與運動部件無機械接觸而能動作的位置開關。接近開關是利用傳感器對接近物體的敏感特性,以非接觸方式檢測物體的控制開關。
接近開關以檢測物體的形式和特性不同,有能檢測金屬物體的電感式接近開關,能檢測金屬物體和非金屬物體及液體的電容式接近開關,能檢測磁性的磁感式接近開關,利用光信號檢測物體的光電感式接近開關的原理。
電感式接近開關由LC振蕩電路、信號觸發(fā)器和開關放大器組成。振蕩電路的線圈產(chǎn)生高頻磁場,該磁場從傳感器的感應面向外發(fā)送,當金屬物體進入檢測區(qū)時,如果是非磁性金屬,則產(chǎn)生渦電流。
如果是磁性金屬,滯后現(xiàn)象及渦流損耗也會產(chǎn)生,這些損失使LC振蕩電路能量減小從而降低振蕩。
當信號觸發(fā)器檢測到這減少現(xiàn)象時,便將它轉(zhuǎn)換成信號。
電容式接近開關的原理
電容式接近開關主要是由兩個同軸電極,晶體管振蕩器,檢波器,信號觸發(fā)器和開關放大器組成。
A電極與B電極就象一個電容器,當接通電源時,在電極板產(chǎn)生電場,當有金屬,非金屬或液體接近傳感器感應面時,晶體管振蕩就會產(chǎn)生振蕩,振蕩器產(chǎn)生的正旋波信號經(jīng)檢波電路整形后,再經(jīng)信號觸發(fā)器和開關放大器形成開關信號。
從而起到檢測有無物體存在的目的。電容式接近開關檢測金屬物體可獲得是大的檢測距離。對非金屬物體的檢測距離因物體的介電常數(shù)不同,檢測距離有所不同。
磁感式接近開關的原理
磁感式接近開關對磁場起反應。電子式霍爾器件,彈簧式舌簧管等是磁敏器件。利用霍爾器件設計的霍爾式傳感器可檢測外部磁鐵。
利用霍爾器件設計的齒輪傳感器適合對旋轉(zhuǎn)速度的探測,檢測齒輪的停止和控制等。利用彈簧式舌簧管設計的傳感器,可檢測、磁體。檢測距離遠,并可穿透其它磁性物體進行檢測。
基于磁場能穿透無磁性金屬這類接近開關,可通過磁場穿透氣缸的鋁壁檢測內(nèi)部固定在活塞上的、磁鐵,實現(xiàn)對活塞集團的檢測。
1、無源接近開關
這種開關不需要,通過磁力感應控制開關的閉合狀態(tài)。當磁或者鐵質(zhì)觸發(fā)器靠近開關磁場時,和開關內(nèi)部磁力作用控制閉合。特點:不需要電源,非接觸式,免維護,環(huán)保。
2、渦流式接近開關
這種開關有時也叫電感式接近開關。它是利用導電物體在接近這個能產(chǎn)生電磁場接近開關時,使物體內(nèi)部產(chǎn)生渦流。這個渦流反作用到接近開關,使開關內(nèi)部電路參數(shù)發(fā)生變化,由此識別出有無導電物體移近,進而控制開關的通或斷。這種接近開關所能檢測的物體必須是導電體。
3、式接近開關
這種開關的測量通常是構(gòu)成的一個極板,而另一個極板是開關的外殼。這個外殼在測量過程中通常是接地或與設備的機殼相連接。當有物體移向接近開關時,不論它是否為導體,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,由此便可控制開關的接通或斷開。這種接近開關檢測的對象,不限于導體,可以絕緣的液體或粉狀物等。
4、霍爾接近開關
霍爾元件是一種磁敏元件。利用霍爾元件做成的開關,叫做霍爾開關。當磁性物件移近霍爾開關時,開關檢測面上的霍爾元件因產(chǎn)生霍爾效應而使開關內(nèi)部電路狀態(tài)發(fā)生變化,由此識別附近有磁性物體存在,進而控制開關的通或斷。這種接近開關的檢測對象必須是磁性物體。
5、光電式接近開關
利用光電效應做成的開關叫光電開關。將發(fā)光器件與光電器件按一定方向裝在同一個檢測頭內(nèi)。當有反光面(被檢測物體)接近時,光電器件接收到反射光后便在信號輸出,由此便可“感知”有物體接近。
6、熱釋電式接近開關
用能感知溫度變化的元件做成的開關叫熱釋電式接近開關。這種開關是將熱釋電器件安裝在開關的檢測面上,當有與環(huán)境溫度不同的物體接近時,熱釋電器件的輸出便變化,由此便可檢測出有物體接近。
7、其它型式的接近開關
當觀察者或系統(tǒng)對波源的距離發(fā)生改變時,接近到的波的頻率會發(fā)生偏移,這種現(xiàn)象稱為多普勒效應。聲納和雷達就是利用這個效應的原理制成的。利用多普勒效應可制成超聲波接近開關、微波接近開關等。當有物體移近時,接近開關接收到的反射信號會產(chǎn)生多普勒頻移,由此可以識別出有無物體接近。
接近開關又稱無觸點接近開關,是理想的開關量傳感器。當金屬檢測體接近開關的感應區(qū)域,開關就能無接觸,無壓力、無火花、迅速發(fā)出指令,準確反應出運動機構(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所不能相比的。它廣泛地應用于機床、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)。接近開關具有使用壽命長、工作可靠、重復定位精度高、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,接近開關的應用范圍日益廣泛,其自身的發(fā)展和創(chuàng)新的速度也是極其迅速.
1.接近開關技術指標檢測
1.1.動作距離測定;當動作片由正面靠近接近開關的感應面時,使接近開關動作的距離為接近開關的最大動作距離,測得的數(shù)據(jù)應在產(chǎn)品的參數(shù)范圍內(nèi)。
1.2.釋放距離的測定;當動作片由正面離開接近開關的感應面,開關由動作轉(zhuǎn)為釋放時,測定動作片離開感應面的最大距離。
1.3.回差H的測定;最大動作距離和釋放距離之差的絕對值。
1.4.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)整開關感應面和動作片間的距離,約為開關動作距離的80%左右,轉(zhuǎn)動圓盤,依次使動作片靠近接近開關,在圓盤主軸上裝有測速裝置,開關輸出信號經(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的動作頻率。
1.5.重復精度測定;將動作片固定在量具上,由開關動作距離的120%以外,從開關感應面正面靠近開關的動作區(qū),運動速度控制在0.1mm/s上。當開關動作時,讀出量具上的讀數(shù),然后退出動作區(qū),使開關斷開。如此重復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,差值大者為重復精度誤差.
2.接近開關的選型
對于不同的材質(zhì)的檢測體和不同的檢測距離,應選用不同類型的接近開關,以使其在系統(tǒng)中具有高的性能價格比,為此在選型中應遵循以下原則:
2.1.當檢測體為金屬材料時,應選用高頻振蕩型接近開關,該類型接近開關對鐵鎳、A3鋼類檢測體檢測量靈敏。對鋁、黃銅和不銹鋼類檢測體,其檢測靈敏度就低。
2.2.當檢測體為非金屬材料時,如;木材、紙張、塑料、玻璃和水等,應選用電容型接近開關。
2.3.金屬體和非金屬要進行遠距離檢測和控制時,應選用光電型接近開關或超聲波型接近開關。
2.4.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或霍爾式接近開關。