一个发光器和一个收光器，但前方没有反光板。正常情况下发光器发出的光收光器是收不到的；当检测物通过时挡住了光，并把光部分反射回来，收光器就收到光信号，输出一个开关控制信号。 5 光纤式光电开关 把发光器发出的光用光纤引导到检测点

7、，再把检测到的光信号用光纤引导到光接收器就组成光纤式光电开关。按动作方式的不同，光纤式光电开关也可分成对射式、反光板反射式、扩散反射式等多种类型。2 接近开关的选型和检测接近开关的选型和检测（1）接近开关的选型）接近开关的选型 对于不同的材质的检测体和不同的检测距离，应选用不同类型的接近开关，以使其在系统中具有高的性能价格比，为此在选型中应遵循以下原则：1）当检测体为金属材料时，应选用电感型接近开关，该类型接近开关对铁镍、结构钢类检测体检测最灵敏。对铝、黄铜和不锈钢类检测体，其检测灵敏度就低。2）当检测体为非金属材料时，如；木材、纸张、塑料、玻璃和水等，应选用电容型接近开关。3）金属体和非金属

8、要进行远距离检测和控制时，应选用光电型接近开关或超声波型接近开关。4）对于检测体为磁性材料时，若检测灵敏度要求不高时，可选用价格低廉的磁性接近开关（干簧管式）或霍尔式接近开关。 若接近开关用于脉冲计数（测量行程、转速等），一定要注意脉冲的发生频率必须小于接近开关最大动作频率。一般常用的接近开关的最大动作频率约20Hz左右，高频响接近开关的最大动作频率可达5000Hz。 另外还应注意接近开关的动作距离是否符合实际要求。（2） 接近开关技术指标检测接近开关技术指标检测 1）动作距离测定；当动作片由正面靠近接近开关的感应面时，使接近开关动作的距离为接近开关的最大动作距离，测得的数据应在产品的参数范围内。2）释放距离的测定；当动作片由正面离开接近开关的感应面，开关由动作转为释放时，测定动作片离开感应面的最大距离。3）回差H的测定；最大动作距离和释放距离之差的绝对值。4）动作频率测定；用调速电机带动胶木圆盘，在圆盘上固定若干钢片，调整开关感应面和动作片间的距离，约为开关动作距离的80%左右，转动圆盘，依次使动作片靠近接近开关，在圆盘主轴上装有测速装置，开关输出信号经整形，接至数字频率计。此时启动电机，逐步提高转速，在转速与动作片的乘积与频率计数相等的条件下，可由频率计直接读出开关的动作频率。5）重复精度测