1、概述。
接近传感器可以在不与目标物实际接触的情况下检测靠近传感器的金属目标物。根据操作原理,接近传感器大致可以分为以下三类:利用电磁感应的高频振荡型,使用磁铁的磁力型和利用电容变化的电容型。
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。
2、类型。1)按配置来分。
2)、按检测方法分。
通用型:主要检测黑色金属(铁)。
所有金属型:在相同的检测距离内检测任何金属。
有色金属型:主要检测铝一类的有色金属。
3、高频振荡型接近传感器的工作原理。
电感式接近传感器由高频振荡、检波、放大、触发及输出电路等组成。振荡器在传感器检测面产生一个交变电磁场,当金属物体接近传感器检测面时,金属中产生的涡流吸收了振荡器的能量,使振荡减弱以至停振。振荡器的振荡及停振这二种状态,转换为电信号通过整形放大转换成二进制的开关信号,经功率放大后输出。
下面为详细介绍:
1)通用型接近传感器的工作原理。
振荡电路中的线圈l产生一个高频磁场。当目标物接近磁场时,由于电磁感应在目标物中产生一个感应电流(涡电流)。随着目标物接近传感器,感应电流增强,引起振荡电路中的负载加大。
然后,振荡减弱直至停止。传感器利用振幅检测电路检测到振荡状态的变化,并输出检测信号。
振幅变化的程度随目标物金属种类的不同而不同,因此检测距离也随目标物金属的种类不同而不同。
2)所有金属型传感器的工作原理。
所有金属型传感器基本上属于高频振荡型。和普通型一样,它也有一个振荡电路,电路中因感应电流在目标物内流动引起的能量损失影响到振荡频率。目标物接近传感器时,不论目标物金属种类如何,振荡频率都会提高。
传感器检测到这个变化并输出检测信号。
3)有色金属型传感器工作原理。
有色金属传感器基本上属于高频振荡型。它有一个振荡电路,电路中因感应电流在目标物内流动引起的能量损失影响到振荡频率的变化。当铝或铜之类的有色金属目标物接近传感器时,振荡频率增高;当铁一类的黑色金属目标物接近传感器时,振荡频率降低。
如果振荡频率高于参考频率,传感器输出信号。
4、电容式接近传感器的原理。
电容式接近传感器由高频振荡器和放大器等组成,由传感器的检测面与大地间构成一个电容器,参与振荡回路工作,起始处于振荡状态。当物体接近传感器检测面对,回路的电容量发生变化,使高频振荡器振荡。振荡与停振这二种状态转换为电信号经放大器转化成二进制的开关信号。
5、常用术语。
随着我国工程机械的技术进步,工程机械的操作舒适性、方便性、灵活性越来越成为用户关注的焦点,它也成为工程机械设计中的重点之一。接近开关是一种新型集成化接近开关,是理想的电子开关量传感器。它除了具有体积小、频率响应快、电压范围宽、抗干扰能力强、耐腐蚀、耐振动等特点外,还有使用过程中无磨擦、不会增加各被感应元件的力矩等优点。
现将接近开关在工程机械中使用应注意的问题作如下总结。
1 接近开关的动作距离s
1)接近开关的动作距离与被检测体的材质有关系,在相同厚度与感应面积的情况下,其动作距离之间的关系为s铁 >s不锈钢》s黄铜》s铝 >s铜;
2)接近开关的动作距离与被检测体的厚薄和面积大小有一定关系(在被检测体材质相同时)。
2 接近开关的安装
1)在金属上安装接近开关时应预留一定空间,以避免该开关受到被检测物体之外的其他金属干扰而产生误动作。与感应面平行的金属应在距离感应面三倍的检测距离之外;在接近开关轴线方向四周的金属应在以接近开关轴线为圆心,以三倍的接近开关直径为直径的圆柱体以外。
2)在同时安装两个或两个以上接近开关时为防止任意二者间相互干扰,开关对置时应使两感应面在轴线方向的距离大于五倍的检测距离;并列安装时外圆柱面之间距离应大于三倍接近开关直径的长度,若开关直径大小不等,应按较大接近开关的直径计算。
3 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)不应用脚踏接近开关,安装时最好设置保护罩壳;
4)开关使用距离应设定在额定距离的2/3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。
