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1、接近开关设计接近开关设计接近开关设计接近开关设计设计人：薛用杰设计人：薛用杰 焦静茹焦静茹 胡贺玲胡贺玲 颜盼盼颜盼盼 宋丹宋丹 赵丽萍赵丽萍 设计要求：设计要求： 接近开关（ proximity switch )又称为无触点行程开关，它除可以完成行程控制和限位保护外，还是一种非接触型的检测装置。在各类开关中,能够对接近它的物件有“感知”能力的元件称为位移传感器。而利用位移传感器对接近物体的敏感特性达到控制开关通断目的开关为接近开关。接近开关是一种新型集成化的开关，是理想的电子开关量传感器 耐高压接近开关 光电开关安全光幕 微型开关 电感上接近开关电感上接近开关电容式接近开关电容式接近开关无触
2、店接近开关打印机（光电开关）主要用途主要用途接近开关在航空、航天技术以及工业生产中都有广泛的应用。在日常生活中，如宾馆、饭店、车库的自动门，自动热风机上都有应用。在安全防盗方面，如资料档案、财会、金融、博物馆、金库等重地，通常都装有由各种接近开关组成的防盗装置。在测量技术中，如长度，位置的测量； 自动热风扇自动热风扇自动门自动门特性：特性：非接触检测，避免了对传感器自身和目标物的损坏。无触点输出，操作寿命长。即使在有水或油喷溅的苛刻环境中也能稳定检测。反应速度快。小型感测头，安装灵活。 结构图工作原理光电开关电路电动机采用接近开关实现自动停止 分类分类 ： 位移传感器可以根据不同的原理和不同的
3、方法做成，而不同的位移传感器对物体的“感知”方法也不同，所以常见的接近开关有以下几种：无源接近开关无源接近开关涡流式接近开关涡流式接近开关电容式接近开关电容式接近开关霍尔接近开关霍尔接近开关光电式接近开关光电式接近开关其它型式的接近开关其它型式的接近开关1.无源接近开关无源接近开关这种开关不需要电源，通过磁力感应控制开关的闭合状态。当磁 或者铁质触发器靠近开关磁场时，和开关内部磁力作用控制闭合。特点：不需要电源，非接触式，免维护，环保。 2.涡流式接近开关涡流式接近开关这种开关有时也叫电感式接近开关。它是利用导电物体在接近这个能产生电磁场接近开关时，使物体内部产生涡流。这个涡流反作用到接近开关
4、，使开关内部电路参数发生变化，由此识别出有无导电物体移近，进而控制开关的通或断。这种接近开关所能检测的物体必须是导电体。 3.电容式接近开关电容式接近开关 这种开关的测量通常是构成电容器的一个极板，而另一个极板是开关的外壳。这个外壳在测量过程中通常是接地或与设备的机壳相连接。当有物体移向接近开关时，不论它是否为导体，由于它的接近，总要使电容的介电常数发生变化，从而使电容量发生变化，使得和测量头相连的电路状态也随之发生变化，由此便可控制开关的接通或断开。这种接近开关检测的对象，不限于导体，可以绝缘的液体或粉状物等。 电容式接近开关原理框图电容式接近开关原理框图4.霍尔接近开关尔接近开关霍尔元件是
5、一种磁敏元件。利用霍尔元件做成的开关，叫做霍尔开关。当磁性物件移近霍尔开关时，开关检测面上的霍尔元件因产生霍尔效应而使开关内部电路状态发生变化，由此识别附近有磁性物体存在，进而控制开关的通或断。这种接近开关的检测对象必须是磁性物体。 5.光电式接近开关光电式接近开关 利用光电效应做成的开关叫光电开关。将发光器件与光电器件按一定方向装在同一个检测头内。当有反光面（被检测物体）接近时，光电器件接收到反射光后便在信号输出，由此便可“感知”有物体接近 6.其它型式的接近开关其它型式的接近开关当观察者或系统对波源的距离发生改变时，接近到的波的频率会发生偏移，这种现象称为多普勒效应。声纳和雷达就是利用这个
6、效应的原理制成的。利用多普勒效应可制成超声波接近开关、微波接近开关等。当有物体移近时，接近开关接收到的反射信号会产生多普勒频移，由此可以识别出有无物体接近。 接近开关的接线接近开关的接线 常用的的两线制和三线制接近开为例，三线制接近开关又分为NPN型和PNP型 两线制：接近开关与负载串联后接到电源即可 三线制接近开：红（棕）线接电源正端；蓝线接电源0V端；黄（黑）线为信号，应接负载。 接近开关的负载可以是信号灯、继电器线圈或PLC的数字量输入模块。 如果“负载”是PLC的输入，则具体接线依照PLC的逻辑不同而不同。根据负载是何种逻辑决定如何并接电阻，并接电阻的原则就是让所并接的电阻“分流”掉一
