接近開關原理及用途

1.概述
接近開關是一種毋需與運動部件進行機械接觸而可以操作的位置開關，當物體接近開關的感應面到動作距離時，不需要機械接觸及施加任何壓力即可使開關動作，從而驅動交流或直流電器或給計算機裝置提供控制指令。接近開關是種開關型傳感器（即無無觸點開關），它即有行程開關、微動開關的特性，同時具有傳感性能，且動作可靠，性能穩(wěn)定，頻率響應快，應用壽命長，抗干擾能力強等、并具有防水、防震、耐腐蝕等特點。產品有電感式、電容式、霍爾式、交、直流型。
接近開關又稱無觸點接近開關，是理想的電子開關量傳感器。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)出電氣指令，準確反應出運動機構的位置和行程，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。
2.接近開關的主要功能
2.1檢驗距離
檢測電梯、升降設備的停止、起動、通過位置；檢測車輛的位置，防止兩物體相撞檢測；檢測工作機械的設定位置，移動機器或部件的極限位置；檢測回轉體的停止位置，閥門的開或關位置；檢測氣缸或液壓缸內的活塞移動位置。
2.2尺寸控制
金屬板沖剪的尺寸控制裝置；自動選擇、鑒別金屬件長度；檢測自動裝卸時堆物高度；檢測物品的長、寬、高和體積。
2.3檢測物體存在有否 檢測生產包裝線上有無產品包裝箱；檢測有無產品零件。
2.4轉速與速度控制
控制傳送帶的速度；控制旋轉機械的轉速；與各種脈沖發(fā)生器一起控制轉速和轉數(shù)。
2.5計數(shù)及控制
檢測生產線上流過的產品數(shù)；高速旋轉軸或盤的轉數(shù)計量；零部件計數(shù)。
2.6檢測異常
檢測瓶蓋有無；產品合格與不合格判斷；檢測包裝盒內的金屬制品缺乏與否；區(qū)分金屬與非金屬零件；產品有無標牌檢測；起重機危險區(qū)報警；安全扶梯自動啟停。
2.7計量控制
產品或零件的自動計量；檢測計量器、儀表的指針范圍而控制數(shù)或流量；檢測浮標控制測面高度，流量；檢測不銹鋼桶中的鐵浮標；儀表量程上限或下限的控制；流量控制，水平面控制。
2.8識別對象
根據(jù)載體上的碼識別是與非。
2.9信息傳送
ASI（總線）連接設備上各個位置上的傳感器在生產線（50-100米）中的數(shù)據(jù)往返傳送等。
3.接近開關分類及結構
接近開關的作用是當某物體與接近開關接近并達到一定距離時，能發(fā)出信號。它不需要外力施加，是一種無觸點式的主令電器。它的用途已遠遠超出行程開關所具備的行程控制及限位保護。 接近開關可用于高速計數(shù)、檢測金屬體的存在、測速、液位控制、檢測零件尺寸以及用作無觸點式按鈕等。就目前應用較為廣泛的接近開關按工作原理可以分為以下幾種類型：
高頻振蕩型：用以檢測各種金屬體
電容型：用以檢測各種導電或不導電的液體或固體
光電型：用以檢測所有不透光物質
超聲波型：用以檢測不透過超聲波的物質
電磁感應型：用以檢測導磁或不導磁金屬
按其外型形狀可分為園柱型、方型、溝型、穿孔（貫通）型和分離型。園柱型比方型安裝方便，但其檢測特性相同，溝型的檢測部位是在槽內側，用于檢測通過槽內的物體，貫通型在我國很少生產，而日本則應用較為普遍，可用于小螺釘或滾珠之類的小零件和浮標組裝成水位檢測裝置等。
接近開關按供電方式可分為；直流型和交流型，按輸出型式又可分為直流兩線制、直流三線制、直流四線制、交流兩線制和交流三線制。
3.1兩線制接近開關
兩線制接近開關安裝簡單，接線方便；應用比較廣泛，但卻有殘余電壓和漏電流大的缺點。
3.2直流三線式
直流三線式接近開關的輸出型有NPN和PNP兩種，70年代日本產品絕大多數(shù)是NPN輸出，西歐各國NPN、PNP兩種輸出型都有。PNP輸出接近開關一般應用在PLC或計算機作為控制指令較多，NPN輸出接近開關用于控制直流繼電器較多，在實際應用中要根據(jù)控制電路的特性進行選擇其輸出形式。
4.接近開關的選型和檢測
4.1.接近開關的選型
對于不同的材質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：
4.1.1.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鋼類檢測體檢測最靈敏。對鋁、黃銅和不銹鋼類檢測體，其檢測靈敏度就低。
4.1.2.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。
4.1.3.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。
4.1.4.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。
4.2.接近開關技術指標檢測
4.2.1.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)應在產品的參數(shù)范圍內。
4.2.2.釋放距離的測定；當動作片由正面離開接近開關的感應面，開關由動作轉為釋放時，測定動作片離開感應面的最大距離。
4.2.3.回差H的測定；最大動作距離和釋放距離之差的絕對值。
4.2.4.動作頻率測定；用調速電機帶動膠木圓盤，在圓盤上固定若干鋼片，調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，開關輸出信號經整形，接至數(shù)字頻率計。此時啟動電機，逐步提高轉速，在轉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。
4.2.5.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.