《模块九小位移检测下》由会员分享，可在线阅读，更多相关《模块九小位移检测下（135页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、机、电类 传感器与检测技术项目教程 模块九、小位移检测 课件 统一书号：ISBN 978-7-111-48817-0 课程配套网站 www.sensor- 或 2015年2月第1版,（作者：梁森、黄杭美、王明霄、王侃夫）,模块九、小位移检测 内容简介,简要介绍“位移检测的基本概念”、“电感式小位移传感器” 、“涡流式小位移传感器” 、“接近开关”等知识，对轴承滚柱直径的检测及分选也作了介绍。,現在時間是：09:46,模块九、小位移检测（下） 目录,知识链接 位移检测的基本概念 项目一、电感式小位移传感器 项目二、涡流式小位移传感器 项目三、接近开关 拓展阅读 轴承滚柱直径的检测及分选,現在時間
2、是：09:46,项目三 接近开关,【项目教学目标】 知识目标 1了解接近开关的分类与结构。 2掌握三种常用接近开关的特性及工作原理。 技能目标 掌握接近开关的应用。,任务一 认识接近开关,接近开关又称无触点行程开关。它能在一定的距离（几毫米至几十毫米）内检测有无物体靠近。当物体与其接近到设定距离时，发出“动作”信号，不需要施加机械力。给出的是开关信号（高电平或低电平），能直接驱动中间继电器。 接近开关的核心部分是“感辨头” 。涡流探头能感辨金属导体的靠近与否。多数接近开关已将感辨头和测量转换电路做在同一壳体内，壳体上多带有螺纹或安装孔，便于安装和调整与被测物的距离。 接近开关还可以用于高速计数
3、和测速，测量物位和液位，无触点按钮等。,一、常用接近开关的分类,（1）电感式接近开关（实际工作原理是涡流效应）：只对导电良好的金属起作用。电感式接近开关对铁镍、A3钢类具有磁滞特性的金属灵敏度较高，对铝、黄铜等金属的灵敏度较低。 （2）电容式接近开关：对接地的金属或地电位的导电物体起作用（但不常用）， 对非地电位的导电物体 灵敏度稍差（常用）。 （3）干簧管：只对磁性较强 的物体起作用（见模块十）。 （4）霍尔式接近开关： 只对磁性或导磁性物体起作用。,二、接近开关的特点,与机械行程开关相比，接近开关具有如下特点： 1）非接触检测，不影响被测物的运行工况。 2）定位准确度高。 3）不产生机械磨
4、损和疲劳损伤，耐腐蚀，动作频率高，工作寿命长。 4）响应快，约几毫秒至十几毫秒。 5）采用全密封结构，防潮、防尘性能较好，工作可靠性强。 6）无触点、无火花、无噪声，可适用于要求防爆的场合（防爆型）。 7）易于与PLC或其他上位机连接。 8）体积小，安装、调整方便。 9）缺点是“触点”容量较小，负载短路时易烧毁。,三、接近开关的主要技术指标,（1）动作距离：当被测物由正面靠近接近开关的感应面时，使接近开关动作（输出状态变为有效状态）的距离为接近开关的动作距离min（单位为mm，以下同）。 （2）复位距离：当被测物由正面离开接近开关的感应面，接近开关转为复位状态（输出状态变为无效状态）时，被测物
5、离开感应面的距离就是复位距离max。同一个接近开关的复位距离大于动作距离。 （3）动作滞差：动作滞差是指复位距离与动作距离之差。动作滞差越大，对抗被测物抖动等造成的机械振动干扰的能力就越强，但动作准确度就越差。,三、接近开关的主要技术指标（续）,（4）重复定位准确度（重复性）：表征多次测量的动作距离平均值。其数值的离散性一般为最大动作距离的1%5%。将被测金属板固定在千分尺上，由动作距离120%以外逐渐沿接近开关感应面轴向靠近接近开关的“动作区”，运动速度控制在0.1mm/s。 当接近开关动作时，读出千分尺的读数，然后反向退出动作区，使接近开关复位。重复10次，计算10次测量值的最大值和最小值
