接近開(kāi)關(guān)設(shè)計(jì)課件

接近開(kāi)關(guān)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)人：薛用杰焦靜茹胡賀玲顏盼盼宋丹趙麗萍

設(shè)計(jì)要求：

接近開(kāi)關(guān)（proximityswitch)又稱為無(wú)觸點(diǎn)行程開(kāi)關(guān)，它除可以完成行程控制和限位保護(hù)外，還是一種非接觸型的檢測(cè)裝置。在各類開(kāi)關(guān)中,能夠?qū)咏奈锛小案兄蹦芰Φ脑Q為位移傳感器。而利用位移傳感器對(duì)接近物體的敏感特性達(dá)到控制開(kāi)關(guān)通斷目的開(kāi)關(guān)為接近開(kāi)關(guān)。接近開(kāi)關(guān)是一種新型集成化的開(kāi)關(guān)，是理想的電子開(kāi)關(guān)量傳感器

耐高壓接近開(kāi)關(guān)光電開(kāi)關(guān)電感上接近開(kāi)關(guān)電容式接近開(kāi)關(guān)無(wú)觸店接近開(kāi)關(guān)打印機(jī)（光電開(kāi)關(guān)）主要用途接近開(kāi)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(kù)的自動(dòng)門，自動(dòng)熱風(fēng)機(jī)上都有應(yīng)用。在安全防盜方面，如資料檔案、財(cái)會(huì)、金融、博物館、金庫(kù)等重地，通常都裝有由各種接近開(kāi)關(guān)組成的防盜裝置。在測(cè)量技術(shù)中，如長(zhǎng)度，位置的測(cè)量；自動(dòng)熱風(fēng)扇自動(dòng)門結(jié)構(gòu)圖工作原理光電開(kāi)關(guān)電路

分類：

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(duì)物體的“感知”方法也不同，所以常見(jiàn)的接近開(kāi)關(guān)有以下幾種：無(wú)源接近開(kāi)關(guān)渦流式接近開(kāi)關(guān)電容式接近開(kāi)關(guān)霍爾接近開(kāi)關(guān)光電式接近開(kāi)關(guān)其它型式的接近開(kāi)關(guān)1.無(wú)源接近開(kāi)關(guān)

這種開(kāi)關(guān)不需要電源，通過(guò)磁力感應(yīng)控制開(kāi)關(guān)的閉合狀態(tài)。當(dāng)磁或者鐵質(zhì)觸發(fā)器靠近開(kāi)關(guān)磁場(chǎng)時(shí)，和開(kāi)關(guān)內(nèi)部磁力作用控制閉合。特點(diǎn)：不需要電源，非接觸式，免維護(hù)，環(huán)保。

3.電容式接近開(kāi)關(guān)

這種開(kāi)關(guān)的測(cè)量通常是構(gòu)成電容器的一個(gè)極板，而另一個(gè)極板是開(kāi)關(guān)的外殼。這個(gè)外殼在測(cè)量過(guò)程中通常是接地或與設(shè)備的機(jī)殼相連接。當(dāng)有物體移向接近開(kāi)關(guān)時(shí)，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(cè)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(kāi)關(guān)的接通或斷開(kāi)。這種接近開(kāi)關(guān)檢測(cè)的對(duì)象，不限于導(dǎo)體，可以絕緣的液體或粉狀物等。

電容式接近開(kāi)關(guān)原理框圖4.霍爾接近開(kāi)關(guān)

霍爾元件是一種磁敏元件。利用霍爾元件做成的開(kāi)關(guān)，叫做霍爾開(kāi)關(guān)。當(dāng)磁性物件移近霍爾開(kāi)關(guān)時(shí)，開(kāi)關(guān)檢測(cè)面上的霍爾元件因產(chǎn)生霍爾效應(yīng)而使開(kāi)關(guān)內(nèi)部電路狀態(tài)發(fā)生變化，由此識(shí)別附近有磁性物體存在，進(jìn)而控制開(kāi)關(guān)的通或斷。這種接近開(kāi)關(guān)的檢測(cè)對(duì)象必須是磁性物體。6.其它型式的接近開(kāi)關(guān)當(dāng)觀察者或系統(tǒng)對(duì)波源的距離發(fā)生改變時(shí)，接近到的波的頻率會(huì)發(fā)生偏移，這種現(xiàn)象稱為多普勒效應(yīng)。聲納和雷達(dá)就是利用這個(gè)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(kāi)關(guān)、微波接近開(kāi)關(guān)等。當(dāng)有物體移近時(shí)，接近開(kāi)關(guān)接收到的反射信號(hào)會(huì)產(chǎn)生多普勒頻移，由此可以識(shí)別出有無(wú)物體接近。接近開(kāi)關(guān)的接線

