接近開(kāi)關(guān)傳感器的選型和性能測(cè)定

1.概述
    接近開(kāi)關(guān)是一種毋需與運(yùn)動(dòng)部件進(jìn)行機(jī)械接觸而可以操作的位置開(kāi)關(guān)，當(dāng)物體接近開(kāi)關(guān)的感應(yīng)面到動(dòng)作距離時(shí)，不需要機(jī)械接觸及施加任何壓力即可使開(kāi)關(guān)動(dòng)作，從而驅(qū)動(dòng)交流或直流電器或給計(jì)算機(jī)裝置提供控制指令。接近開(kāi)關(guān)是種開(kāi)關(guān)型傳感器(即無(wú)無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān))，它即有行程開(kāi)關(guān)、微動(dòng)開(kāi)關(guān)的特性，同時(shí)具有傳感性能，且動(dòng)作可靠，性能穩(wěn)定，頻率響應(yīng)快，應(yīng)用壽命長(zhǎng)，抗干擾能力強(qiáng)等、并具有防水、防震、耐腐蝕等特點(diǎn)。產(chǎn)品有電感式、電容式、霍爾式、交、直流型。
    接近開(kāi)關(guān)又稱(chēng)無(wú)觸點(diǎn)接近開(kāi)關(guān)，是理想的電子開(kāi)關(guān)量傳感器。當(dāng)金屬檢測(cè)體接近開(kāi)關(guān)的感應(yīng)區(qū)域，開(kāi)關(guān)就能無(wú)接觸，無(wú)壓力、無(wú)火花、迅速發(fā)出電氣指令，準(zhǔn)確反應(yīng)出運(yùn)動(dòng)機(jī)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(duì)惡劣環(huán)境的適用能力，是一般機(jī)械式行程開(kāi)關(guān)所不能相比的。
    它廣泛地應(yīng)用于機(jī)床、冶金、化工、輕紡和印刷等行業(yè)。在自動(dòng)控制系統(tǒng)中可作為限位、計(jì)數(shù)、定位控制和自動(dòng)保護(hù)環(huán)節(jié)。接近開(kāi)關(guān)具有使用壽命長(zhǎng)、工作可靠、重復(fù)定位精度高、無(wú)機(jī)械磨損、無(wú)火花、無(wú)噪音、抗振能力強(qiáng)等特點(diǎn)。因此到目前為止，接近開(kāi)關(guān)的應(yīng)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(kāi)關(guān)的主要功能
    2.1檢驗(yàn)距離
    檢測(cè)電梯、升降設(shè)備的停止、起動(dòng)、通過(guò)位置;檢測(cè)車(chē)輛的位置，防止兩物體相撞檢測(cè);檢測(cè)工作機(jī)械的設(shè)定位置，移動(dòng)機(jī)器或部件的極限位置;檢測(cè)回轉(zhuǎn)體的停止位置，閥門(mén)的開(kāi)或關(guān)位置;檢測(cè)氣缸或液壓缸內(nèi)的活塞移動(dòng)位置。
    2.2尺寸控制
    金屬板沖剪的尺寸控制裝置;自動(dòng)選擇、鑒別金屬件長(zhǎng)度;檢測(cè)自動(dòng)裝卸時(shí)堆物高度;檢測(cè)物品的長(zhǎng)、寬、高和體積。
    2.3檢測(cè)物體存在有否檢測(cè)生產(chǎn)包裝線上有無(wú)產(chǎn)品包裝箱;檢測(cè)有無(wú)產(chǎn)品零件。
    2.4轉(zhuǎn)速與速度控制
    控制傳送帶的速度;控制旋轉(zhuǎn)機(jī)械的轉(zhuǎn)速;與各種脈沖發(fā)生器一起控制轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)數(shù)。
    2.5計(jì)數(shù)及控制
    檢測(cè)生產(chǎn)線上流過(guò)的產(chǎn)品數(shù);高速旋轉(zhuǎn)軸或盤(pán)的轉(zhuǎn)數(shù)計(jì)量;零部件計(jì)數(shù)。
