接近開關(guān)原理及用途

1.概述
接近開關(guān)是一種毋需與運動部件進行機械接觸而可以操作的位置開關(guān)，當(dāng)物體接近開關(guān)的感應(yīng)面到動作距離時，不需要機械接觸及施加任何壓力即可使開關(guān)動作，從而驅(qū)動交流或直流電器或給計算機裝置提供控制指令。接近開關(guān)是種開關(guān)型傳感器（即無無觸點開關(guān)），它即有行程開關(guān)、微動開關(guān)的特性，同時具有傳感性能，且動作可靠，性能穩(wěn)定，頻率響應(yīng)快，應(yīng)用壽命長，抗干擾能力強等、并具有防水、防震、耐腐蝕等特點。產(chǎn)品有電感式、電容式、霍爾式、交、直流型。
接近開關(guān)又稱無觸點接近開關(guān)，是理想的電子開關(guān)量傳感器。當(dāng)金屬檢測體接近開關(guān)的感應(yīng)區(qū)域，開關(guān)就能無接觸，無壓力、無火花、迅速發(fā)出電氣指令，準確反應(yīng)出運動機構(gòu)的位置和行程，即使用于一般的行程控制，其定位精度、操作頻率、使用壽命、安裝調(diào)整的方便性和對惡劣環(huán)境的適用能力，是一般機械式行程開關(guān)所不能相比的。它廣泛地應(yīng)用于機床、冶金、化工、輕紡和印刷等行業(yè)。在自動控制系統(tǒng)中可作為限位、計數(shù)、定位控制和自動保護環(huán)節(jié)。接近開關(guān)具有使用壽命長、工作可靠、重復(fù)定位精度高、無機械磨損、無火花、無噪音、抗振能力強等特點。因此到目前為止，接近開關(guān)的應(yīng)用范圍日益廣泛，其自身的發(fā)展和創(chuàng)新的速度也是極其迅速。
2.接近開關(guān)的主要功能
2.1檢驗距離
檢測電梯、升降設(shè)備的停止、起動、通過位置；檢測車輛的位置，防止兩物體相撞檢測；檢測工作機械的設(shè)定位置，移動機器或部件的極限位置；檢測回轉(zhuǎn)體的停止位置，閥門的開或關(guān)位置；檢測氣缸或液壓缸內(nèi)的活塞移動位置。
2.2尺寸控制
金屬板沖剪的尺寸控制裝置；自動選擇、鑒別金屬件長度；檢測自動裝卸時堆物高度；檢測物品的長、寬、高和體積。
2.3檢測物體存在有否 檢測生產(chǎn)包裝線上有無產(chǎn)品包裝箱；檢測有無產(chǎn)品零件。
2.4轉(zhuǎn)速與速度控制
控制傳送帶的速度；控制旋轉(zhuǎn)機械的轉(zhuǎn)速；與各種脈沖發(fā)生器一起控制轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)數(shù)。
2.5計數(shù)及控制
檢測生產(chǎn)線上流過的產(chǎn)品數(shù)；高速旋轉(zhuǎn)軸或盤的轉(zhuǎn)數(shù)計量；零部件計數(shù)。
2.6檢測異常
檢測瓶蓋有無；產(chǎn)品合格與不合格判斷；檢測包裝盒內(nèi)的金屬制品缺乏與否；區(qū)分金屬與非金屬零件；產(chǎn)品有無標牌檢測；起重機危險區(qū)報警；安全扶梯自動啟停。
2.7計量控制
產(chǎn)品或零件的自動計量；檢測計量器、儀表的指針范圍而控制數(shù)或流量；檢測浮標控制測面高度，流量；檢測不銹鋼桶中的鐵浮標；儀表量程上限或下限的控制；流量控制，水平面控制。
2.8識別對象
根據(jù)載體上的碼識別是與非。
2.9信息傳送
ASI（總線）連接設(shè)備上各個位置上的傳感器在生產(chǎn)線（50-100米）中的數(shù)據(jù)往返傳送等。
3.接近開關(guān)分類及結(jié)構(gòu)
接近開關(guān)的作用是當(dāng)某物體與接近開關(guān)接近并達到一定距離時，能發(fā)出信號。它不需要外力施加，是一種無觸點式的主令電器。它的用途已遠遠超出行程開關(guān)所具備的行程控制及限位保護。 接近開關(guān)可用于高速計數(shù)、檢測金屬體的存在、測速、液位控制、檢測零件尺寸以及用作無觸點式按鈕等。就目前應(yīng)用較為廣泛的接近開關(guān)按工作原理可以分為以下幾種類型：
