接近开关传感器

制作：徐兆鹏（07047011）张磊(07047020)王超接近开关简介一、性能特点在各类开关中，有一种对接近它物件有“感知”能力的元件——位移传感器。利用位移传感器对接近物体的敏感特性达到控制开关通或断的目的，这就是接近开关。当有物体移向接近开关，并接近到一定距离时，位移传感器才有“感知”，开关才会动作。通常把这个距离叫“检出距离”。不同的接近开关检出距离也不同。有时被检测验物体是按一定的时间间隔，一个接一个地移向接近开关，又一个一个地离开，这样不断地重复。不同的接近开关，对检测对象的响应能力是不同的。这种响应特性被称为“响应频率”。二、种类因为位移传感器可以根据不同的原理和不同的方法做成，而不同的位移传感器对物体的“感知”方法也不同，所以常见的接近开关有以下种：1．涡流式接近开关这种开关有时也叫电感式接近开关。它是利用导电物体在接近这个能产生电磁场的接近开关时，使物体内部产生涡流。这个涡流反作用到接近开关，使开关内部电路参数发生变化，由此识别出有无导电物体移近，进而控制开关的通或断。这种接近开关所能检测的物体必须是导电体。2．电容式接近开关这种开关的测量通常是构成电容器的一个极板，而另一个极板是开关的外壳。这个外壳在测量过程中通常是接地或与设备的机壳相连接。当有物体移向接近开关时，不论它是否为导体，由于它的接近，总要使电容的介电常数发生变化，从而使电容量发生变化，使得和测量头相连的电路状态也随之发生变化，由此便可控制开关的接通或断开。这种接近开关检测的对象，不限于导体，可以绝缘的液体或粉状物等。3．霍尔接近开关霍尔元件是一种磁敏元件。利用霍尔元件做成的开关，叫做霍尔开关。当磁性物件移近霍尔开关时，开关检测面上的霍尔元件因产生霍尔效应而使开关内部电路状态发生变化，由此识别附近有磁性物体存在，进而控制开关的通或断。这种接近开关的检测对象必须是磁性物体。4．光电式接近开关利用光电效应做成的开关叫光电开关。将发光器件与光电器件按一定方向装在同一个检测头内。当有反光面（被检测物体）接近时，光电器件接收到反射光后便在信号输出，由此便可“感知”有物体接近。5．热释电式接近开关用能感知温度变化的元件做成的开关叫热释电式接近开关。这种开关是将热释电器件安装在开关的检测面上，当有与环境温度不同的物体接近时，热释电器件的输出便变化，由此便可检测出有物体接近。6．其它型式的接近开关当观察者或系统对波源的距离发生改变时，接近到的波的频率会发生偏移，这种现象称为多普勒效应。声纳和雷达就是利用这个效应的原理制成的。利用多普勒效应可制成超声波接近开关、微波接近开关等。当有物体移近时，接近开关接收到的反射信号会产生多普勒频移，由此可以识别出有无物体接近。接近开关应用接近开关在航海、航空、航天技术以及工业生产中都有广泛的应用。在日常生活中，如宾馆、饭店、车库的自动门，自动热风机上都有应用。在安全防盗方面，如资料档案、财会、金融、博物馆、金库等重地，通常都装有由各种接近开关组成的防盗装置。在测量技术中，如长度，位置的测量；在控制技术中，如位移、速度、加速度的测量和控制，也都使用着大量的接近开关。应用条件在一般的工业生产场所，通常都选用电感式接近开关和电容式接近开关。因为这两种接近开关对环境的要求条件较低。当被测对象是导电物体或可以固定在一块金属物上的物体时，一般都选用涡流式接近开关，因为它的响应频率高、抗环境干扰性能好、应用范围广、价格较低。若所测对象是非金属（或金属）、液位高度、粉状物高度、塑料、烟草等。则应选用电容式接近开关。这种开关的响应频率低，但稳定性好。安装时应考虑环境因素的影响。若被物为导磁材料或者为了区别和它在一同运动的物体而把磁钢埋在被测物体内时，应选用霍尔接近开关，它的价格最低。在环境条件比较好、无粉尘污染的场合，可采用光电接近开关。光电接近开关工作时对被测对象几乎无任何影。