    2.6檢測(cè)異常
    檢測(cè)瓶蓋有無(wú);產(chǎn)品合格與不合格判斷;檢測(cè)包裝盒內(nèi)的金屬制品缺乏與否;區(qū)分金屬與非金屬零件;產(chǎn)品有無(wú)標(biāo)牌檢測(cè);起重機(jī)危險(xiǎn)區(qū)報(bào)警;安全扶梯自動(dòng)啟停。
    2.7計(jì)量控制
    產(chǎn)品或零件的自動(dòng)計(jì)量;檢測(cè)計(jì)量器、儀表的指針?lè)秶刂茢?shù)或流量;檢測(cè)浮標(biāo)控制測(cè)面高度，流量;檢測(cè)不銹鋼桶中的鐵浮標(biāo);儀表量程上限或下限的控制;流量控制，水平面控制。
    2.8識(shí)別對(duì)象
    根據(jù)載體上的碼識(shí)別是與非。
  2.9信息傳送
    ASI(總線)連接設(shè)備上各個(gè)位置上的傳感器在生產(chǎn)線(50-100米)中的數(shù)據(jù)往返傳送等。
    3.接近開(kāi)關(guān)分類(lèi)及結(jié)構(gòu)
    接近開(kāi)關(guān)的作用是當(dāng)某物體與接近開(kāi)關(guān)接近并達(dá)到一定距離時(shí)，能發(fā)出信號(hào)。它不需要外力施加，是一種無(wú)觸點(diǎn)式的主令電器。它的用途已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出行程開(kāi)關(guān)所具備的行程控制及限位保護(hù)。接近開(kāi)關(guān)可用于高速計(jì)數(shù)、檢測(cè)金屬體的存在、測(cè)速、液位控制、檢測(cè)零件尺寸以及用作無(wú)觸點(diǎn)式按鈕等。就目前應(yīng)用較為廣泛的接近開(kāi)關(guān)按工作原理可以分為以下幾種類(lèi)型：
    高頻振蕩型：用以檢測(cè)各種金屬體
    電容型：用以檢測(cè)各種導(dǎo)電或不導(dǎo)電的液體或固體
    光電型：用以檢測(cè)所有不透光物質(zhì)
    超聲波型：用以檢測(cè)不透過(guò)超聲波的物質(zhì)
    電磁感應(yīng)型：用以檢測(cè)導(dǎo)磁或不導(dǎo)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(cè)特性相同，溝型的檢測(cè)部位是在槽內(nèi)側(cè)，用于檢測(cè)通過(guò)槽內(nèi)的物體，貫通型在我國(guó)很少生產(chǎn)，而日本則應(yīng)用較為普遍，可用于小螺釘或滾珠之類(lèi)的小零件和浮標(biāo)組裝成水位檢測(cè)裝置等。

接近開(kāi)關(guān)傳感器的選型和性能測(cè)定
    接近開(kāi)關(guān)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(kāi)關(guān)
    兩線制接近開(kāi)關(guān)安裝簡(jiǎn)單，接線方便;應(yīng)用比較廣泛，但卻有殘余電壓和漏電流大的缺點(diǎn)。
    3.2直流三線式
    直流三線式接近開(kāi)關(guān)的輸出型有NPN和PNP兩種，70年代日本產(chǎn)品絕大多數(shù)是NPN輸出，西歐各國(guó)NPN、PNP兩種輸出型都有。PNP輸出接近開(kāi)關(guān)一般應(yīng)用在PLC或計(jì)算機(jī)作為控制指令較多，NPN輸出接近開(kāi)關(guān)用于控制直流繼電器較多，在實(shí)際應(yīng)用中要根據(jù)控制電路的特性進(jìn)行選擇其輸出形式。
    4.接近開(kāi)關(guān)的選型和檢測(cè)
    4.1.接近開(kāi)關(guān)的選型
