接近开关原理及变通应用

接近开关原理

一，电感式接近开关工作原理

电感式接近开关由三大部分组成：振荡器、开关电路及放大输出电路。振荡器产生一个交变磁场。当金属目标接近这一磁场，并达到感应距离时，在金属目标内产生涡流，从而导致振荡衰减，以至停振。振荡器振荡及停振的变化被后级放大电路处理并转换成开关信号，触发驱动控制器件，从而达到非接触式之检测目的

电路板图：

原理图：

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。

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≤U S/（I L-3）

P>U S2/R

P为假负载消耗功率；

R为假负载阻值；

I L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。

二，霍尔接近开关工作原理

原理简介：

当一块通有电流的金属或半导体薄片垂直地放在磁场中时，薄片的两端就会产生电位差，这种现象就称为霍尔效应。两端具有的电位差值称为霍尔电势U，其表达式为

U=K·I·B/d

其中K为霍尔系数，I为薄片中通过的电流，B为外加磁场(洛伦慈力Lorrentz)的磁感应强

度，d是薄片的厚度。

由此可见，霍尔效应的灵敏度高低与外加磁场的磁感应强度成正比的关系。

霍尔开关就属于这种有源磁电转换器件，它是在霍尔效应原理的基础上，利用集成封装和组装工艺制作而成，它可方便的把磁输入信号转换成实际应用中的电信号，同时又具备工业场合实际应用易操作和可靠性的要求。

霍尔开关的输入端是以磁感应强度B来表征的，当B值达到一定的程度(如B1)时，霍尔开关内部的触发器翻转，霍尔开关的输出电平状态也随之翻转。输出端一般采用晶体管输出，和其他传感器类似有NPN、PNP、常开型、常闭型、锁存型(双极性)、双信号输出之分。

霍尔开关具有无触电、低功耗、长使用寿命、响应频率高等特点，内部采用环氧树脂封灌成一体化，所以能在各类恶劣环境下可靠的工作。霍尔开关可应用于接近传感器、压力传感器、里程表等，作为一种新型的电器配件。

接近开关是工程中经常用到的一种元件设备了，一般来说，接近开关常见的有电容式、电感式和霍尔接近开关三种。电感式接近开关必须检测金属材料。电容式传感器可用无接触的方式来检测任意一个物体。与只能检测金属物的电感式传感器比较，电容式传感器也可以检测非金属的材料。霍尔接近开关由霍尔原件组成，有低能耗，无损性长寿命的特点。

当接近开关靠近要检测的物体时，其内部的电路开关打开，而当其离开检测物体时，开关关闭，这也是接近开关名字的含义。几种接近开关的具体检测原理在本文中就不叙述了，若有兴趣可查阅相关资料。本文主要说明一下如何与正航电子的CHION 和A5 系列PLC 配合使用接近开关。下面以最常用的三线NPN 接近开关为例来说明接近开关与PLC 如何接线：

NPN 型指的是接近开关的开关输出元件为NPN 晶体管。其输出原理图如下：