7、部分电流，因此实际接线时要查看PLC的输入部分的内部电路再决定如何接线。在布线及接线时应注意的问题在布线及接线时应注意的问题 ：电力线、动力线应尽量远离接近开关引线，无法避免时应将金属管套在外部并接地，以防开关损坏或误动作。严禁通电接线，并应按接线输出回路原理图接线。最好不要用两个接近开关的输出线控制同一个继电器的同一个线圈，否则将无法辨认动作的来源，有时甚至产生误动作。使用过程中应注意事项使用过程中应注意事项 1.被检测体不应接触接近开关，以免因摩擦及碰撞而损伤接近开关。2.用手拉拽接近开关引线会损坏接近开关，安装时最好在引线距开关10厘米处用线卡固定牢固3.开关使用距离应设定在额定距离的2
8、/3以内，以免受温度和电压影响，温度和电压的高低都将影响接近开关的灵敏度。 接近开关的选型接近开关的选型当检测体为金属材料时，应选用高频振荡型接近开关，该类型接近开关对铁镍、A3钢类检测体检测最灵敏 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。 金属体和非金属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。 对于检测体为金属时，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或霍尔式接近开关。 选用注意事项：选用注意事项：在一般的工业生产场所，通常都选用涡流式接近开关和电容式接近开关。因为这两种接近开关对环境的要求条件较低。若所测对象是
9、非金属（或金属）、液位高度、粉状物高度、塑料、烟草等。则应选用电容式接近开关。这种开关的响应频率低，但稳定性好。安装时应考虑环境因素的影响若被测物为导磁材料或者为了区别和它在一同运动的物体而把磁钢埋在被测物体内时，应选用霍尔接近开关，它的价格最低。在环境条件比较好、无粉尘污染的场合，可采用光电接近开关。光电接近开关工作时对被测对象几乎无任何影。因此，在要求较高的传真机上，在烟草机械上都被广泛地使用。在防盗系统中，自动门通常使用热释电接近开关、超声波接近开关、微波接近开关。有时为了提高识别的可靠性，上述几种接近开关往往被复合使用。 无论选用哪种接近开关，都应注意对工作电压、负载电流、响应频率、检
10、测距离等各项指标的要求。 接近开关技术指标检测接近开关技术指标检测动作距离测定;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。 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。 回差H的测定;最大动作距离和释放距离之差的绝对值。 .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
11、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。 重复精度测定;将动作片固定在量具上，由开关动作距离的120%以外，从开关感应面正面靠近开关的动作区，运动速度控制在0.1mm/s上。当开关动作时，读出量具上的读数，然后退出动作区，使开关断开。如此重复10次，最后计算10次测量值的最大值和最小值与10次平均值之差，差值大者为重复精度误差. 结束语结束语： 接近开关种类繁多，用途也越来越广泛，但是应根据实际控制要求，选好、用好度高灵敏、高稳定度、高精确度、抗干扰能力强、低价格、低功耗的接近开关，与PLC等其他控制设备一 起在恶劣的环境下共同快速、准确地实现现场控制任务。参考文献：参考文献：（1）王俊峰 电力产品的设计与制作 北京：北京理工大学出版社 1995，3（2）黄小安 传感器日常应用常识 北京: 科学出版社 2002, 7 （3） 范科 常用电子传感器参数手册北京: 工业出版社 2001.6 （4）杨素行 模拟电子技术基础简明教程 北京: 高等教育出版社 2006,9 （5)郁有文传感器原理及工程应用 西安：电力科技出版社 2010，7-THANK YOU