    對(duì)于不同的材質(zhì)的檢測(cè)體和不同的檢測(cè)距離，應(yīng)選用不同類(lèi)型的接近開(kāi)關(guān)，以使其在系統(tǒng)中具有高的性能價(jià)格比，為此在選型中應(yīng)遵循以下原則：
    4.1.1.當(dāng)檢測(cè)體為金屬材料時(shí)，應(yīng)選用高頻振蕩型接近開(kāi)關(guān)，該類(lèi)型接近開(kāi)關(guān)對(duì)鐵鎳、A3鋼類(lèi)檢測(cè)體檢測(cè)zui靈敏。
    對(duì)鋁、黃銅和不銹鋼類(lèi)檢測(cè)體，其檢測(cè)靈敏度就低。
    4.1.2.當(dāng)檢測(cè)體為非金屬材料時(shí)，如;木材、紙張、塑料、玻璃和水等，應(yīng)選用電容型接近開(kāi)關(guān)。
    4.1.3.金屬體和非金屬要進(jìn)行遠(yuǎn)距離檢測(cè)和控制時(shí)，應(yīng)選用光電型接近開(kāi)關(guān)或超聲波型接近開(kāi)關(guān)。
4.1.4.對(duì)于檢測(cè)體為金屬時(shí)，若檢測(cè)靈敏度要求不高時(shí)，可選用價(jià)格低廉的磁性接近開(kāi)關(guān)或霍爾式接近開(kāi)關(guān)。
    4.2.接近開(kāi)關(guān)技術(shù)指標(biāo)檢測(cè)
    4.2.1.動(dòng)作距離測(cè)定;當(dāng)動(dòng)作片由正面靠近接近開(kāi)關(guān)的感應(yīng)面時(shí)，使接近開(kāi)關(guān)動(dòng)作的距離為接近開(kāi)關(guān)的zui大動(dòng)作距離，測(cè)得的數(shù)據(jù)應(yīng)在產(chǎn)品的參數(shù)范圍內(nèi)。
    4.2.2.釋放距離的測(cè)定;當(dāng)動(dòng)作片由正面離開(kāi)接近開(kāi)關(guān)的感應(yīng)面，開(kāi)關(guān)由動(dòng)作轉(zhuǎn)為釋放時(shí)，測(cè)定動(dòng)作片離開(kāi)感應(yīng)面的zui大距離。
    4.2.3.回差H的測(cè)定;zui大動(dòng)作距離和釋放距離之差的值。
    4.2.4.動(dòng)作頻率測(cè)定;用調(diào)速電機(jī)帶動(dòng)膠木圓盤(pán)，在圓盤(pán)上固定若干鋼片，調(diào)整開(kāi)關(guān)感應(yīng)面和動(dòng)作片間的距離，約為開(kāi)關(guān)動(dòng)作距離的80%左右，轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤(pán)，依次使動(dòng)作片靠近接近開(kāi)關(guān)，在圓盤(pán)主軸上裝有測(cè)速裝置，開(kāi)關(guān)輸出信號(hào)經(jīng)整形，接至數(shù)字頻率計(jì)。此時(shí)啟動(dòng)電機(jī)，逐步提高轉(zhuǎn)速，在轉(zhuǎn)速與動(dòng)作片的乘積與頻率計(jì)數(shù)相等的條件下，可由頻率計(jì)直接讀出開(kāi)關(guān)的動(dòng)作頻率。
    4.2.5.重復(fù)精度測(cè)定;將動(dòng)作片固定在量具上，由開(kāi)關(guān)動(dòng)作距離的120%以外，從開(kāi)關(guān)感應(yīng)面正面靠近開(kāi)關(guān)的動(dòng)作區(qū)，運(yùn)動(dòng)速度控制在0.1mm/s上。當(dāng)開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)，讀出量具上的讀數(shù)，然后退出動(dòng)作區(qū)，使開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。如此重復(fù)10次，zui后計(jì)算10次測(cè)量值的zui大值和zui小值與10次平均值之差，差值大者為重復(fù)精度誤差

接近開(kāi)關(guān)傳感器的選型和性能測(cè)定