4 在布线及接线时应注意的问题
1)电力线、动力线应尽量远离接近开关引线,无法避免时应将电金属管套在外部并接地,以防开关损坏或误动作;
2)严禁通电接线,并应按接线输出回路原理图接线;
3)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**,有时甚至产生误动作。原理图:
元件清单:电感式接近开关传感器的选型及使用、调试方法。
电感式接近开关由于其具有体积小,重复定位精度高,使用寿命长,抗干扰性能好,可靠性高,防尘,防油,乃振动等特点,被广泛用于各种自动化生产线,机电一体化设备及石油、化工、军工、科研等多种行业。
一. 工作原理。
电感式接近开关是一种利用涡流感知物体的传感器,它由高频振荡电路、放大电路、整形电路及输出电路组成。
振荡器是由绕在磁芯上的线圈而构成的lc振荡电路。振荡器通过传感器的感应面,在其前方产生一个高频交变的电磁场,当外界的金属物体接近这一磁场,并达到感应区时,在金属物体内产生涡流效应,从而导致lc振荡电路振荡减弱或停止振荡,这一振荡变化,被后置电路放大处理并转换为一个具有确定开关输出信号,从而达到非接触式检测目标之目的。
二. 电感式接近开关传感器的电气指标。
1. 工作电压:是指电感式接近开关传感器的供电电压范围,在此范围内可以保证传感器的电气性能及安全工作。
2. 工作电流:是指电感式接近开关传感器连续工作时的最大负载电流。
3. 电压降:是指在额定电流下开关导通时,在开关两端或输出端所测量到的电压,4. 空载电流:是指在没有负载时,测量所得的传感器自身所消耗的电流。
5. 剩余电流:是指开关断开时,流过负载的电流。
6. 极性保护:防止电源极性误接的保护功能。
7. 短路保护:超过极限电流时,输出会周期性地封闭或释放,直至短路被清除。
三. 电感式接近开关传感器的选型。
1. 根据安装要求,合理选用外形及检测距离。
2. 根据供电,合理选用工作电压。
3. 根据实际负载,合理选择传感器工作电流。
4. 选择接线方式。
电感式接近开关传感器的输出方式有以下几种:
可根据使用对象的要求合理选择接线方式:
npn常开(no)型。
pnp常开(no)型。
npn常闭(nc)型。
pnp常闭(nc)型。
直流(dc)二线常开(no)型。
直流(dc)二线常闭(nc)型。
交流(ac)二线常开(no)型。
交流(ac)二线常闭(nc)型。
国内、国际常用色线对照:(供参考)
类型国际国内。
v 棕红。gnd 兰黑。
vout 黑绿。
四. 使用方法。
1. 直流两线制接近开关的on状态和off状态实际上是电流大、小的变化,当接近开关处于off状态时,仍有很小电流通过负载,当接近开关处于on状态时,电路上约有5v的电压降,因此在实际使用中,必须考虑控制电路上的最小驱动电流和最低驱动电压,确保电路正常工作。
2. 直流三线制串联时,应考虑串联后其电压降的总和。
3. 如果在传感器电缆线附近,有高压或动力线存在时,应将传感器的电缆线单独装入金属导管内,以防干扰。
4. 使用两线制传感器时,连接电源时,需确定传感器先经负载再接至电源,以免损坏内部元件。当负载电流<3ma时,为保证可靠工作,需接假负载。
r≤us/(il-3)
p>us2/r
p为假负载消耗功率;
r为假负载阻值;
il为传感器的负载电流。
使用仪器:万用表、示波器、电源(+12v)
调试步骤:1. 接好电源,测量t1的c极电压应为6v;
2. 用示波器观察t1的e极,应有高频振荡波形;若无振荡波形,应仔细检查电感线圈接线是否正确,t1周围r、c参数是否正确无误,采取相应措施处理,直到出现振荡波形为止;
3. 用示波器观察输出,应为高电平,且led不亮,然后用金属物体靠近电感线圈,其输出应变为低电平,同时led亮,说明工作正常;
4. 若不正常,应检查t2、t3、t4的状态及周围元件,无金属物体接近电感线圈时,t2导通,t3、t4截止,有金属物体接近时,t2截止,t4导通。
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