1.性能特点
在各类开关中,有一种对接近它物件有“感知” 能力的元件——位移传感器。利用位移传感器对接近物体的敏感特性达到控制开关通或断的目的,这就是接近开关。
(1) 检出距离: 当有物体移向接近开关,并接近到一定距离时,位移传感器才有“感知”,开关才会动作。通常把这个距离叫检出距离。不同的接近开关检出距离也不同。
(2) 响应频率: 有时被检测验物体是按一定的时间间隔,一个接一个地移向接近开关,又一个一个地离开,这样不断地重复。不同的接近开关,对检测对象的响应能力是不同的。这种响应特性被称为响应频率。
2. 种类
因为位移传感器可以根据不同的原理和不同的方法做成,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:
(1) 电感式接近开关:是利用导电物体在接近这个能产生电磁场的接近开关时,使物体内部产生涡流。这个涡流反作用到接近开关,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。
(2) 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,可以是绝缘的液体或粉状物等。
(3) 霍尔接近开关:霍尔元件是一种磁敏元件。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。
(4) 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。
(5) 热释电式接近开关: 用能感知温度变化的元件做成的开关叫热释电式接近开关。这种开关是将热释电器件安装在开关的检测面上,当有与环境温度不同的物体接近时,热释电器件的输出发生变化,由此便可检测出有物体接近。
(6) 其他型式的接近开关: 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。
3. 主要用途
接近开关在航空、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; 在控制技术中,如位移、速度、加速度的测量和控制,也都使用着大量的接近开关。
4. 输出形式及接线图
(1) 接近开关一般输出形式有:
①直流NPN三线常开,直流NPN三线常闭。
②直流PNP三线常开,直流PNP三线常闭。
③直流二线常开,直流二线常闭。
④交流二线常开,交流二线常闭。
(2) 接近开关一般接线图见图1-113。
5.接近开关的正确使用和安装
(1) 螺纹式接近开关的安装: 安装时不可用过大力矩紧固,紧固时请务必采用有齿垫圈,见图1-114。
直流NPN三线常开
直流NPN三线常闭
直流二线常开
直流二线常闭
直流PNP三线常开
直流PNP三线常闭
交流二线常开
交流二线常闭
图1-113 接近开关一般接线图
图1-114 螺纹式接近开关的安装
(2)无螺纹式柱形接近开关的安装:安装采用调节螺丝时,紧固力矩请用1.96N·m或3.92N·m以下,见图1-115。
图1-115 无螺纹式柱形接近开关的安装
(3) 防止非检物体的干扰:在金属件上安装接近开关时,见图1-116,预留一定空间,以避免开关受到被检物体之外其他金属干扰而产生误动作。
Sn: 检测距离
图1-116 防止非检物体的干扰
(4) 防止开关之间的相互干扰:当开关对置或并列安装时,请大于图1-117的尺寸安装,以免相互干扰而产生误动作。
Sn:检测距离
d: 感应面直径
图1-117 防止开关之间的相互干扰
(5) 开关可通过微调电位器调节动作距(灵敏度):顺时针动作距离增大(灵敏度减低),逆时针反之,切忌在动作距离最大临界状态下使用。见图1-118。
(6)开关引线的防护:安装开关时,请将离开关10cm左右引线位置用线夹固定,防止开关引线受外力的作用而损坏。见图1-119。
图1-118 开关可通过微调电位器调节动作距(灵敏度)
图1-119 开关引线的防护
6. 选用注意事项
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、检测距离等各项指标的要求。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。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响。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。