常用的的兩線制和三線制接近開(kāi)為例，三線制接近開(kāi)關(guān)又分為NPN型和PNP型兩線制：接近開(kāi)關(guān)與負(fù)載串聯(lián)后接到電源即可三線制接近開(kāi)：紅（棕）線接電源正端；藍(lán)線接電源0V端；黃（黑）線為信號(hào)，應(yīng)接負(fù)載。

接近開(kāi)關(guān)的負(fù)載可以是信號(hào)燈、繼電器線圈或PLC的數(shù)字量輸入模塊。如果“負(fù)載”是PLC的輸入，則具體接線依照PLC的邏輯不同而不同。根據(jù)負(fù)載是何種邏輯決定如何并接電阻，并接電阻的原則就是讓所并接的電阻“分流”掉一部分電流，因此實(shí)際接線時(shí)要查看PLC的輸入部分的內(nèi)部電路再?zèng)Q定如何接線。

在布線及接線時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題：電力線、動(dòng)力線應(yīng)盡量遠(yuǎn)離接近開(kāi)關(guān)引線，無(wú)法避免時(shí)應(yīng)將金屬管套在外部并接地，以防開(kāi)關(guān)損壞或誤動(dòng)作。嚴(yán)禁通電接線，并應(yīng)按接線輸出回路原理圖接線。最好不要用兩個(gè)接近開(kāi)關(guān)的輸出線控制同一個(gè)繼電器的同一個(gè)線圈，否則將無(wú)法辨認(rèn)動(dòng)作的來(lái)源，有時(shí)甚至產(chǎn)生誤動(dòng)作。使用過(guò)程中應(yīng)注意事項(xiàng)

1.被檢測(cè)體不應(yīng)接觸接近開(kāi)關(guān)，以免因摩擦及碰撞而損傷接近開(kāi)關(guān)。2.用手拉拽接近開(kāi)關(guān)引線會(huì)損壞接近開(kāi)關(guān)，安裝時(shí)最好在引線距開(kāi)關(guān)10厘米處用線卡固定牢固3.開(kāi)關(guān)使用距離應(yīng)設(shè)定在額定距離的2/3以內(nèi)，以免受溫度和電壓影響，溫度和電壓的高低都將影響接近開(kāi)關(guān)的靈敏度。接近開(kāi)關(guān)的選型當(dāng)檢測(cè)體為金屬材料時(shí)，應(yīng)選用高頻振蕩型接近開(kāi)關(guān)，該類型接近開(kāi)關(guān)對(duì)鐵鎳、A3鋼類檢測(cè)體檢測(cè)最靈敏當(dāng)檢測(cè)體為非金屬材料時(shí)，如;木材、紙張、塑料、玻璃和水等，應(yīng)選用電容型接近開(kāi)關(guān)。金屬體和非金屬要進(jìn)行遠(yuǎn)距離檢測(cè)和控制時(shí)，應(yīng)選用光電型接近開(kāi)關(guān)或超聲波型接近開(kāi)關(guān)。對(duì)于檢測(cè)體為金屬時(shí)，若檢測(cè)靈敏度要求不高時(shí)，可選用價(jià)格低廉的磁性接近開(kāi)關(guān)或霍爾式接近開(kāi)關(guān)。

選用注意事項(xiàng)：在一般的工業(yè)生產(chǎn)場(chǎng)所，通常都選用渦流式接近開(kāi)關(guān)和電容式接近開(kāi)關(guān)。因?yàn)檫@兩種接近開(kāi)關(guān)對(duì)環(huán)境的要求條件較低。若所測(cè)對(duì)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(kāi)關(guān)。這種開(kāi)關(guān)的響應(yīng)頻率低，但穩(wěn)定性好。安裝時(shí)應(yīng)考慮環(huán)境因素的影響