因此，在要求较高的传真机上，在烟草机械上都被广泛地使用。在防盗系统中，自动门通常使用热释电接近开关、超声波接近开关、微波接近开关。有时为了提高识别的可靠性，上述几种接近开关往往被复合使用。无论选用哪种接近开关，都应注意对工作电压、负载电流、响应频率、检测距离等各项指标的要求。常见接近开关原理图及造型接近开关术语解释1.检测距离：动作距离是指检测体按一定方式移动时，从基准位置（接近开关的感应表面）到开关动作时测得的基准位置到检测面的空间距离。额定动作距离指接近开关动作距离的标称值。2.设定距离：接近开关在实际工作中整定的距离，一般为额定动作距离的0.8倍。3.回差值：动作距离与复位距离之间的绝对值。4.标准检测体：可使接近开关作比较的金属检测体。5.输出状态：分常开和常闭。当无检测物体时，常开型的接近开关所接通的负载，由于接近开关内部的输出晶体管的截止而不工作，当检测到物体时，晶体管导通，负载得电工作。6.检测方式：分埋入式和非埋入式。埋入式的接近开关在安装上为齐平安装型，可与安装的金属物件形成同一表面，非埋入式的接近开关则需把感应头露出，以达到其长检测距离的目的。7.响应频率：按规定的1秒的时间间隔内，接近开关动作循环的次数。8.导通压降：既开关在导通时，残留在开关输出晶体管上的电压降。9.输出形式：分npn二线，npn三线，npn四线，pnp二线，pnp三线，pnp四线，DC二线，AC二线，AC五线(自带继电器)等几种常用的形式输出。接近开关命名方法前面已经提到应用最多的是电感式与电容式接近开关，下面就来分别介绍一下这两种。各种产品市场上所见接近开关门类繁多，规格不一，下面仅以型号与形状分类，并分别举浙江洞头光电开关厂（）与西普电气公司（）的产品为例，简介一下。型号说明：（一）电感式接近开关常见电感式接近开关型号（一）常见电感式接近开关型号（二）常用接近开关规格型号及具体参数（浙江·洞头光电开关厂提供）表一续表一附：各种型号尺寸常用接近开关规格型号及具体参数（浙江·洞头光电开关厂提供）表二表二附：各种型号尺寸常用接近开关规格型号及具体参数（浙江·洞头光电开关厂提供）表三表三附：各种型号尺寸常用接近开关规格型号及具体参数（浙江·洞头光电开关厂提供）表四表四附：各种型号尺寸常用接近开关规格型号及具体参数（浙江·洞头光电开关厂提供）表五表五附：各种型号尺寸常用接近开关规格型号及具体参数（浙江·洞头光电开关厂提供）表六表六附：各种型号尺寸常用接近开关规格型号及具体参数（浙江·洞头光电开关厂提供）表七表七附：各种型号尺寸现在按形状来分类，举西普公司的产品为例通用型糸列再举其中J5糸列为例，参数如下更多信息详见西普1.工作原理电容式接近开关亦属于一种具有开关量输出的位置传感器，它的测量头通常是构成电容器的一个极板，而另一个极板是物体的本身，当物体移向接近开关时，物体和接近开关的介电常数发生变化，使得和测量头相连的电路状态也随之发生变化，由此便可控制开关的接通和关断。这种接近开关的检测物体，并不限于金属导体，也可以是绝缘的液体或粉状物体,在检测较低介电常数ε的物体时，可以顺时针调节多圈电位器（位于开关后部）来增加感应灵敏度，一般调节电位器使电容式的接近开关在0.7-0.8Sn的位置动作。常见型号常用电容式接近开关规格型号及具体参数（浙江·洞头光电开关厂提供）附：各种型号尺寸西普公司的相关产品以CJS12糸列为例具体参数更多信息详见西普其他接近开关一.光电开关反射板型二.霍尔开关三.磁性开关更多信息详见：西普接近开关传感器应用方向人们大多会同意这样的说法：传感器技术的进步一直是工厂自动化发展的推动力。有足够的证据表明，离散制造行业的自动化应用已经落后于过程控制行业。离散传感技术的进步，尤其是接近传感器技术的进步，将自动化技术扩展到这些行业。