模拟量接近开关的应用

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模拟量接近开关

概述

通常，电感式接近接近开关均有着相同的工作原理及应用。然而,本文所要讨论的是模拟量接近开关的一些特殊特性。下面所讲述的例子均来源于实践，由于篇幅有限，只能选择部分实例。但从中可以看出它的应用是极其广泛的。参数参考

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模拟量接近开关应用:

1. 一个模拟量接近开关控制几个开关点

人们常常会遇到这种情形，在被检测目标物体的运动过程中，某一动作需要在不止一个位置被触发。更多的是：不同的位置往往发生一些相关的动作。因此，一个程序控制站，可用一张金属盘片和一个模拟量接近开关替代几个凸轮和同等数量的接近开关来解决此类问题（图1）。

例如通过一个带模拟量输入的PLC输入模块来实现该功能( 例如西门子S5 ，6ES5 464-8MC11 ) 。现在以非常合理的价格便可买到这些模块。当然也可以使用其它供应商的信号处理装置来实现该功能。

2. 模拟量接近开关线性运动转换成电子信号

图2所示是用接近开关将线性运动转换成电子信号的最直接简单的办法。但是这种情况，必须保证设备没有被物理接触。然而在实践中, 开关的检测范围往往不够大，造成直接检测有困难。但如果使用楔形的物体，便能随意调节检测范围。同时如果此物体为非平面物时，可供调节的范围会更广。图4，很轻易便能把线型转换成电子信息。3. 模拟量接近开关旋转运动转换成电子信号

通过一个偏心金属盘片，模拟量装置便可采集到旋转运动信号或角度信号（图5）。与上例相似，如果盘片的形状合适，角度的可调范围相应比较大，线性度也能做得较好。

4. 模拟量接近开关启动调节

典型的控制程序通常在通过基点时，含有一个简单的驱动通断切换。(该点可由一个普通的接近开关进行检测) 。但是由于偏差，该点很

难精确定位。如果使用带模拟量输出的接近开关和PLC，在启动时便可进行低成本的精确调节了

5. 模拟量接近开关电梯的启动调节

启动调节最令人感兴趣的是应用在电梯领域里。通常，一台电梯在到达停靠点之前的短时间内会转换成缓慢行驶，然后突然停止于停靠点上。技术上看，非常简单，但有两个缺点。第一, 缓慢行驶阶段会延长电梯运行的时间, 第二, 停靠位置的精确性有限且受负载影响。但如果采用模拟量接近开关会同一个启动调节装置（图6）作为发送器来检测电梯的位置，这些问题都可以解决，并且还不会增加多少接近开关费用。若采用可调节的驱动会增加额外的费用，但使用模拟量接近开关，这些费用都可以省去了。

6. 模拟量接近开关检测机动车里的踏脚板位置

现代车辆里的踏脚板位置是很多控制过程的信息源。当踏脚板改变路径或转换角度时，接近开关需要能捕捉到这些变化，并转换成电子信号，再反馈到控制系统。最简单的转换器是由电位计组成的，也可使用磁场敏感元件。更多地人们使用根据微分转换原理工作的位移接近开关。然而, 还有一些以前没有好的解决方案，依现在的技术都已能得到圆满解决，比如建筑装备（高频率振动再加上极其恶劣的环境，如尘土飞扬，工作温度和湿度高，不好安装）。另外，永久性磁铁由于吸附金属和铁屑，可靠性不好，也被弃用。但模拟量接近开关就不同了，它能满足上面所有的要求, 并且价格还比较低廉。同时构造上的实现也很简单, 如图7所示。

7. 模拟量接近开关非接触电位计（角位移）

上面所说的关于踏脚板位的检测也可应用到其它需要把机械信号转换成电子信号的应用上面。把接近开关当作电位计使，起初不被人们看好。但是它能解决安装上的问题（如图5）。使用模拟量的接近开关也可实现现带轴的多圈多匝的电位计一样的功能（使用纺缍体状的设计）。

8. 模拟量接近开关对零部件的控制

很早以前，人们就开始使用光电开关和光纤监测传送带上的零部件位置。在检测金属部件时，特别是在对尘土的敏感度方面，模拟量接近开关也有很好的应用价值。参见图8

9. 模拟量接近开关轴的同心度监测

在预防护方面，轴的同心度监测起着一个非常重要的作用。在运动过程中，由于轴的磨损，同心轴可能被损坏，导致机器出现故障，并随之而来的是昂贵的修理费并导致工厂停工。对轴的同心度持续监测，可以获得轴承的许多实时信息。

10. 模拟量接近开关对振动的监测

振动也是显示机器状态的一种指标,通过对一定时间段内的振幅进行监测，可以进行预防护，也有助于消除因故障引起的维修和关停等。这种情况下, 也可以用带模拟量输出的接近开关和PLC 一起使用，来解决就这些问题，并且费用不高。监测也以用单轴式，双轴式或三

轴式，但是每一个轴向都必须安装一个接近开关,同时也必须注意设备的上限频率。

11. 模拟量接近开关开关点的自动调节

许多情况下，开关点都必须保持极高的精度，因此通常必须通过拧螺坶来进行经常调节，以保证精度。虽然有点费事，但原装设备初装时一般不至于产生问题。不过备品备件替换完全不同，维修安装人员的综合技能通常是参差不齐的。

就这个应用而言，相对来说模拟量的接近开关价格还比较低廉。原因就在于在安装时，接近开关只需模糊调节，例如，可直接用眼睛进行调节。紧接着，初始化开始, 其中大部分可以通过软件来完成。仅需配套使用一个合适的低成本模块，在初始化的过程中，先将设备置于开关所应动作的位置，再将模拟量接近开关的输出读入PLC，并存储起来。该值将一直保留到下一次初始化。因此无论怎样多的接近开关都可以被技术人员快速准确地安装，与安装维护人员的技能无多大关系。

12. 模拟量接近开关离散样本的自动校正

象其它元件一样，模拟量接近开关也受离散样本的影响。制造商在技术参数中给出的数据通常是粗略的。在Bode 数据表曲线上，有三个点显示这个值。但是它仍然无法改变离散程度对应用的影响。这就意味着必须进行手动调节，导致现场安装、更换部件的不方便。不过没关系，可以应用前述方式来解决此类问题。

13. 模拟量接近开关响应曲线的线性化

由感应技术所产生的曲线不太平滑。如图11。从图中可以看出在结束端时所产生的曲线非线性。当然，接近开关制造商也可以在设备中额外附加一个线性电路，但这将大大加大费用，而在控制电子的实际应用中也用不上。

相反, 曲线应该数字线性化。为了达到这一目标，可以在初始化阶段把开关的响应曲线存储到PLC 内存中。与例11的单个开关点不同，如果采取这样的解决方案，可以多采些开关点，那么在初始化阶段，就可以存贮开关的整个响应曲线了。在获得开关的数字化测量值以后，就可以计算每个测试点的测量值和理想值之间的差异，并且以校正表的形式存贮在PLC中。在运行期间，通过插入法就可以进行进一步信号处理了。

14. 模拟量接近开关用一个接近开关辨认旋转方向

通过适当放置齿状和孔状盘，模拟量接近开关可以精确辨认旋转方向（可参考作为编码器的模拟量接近开关的应用报道）。在这种情况下，用一只模拟量接近开关便可测定旋转方向。如图12所示，在二次仪表上，设置了3个开关点, 其中2个位于齿表面，另一个位于齿外。依他们移动的顺序，可以得出齿状和孔状盘的旋转方向。不用说，也可同时测出旋转速度。

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