若被測(cè)物為導(dǎo)磁材料或者為了區(qū)別和它在一同運(yùn)動(dòng)的物體而把磁鋼埋在被測(cè)物體內(nèi)時(shí)，應(yīng)選用霍爾接近開(kāi)關(guān)，它的價(jià)格最低。在環(huán)境條件比較好、無(wú)粉塵污染的場(chǎng)合，可采用光電接近開(kāi)關(guān)。光電接近開(kāi)關(guān)工作時(shí)對(duì)被測(cè)對(duì)象幾乎無(wú)任何影。因此，在要求較高的傳真機(jī)上，在煙草機(jī)械上都被廣泛地使用。在防盜系統(tǒng)中，自動(dòng)門通常使用熱釋電接近開(kāi)關(guān)、超聲波接近開(kāi)關(guān)、微波接近開(kāi)關(guān)。有時(shí)為了提高識(shí)別的可靠性，上述幾種接近開(kāi)關(guān)往往被復(fù)合使用。無(wú)論選用哪種接近開(kāi)關(guān)，都應(yīng)注意對(duì)工作電壓、負(fù)載電流、響應(yīng)頻率、檢測(cè)距離等各項(xiàng)指標(biāo)的要求。接近開(kāi)關(guān)技術(shù)指標(biāo)檢測(cè)動(dòng)作距離測(cè)定;當(dāng)動(dòng)作片由正面靠近接近開(kāi)關(guān)的感應(yīng)面時(shí)，使接近開(kāi)關(guān)動(dòng)作的距離為接近開(kāi)關(guān)的最大動(dòng)作距離，測(cè)得的數(shù)據(jù)應(yīng)在產(chǎn)品的參數(shù)范圍內(nèi)。釋放距離的測(cè)定;當(dāng)動(dòng)作片由正面離開(kāi)接近開(kāi)關(guān)的感應(yīng)面，開(kāi)關(guān)由動(dòng)作轉(zhuǎn)為釋放時(shí)，測(cè)定動(dòng)作片離開(kāi)感應(yīng)面的最大距離。

回差H的測(cè)定;最大動(dòng)作距離和釋放距離之差的絕對(duì)值。.動(dòng)作頻率測(cè)定;用調(diào)速電機(jī)帶動(dòng)膠木圓盤，在圓盤上固定若干鋼片，調(diào)整開(kāi)關(guān)感應(yīng)面和動(dòng)作片間的距離，約為開(kāi)關(guān)動(dòng)作距離的80%左右，轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤，依次使動(dòng)作片靠近接近開(kāi)關(guān)，在圓盤主軸上裝有測(cè)速裝置，開(kāi)關(guān)輸出信號(hào)經(jīng)整形，接至數(shù)字頻率計(jì)。此時(shí)啟動(dòng)電機(jī)，逐步提高轉(zhuǎn)速，在轉(zhuǎn)速與動(dòng)作片的乘積與頻率計(jì)數(shù)相等的條件下，可由頻率計(jì)直接讀出開(kāi)關(guān)的動(dòng)作頻率。

重復(fù)精度測(cè)定;將動(dòng)作片固定在量具上，由開(kāi)關(guān)動(dòng)作距離的120%以外，從開(kāi)關(guān)感應(yīng)面正面靠近開(kāi)關(guān)的動(dòng)作區(qū)，運(yùn)動(dòng)速度控制在0.1mm/s上。當(dāng)開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)，讀出量具上的讀數(shù)，然后退出動(dòng)作區(qū)，使開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。如此重復(fù)10次，最后計(jì)算10次測(cè)量值的最大值和最小值與10次平均值之差，差值大者為重復(fù)精度誤差.

結(jié)束語(yǔ)：

接近開(kāi)關(guān)種類繁多，用途也越來(lái)越廣泛，但是應(yīng)根據(jù)實(shí)際控制要求，選好、用好度高靈敏、高穩(wěn)定度、高精確度、抗干擾能力強(qiáng)、低價(jià)格、低功耗的接近開(kāi)關(guān)，與PLC等其他控制設(shè)備一起在惡劣的環(huán)境下共同快速、準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)控制任務(wù)。參考文獻(xiàn)：（1）王俊峰電力產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與制作北京：北京理工大學(xué)出版社1995，3（2）黃小安