根据CONTROLENGINEERING杂志和ReedResearchGroup近期举行的一次控制工程师在线调查结果显示，接近传感器已经在很多自动化行业找到了应用方向。在日常运行时接近开关的主要应用问题上，有36%的受访工程师提到了连续与批处理。在所有的应用当中，离散制造占了29%，连续处理只占16.7%，公用工程应用占7.2%。只有4.3%的受访工程师选择了批处理。其他的应用方向占6.5%广泛丰富的应用类型接近传感器的应用范围很广，种类很多。如果不考虑行业类型因素，最常见的是机械类应用。在所有的应用里面，与机械应用相关的占79.7%，是其他应用类型的两倍还多，如液体装填应用占32.6%，包裹/装箱应用占31.2%，固体/粉末装填应用占26.1%，原材料处理占20.3%。此外还有一些应用类别：合金（17.4%）、塑料产品制造（14.5%）、汽车（10.1%）、以及基于web的产品（4.3%）。当被问及应用组成的问题时，ifmefector公司（）的位移动传感器产品经理ErnieMaddox认为这些数字都是准确的，他说：“接近传感器在连续性或批处理方面的应用有限。在离散制造领域，传感器被用于检测机器位置和被制造的产品。接近传感器在探测机器位置方面的应用在过去的15年时间里增长迅猛。这种发展趋势的主要动因在于机器制作商从机械式开关和继电逻辑转为使用接近传感器和PLC。这种发展趋势在很大程度上是水到渠成、自然而行的。在产品检测市场方面，应用类型包括被加工部件在设备上的存在检测、传送带上的部件计数、以及传送线和机器加料口的“线满/线空”检测。在Maddox看来，这种趋势“随着制造商继续安装传感器以提高生产率和提高被加工部件的质量”而增长，而“误差检测和部件验证是现在的主流发展趋势”。恶劣的环境，坚固的品质对于接近传感器而言，腐蚀性环境、湿气、与尖锐沉重的油性或磨损性部件发生的碰撞（甚至近距离交错）都是要面临的严峻问题。Sick公司（）产品经理SerdarGuvenc指出，坚固性是至关重要的设计特点，并且比过去显得更为重要。Guvenc说：“Sick非常看重价格和坚固性。标准的电感传感器价格因标准化的制造技术发展而下跌，但是，”他话锋一转：“食品、饮料和制药行业的很多企业愿意为接近传感器付出额外的费用，使之能承受其应用环境，并消除需要在生产运行过程中替换传感器（这会造成停机检修）的可能性”。更远距离的感应技术、最有弹性的构造材料和技术、更好的电子技术/连技术都被添加到接近传感器上以提高其总体的坚固性。但是，这些特性通常只使用在高级传感器里，价格比标准的传感器要高。在各种情况下，用户都需要将安装成本和生产停机时间结合起来权衡考虑。大部分用户都还没有在设备网络环境下使用传感器。然而，那些不在设备网络环境下使用传感器的用户使用了更多的带有接口模块的标准传感器，数量超出了网络环境用户通常所使用的两倍。在OmronElectronics公司（）的接近传感器产品经理NazarioBiala看来，这种趋势还将保持下去，至少在短期内不会有所改变。Biala表示：“在这个2:1的比例能够得到改变之前，有许多工作要做。首先，工业自动化的用户需要更好地认识到系统和设备级别的网络的好处。各种协会，比如ODVA（OpenDeviceNetVendorAssociation，开放的DeviceNet供应商协会，），在这方面已经做了很不错的工作，使业界认识实施设备级网络的好处。但是，”他转而说道：“更广泛的市场认可需要开展更大范围的业界教育工作。另外，业界正在等待光电传感器和接近传感器等网络元件的价格降下来。”Baila还补充说，那些等待现场总线市场战胜利者的用户正在错过带有网络功能的元器件的好处。与前次调查相比（请参见“通信协议”附图），那些在自动化系统中使用联网传感器的用户所偏向的通信技术出现了有趣的变化。虽然排列的顺序在过去的3年时间里没有出现本质的变化，但是“其他”类别有了显著的增长。