6、，再逐一与10次平均值做减法，最大差值即为重复定位准确度。 重复定位的离散性越小，重复定位的准确度就越高。,三、接近开关的主要技术指标（续）,（5）响应频率：也称动作频率，是指每秒连续不断地进入接近开关的动作距离后又离开的被测物最大个数或次数值。若接近开关的动作频率太低而被测物又运动得太快时，接近开关就来不及响应物体的运动状态，有可能造成漏检。 （6）额定工作距离0：指被测金属板从侧向（径向）接近式接近开关在实际使用中被设定的安装距离。在此距离上，接近开关不应受温度变化、电源波动等外界干扰而产生误动作。额定工作距离0一定是小于动作距离min。实际应用中，考虑到各方面环境因素干扰的影响，通常将额
7、定工作距离设定为动作距离的75%。,任务二 电感式(涡流原理)接近开关的应用,一、电感式接近开关的规格及接线方式 1电感式接近开关的结构形式 图9-21a的形式便于调整与被测物之间的间距。图9-21b、c的形式可用于板材的检测，图9-21d、e可用于线材的检测。,图9-21 电感式接近开关的几种结构形式 a）圆柱形（非齐平式） b）平面安装型 c）矩形 d）槽形 e）贯穿型,调幅式电感(涡流) 接近开关原理框图,调幅式（鉴幅式）检测电路：以输出高频信号的幅度来反映涡流探头与被测金属导体之间的关系。 当被测金属与接近开关探头的距离小于设定值时，振荡电路停振。接近开关动作，输出开关量信号。,涡流线
8、圈的直径越大，探测范围就越大 （涡流探雷器）,2被测金属体接近电感式接近开关的方式,（1）轴向接近：被测金属体a沿图9-22a中接近开关的轴线，从左侧逐渐靠近接近开关（见图9-22a中的x位移），金属板上的涡流逐渐增大，当两者的距离达到min时，接近开关动作； 当两者的距离再次远达max时，接近开关复位。,图9-22a NPN型三线制电感接近开关原理框图,（2）侧向接近（径向接近）,被测金属体b的平面与接近开关的端面空间距离保持为“安装距离”0（约为xmin的70%）； 被测金属体b从图9-22a中的下方逐渐靠近接近开关（见图9-22b中的y位移）。当被测金属体b的顶部进入“动作区”（见图9-
9、22b中的细斜线范围）后,接近开关动作； 当被测金属体b继续往 上移处于动作区时,接近 开关保持动作状态； 当被测金属体b继续上移， 直到其下端离开动作区后， 接近开关复位 (放大图见后页),图9-22 NPN型三线制电感接近开关的原理、特性及接线 b）x、y方向的两种接近方式 c）齐平式NPN型、OC门常开输出电路,图9-22b：接近方式、c：电路、d：特性放大图,轴向接近,侧向 接近,3NPN型电感式接近开关的接线及使用注意事项,三线制接线方式：棕色引线接电源正极VCC（1835V）；蓝色引线电源负极（接地）；黑色引线接输出端。 接近开关有常开、常闭之分；按触点型式可分为：继电器输出型和O
10、C门（集电极开路输出门）。,继电器的触点的耐压高，电流容量较大，不易烧毁，但响应慢。OC门的动作时间可小于0.1ms。OC门的输出又有“PNP型”和“NPN型”之分。,3NPN型电感式接近开关的接线及使用注意事项,（1）复位状态：当被测金属物体远离接近开关时，UB=0，OC门的基极电流IB=0，NPN晶体管构成的OC门截止，OUT端为高阻态（接入负载或上拉电阻后为接近电源电压的高电平）。 （2）动作状态：当被测金属体逐渐靠近接近开关，到达动作距离min时，OC门的输出端对地导通，OUT端对地为低电平（约0.3V）。将中间继电器KA跨接在VCC与OUT端之间时，KA线圈得电，转变为吸合状态。,请
11、按NPN常开型接近开关的接线图，将各元件正确地连接起来。,请按NPN常开型接近开关的接线图，将各元件正确地连接起来。,接线完成,开始接线,NPN型电感式接近开关的接线及使用注意事项(续),当被测物体再次逐渐远离接近开关，到达复位距离max时，OC门再次截止，KA线圈失电。 （3）施密特特性：为接近开关的动作滞差（也称为“动作回差”）。回差越大，抗机械振动干扰的能力就越强。,建议安装距离”0为min的70%。,NPN型电感式接近开关的接线及使用注意事项(续),（4）续流二极管：用于保护OC门。工作过程中，若续流二极管VD未接或虚焊，在接近开关复位的瞬间，KA突然断电，带有铁心的KA线圈将产生较大