高頻振蕩型：用以檢測各種金屬體
電容型：用以檢測各種導(dǎo)電或不導(dǎo)電的液體或固體
光電型：用以檢測所有不透光物質(zhì)
超聲波型：用以檢測不透過超聲波的物質(zhì)
電磁感應(yīng)型：用以檢測導(dǎo)磁或不導(dǎo)磁金屬
按其外型形狀可分為園柱型、方型、溝型、穿孔（貫通）型和分離型。園柱型比方型安裝方便，但其檢測特性相同，溝型的檢測部位是在槽內(nèi)側(cè)，用于檢測通過槽內(nèi)的物體，貫通型在我國很少生產(chǎn)，而日本則應(yīng)用較為普遍，可用于小螺釘或滾珠之類的小零件和浮標組裝成水位檢測裝置等。
接近開關(guān)按供電方式可分為；直流型和交流型，按輸出型式又可分為直流兩線制、直流三線制、直流四線制、交流兩線制和交流三線制。
3.1兩線制接近開關(guān)
兩線制接近開關(guān)安裝簡單，接線方便；應(yīng)用比較廣泛，但卻有殘余電壓和漏電流大的缺點。
3.2直流三線式
直流三線式接近開關(guān)的輸出型有NPN和PNP兩種，70年代日本產(chǎn)品絕大多數(shù)是NPN輸出，西歐各國NPN、PNP兩種輸出型都有。PNP輸出接近開關(guān)一般應(yīng)用在PLC或計算機作為控制指令較多，NPN輸出接近開關(guān)用于控制直流繼電器較多，在實際應(yīng)用中要根據(jù)控制電路的特性進行選擇其輸出形式。
4.接近開關(guān)的選型和檢測
4.1.接近開關(guān)的選型
對于不同的材質(zhì)的檢測體和不同的檢測距離，應(yīng)選用不同類型的接近開關(guān)，以使其在系統(tǒng)中具有高的性能價格比，為此在選型中應(yīng)遵循以下原則：
4.1.1.當(dāng)檢測體為金屬材料時，應(yīng)選用高頻振蕩型接近開關(guān)，該類型接近開關(guān)對鐵鎳、A3鋼類檢測體檢測最靈敏。對鋁、黃銅和不銹鋼類檢測體，其檢測靈敏度就低。
4.1.2.當(dāng)檢測體為非金屬材料時，如；木材、紙張、塑料、玻璃和水等，應(yīng)選用電容型接近開關(guān)。
4.1.3.金屬體和非金屬要進行遠距離檢測和控制時，應(yīng)選用光電型接近開關(guān)或超聲波型接近開關(guān)。
4.1.4.對于檢測體為金屬時，若檢測靈敏度要求不高時，可選用價格低廉的磁性接近開關(guān)或霍爾式接近開關(guān)。
4.2.接近開關(guān)技術(shù)指標檢測
4.2.1.動作距離測定；當(dāng)動作片由正面靠近接近開關(guān)的感應(yīng)面時，使接近開關(guān)動作的距離為接近開關(guān)的最大動作距離，測得的數(shù)據(jù)應(yīng)在產(chǎn)品的參數(shù)范圍內(nèi)。
4.2.2.釋放距離的測定；當(dāng)動作片由正面離開接近開關(guān)的感應(yīng)面，開關(guān)由動作轉(zhuǎn)為釋放時，測定動作片離開感應(yīng)面的最大距離。
4.2.3.回差H的測定；最大動作距離和釋放距離之差的絕對值。
4.2.4.動作頻率測定；用調(diào)速電機帶動膠木圓盤，在圓盤上固定若干鋼片，調(diào)整開關(guān)感應(yīng)面和動作片間的距離，約為開關(guān)動作距離的80%左右，轉(zhuǎn)動圓盤，依次使動作片靠近接近開關(guān)，在圓盤主軸上裝有測速裝置，開關(guān)輸出信號經(jīng)整形，接至數(shù)字頻率計。此時啟動電機，逐步提高轉(zhuǎn)速，在轉(zhuǎn)速與動作片的乘積與頻率計數(shù)相等的條件下，可由頻率計直接讀出開關(guān)的動作頻率。
4.2.5.重復(fù)精度測定；將動作片固定在量具上，由開關(guān)動作距離的120%以外，從開關(guān)感應(yīng)面正面靠近開關(guān)的動作區(qū)，運動速度控制在0.1mm/s上。當(dāng)開關(guān)動作時，讀出量具上的讀數(shù)，然后退出動作區(qū)，使開關(guān)斷開。如此重復(fù)10次，最后計算10次測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.