12、的感应电压（也称过电压，e=-L di/dt），有可能将OC门击穿。,NPN型电感式接近开关的接线及使用注意事项(续),（5）过电流保护：工作过程中，若流过接近开关的负载端口的电流超过额定值，有些型号的接近开关背面红色“工作指示灯”LED会产生“过电流闪烁”。过电流越大，闪烁越快；过电流排除后，停止闪烁，恢复稳定的红色指示。 （6）其他输出型式的接近开关：有的厂商会将接近开关的“常开”和“常闭”信号同时引出，属于四线式。 两线制接近开关：当被测物到达额定距离时，接近开关的工作电流突然增大。 ASI总线式输出类型：可以在一对总线上最多搭接256个接近开关，在250m范围内进行串行通信，大大减少了
13、电缆线的数量。,PNP常开型接近开关的电路,PNP型接近开关称为电流流出型开关，当被测物体未靠近接近开关时，PNP晶体管（OC门）截止，OUT端为高阻态（悬空），接入负载后，负载上端与地线等电位，负载两端没有电压差。,当被测物体逐渐靠近，到达动作距离min时，PNP型晶体管导通，输出端相当于接到电源Vcc，OUT端对地为高电平(约Vcc -0.3V)。,PNP常开型接近开关的接线,PNP型接近开关的负载（例如中间继电器）接在地线和OUT端之间。 为了保护OC门的集电极不至于在断电的瞬间被电感性负载所产生的过电流所击穿，必须在电感性负载两端并联续流二极管。,PNP常开型接近开关的施密特特性,PN
14、P是电流流出型开关，负载接在地线和信号线之间。当被测物体未靠近接近开关时，PNP晶体管截止，OUT端为高阻态，输出端与地线等电位，负载不得电；当被测体逐渐靠近，到达动作距离min时，PNP型晶体管导通，输出端相当于接到电源Vcc，OUT端对地为高电平(约Vcc -0.3V)。 当被测物体逐渐远离 接近开关，到达复位距离 max时，PNP晶体管再次 截止，KA失电。,图9-23 接近开关的接线方式,a）NPN型常开二线制 b）PNP型常闭二线制 c）NPN型常开三线制 d）PNP型常开三线制 e）NPN型常开、常闭四线制 f）PNP型常开、常闭四线制,四线制接近开关的接线说明,有的位移传感器同时
15、具备两种动输出状态，可选择从高电压向低电压转变、和从低电压向高电压转变两种方式，分别称为NPN和PNP输出模式，俗称为常开输出或常闭输出模式。,表9-3 LIONPOWER接近开关的主要技术指标,接近开关的主要性能指标,额定动作距离、复位距离、工作距离、动作滞差的关系。,二、接近开关与PLC的接线,当图9-24中的开关S闭合（接近开关动作）后，PLC的输入端有电流，PLC面板上的I/O信号灯（可见光指示二极管VL）亮。 PLC输入回路IC1称为“光耦”（“光耦合器”或“光电耦合器”的简称）。 当图9-24a中的S跳变为低电平后，有电流从VCC流过VL1、VL、Ri、S到COM端（地线）。 (放
16、大图见后页),图9-24a NPN型接近 开关与PLC的接线,图9-24a NPN型接近开关与PLC的接线,a）低电平有效的无源输入电路,NPN型接近开关的输出电路,NPN型接近开关与PLC等设备的接线（续）,PLC的“漏型输入”： 全部输入信号的一端汇总到输入的公共连接端COM，又称为“汇点输入”（例如三菱PLC）,接地,PNP型接近开关的输出电路,PNP型接近开关与PLC等设备的连接电路（续）,PNP常开型接近开关与PLC的接线（续）,如果外部开关量输入触点的公共端接到了电源的正端，这种情况就不能使用NPN型接近开关。,PLC的源型输入： “源型输入”，是一种由外部提供输入信号电源或使用PLC内部提供给输入回路的24V电源，全部输入信号为“有源”信号。 （例如西门子PLC的输入方式）,图9-24b PNP型接近开关与PLC的接线,b）高电平有效的有源输入电路,NPN接近开关与PLC的接口工作过程
