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一文深度瞭解接近感測器

接近感測器被廣泛用於各種自動化生產線,機電一體化裝置及石油、化工、軍工、科研等多種行業,那什麼是接近感測器呢?

接近感測器

接近感測器,是指代替限位開關等接觸式檢測方式,以無需接觸檢測物件進行檢測為目的的感測器的總稱。其能將檢測物件的移動資訊和存在資訊轉換為電氣訊號。

在轉換為電氣訊號的檢測方式中,包括利用電磁感應引起的檢測物件的金屬體中產生的渦電流的方式、捕測體的接近引起的電氣訊號的容量變化的方式、利石和引導開關的方式。 由感應型、靜電容量型、超聲波型、光電型、磁力型等構成。

一文深度瞭解接近感測器

接近感測器是利用振動器發生的一個交變磁場,當金屬目標接近這磁場並達到感應距離時,在金屬目標內發生渦流,因此導致振動衰減,以至接近感測器的振動器停振。接近感測器的振動器振動及停振的變化被後級放大電路處理並轉換成開關訊號,觸發驅動控制器件,因此達到接近感測器的非接觸式之檢測的目的。這就是接近感測器的運作原理。

技術優勢 由於其能以非接觸方式進行檢測,所以不會磨損和損傷檢測物件物。 由於採用無接點輸出方式,因此壽命延長(磁力式除外)採用半導體輸出,對接點的壽命無影響。 與光檢測方式不同,適合在水和油等環境下使用檢測時幾乎不受檢測物件的汙漬、油和水等的影響。此外,還包括特氟龍外殼型及耐藥品良好的產品。 與接觸式開關相比,可實現高速響應。 能對應廣泛的溫度範圍。 不受檢測物體顏色的影響:對檢測物件的物理性質變化進行檢測,所以幾乎不受表面顏色等的影響。 與接觸式不同,會受周圍溫度、周圍物體、同類感測器的影響,包括感應型、靜電容量型在內,感測器之間相互影響。因此,對於感測器的設定,需要考慮相互干擾。此外,在感應型中,需要考慮周圍金屬的影響,而在靜電容量型中則需考慮周圍物體的影響。當金屬檢測體接近感測器的感應區域,開關能無接觸,無壓力、無火花、迅速發出電氣指令,準確反應出運動機構的位置和行程,即使用於一般的行程控制,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境的適用能力,都是一般機械式行程開關所不能相比的。接近感測器的分類

接近感測器按工作原理分:

高頻振盪型、電容型、感應電橋型、永久磁鐵型和霍耳效應型等。

按操作原理可分為三類:

利用電磁感應的高頻振盪型,使用磁鐵的磁力型和利用電容變化的電容型。

按檢測方法分:

通用型:主要檢測黑色金屬(鐵)

所有金屬型:在相同的檢測距離內,檢測任何金屬。

有色金屬型:主要檢測鋁一類的有色金屬

根據結構型別分:

1、兩線制接近感測器:

兩線制接近感測器安裝簡單,接線方便;應用比較廣泛,但卻有殘餘電壓和漏電流大的缺點。

2、直流三線式:

直流三線式接近感測器的輸出型有NPN和PNP兩種,70年代日本產品絕大多數是NPN輸出,西歐各國NPN、PNP兩種輸出型都有。PNP輸出接近感測器一般應用在PLC或計算機作為控制指令較多,NPN輸出接近感測器用於控制直流繼電器較多,在實際應用中要根據控制電路的特性選擇其輸出形式。

不同型別接近感測器的工作原理

電容式接近感測器的工作原理:電容式接近感測器由高頻振盪器和放大器等組成,由感測器的檢測面與大地間構成一個電容器,參與振盪迴路工作,起始處於振盪狀態。當物體接近感測器檢測面時,迴路的電容量發生變化,使高頻振盪器振盪。振盪與停振這二種狀態轉換為電訊號經放大器轉化成二進位制的開關訊號。

一文深度瞭解接近感測器

電感式接近感測器的工作原理:電感式接近感測器由高頻振盪、檢波、放大、觸發及輸出電路等組成。振盪器在感測器檢測面產生一個交變電磁場,當金屬物體接近感測器檢測面時,金屬中產生的渦流吸收了振盪器的能量,使振盪減弱以至停振。振盪器的振盪及停振這二種狀態,轉換為電訊號透過整形放大轉換成二進位制的開關訊號,經功率放大後輸出。

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高頻振盪型接近感測器的工作原理:由LC高頻振盪器和放大處理器電路組成,當金屬物體接近振盪感應頭時會產生渦流,使接近感測器振盪能力衰減,內部電路的引數發生變化,由此識別出有無金屬物體接近,進而控制開關的通或斷。

一文深度瞭解接近感測器

所有金屬型感測器的工作原理:所有金屬型感測器基本上屬於高頻振盪型。和普通型一樣,它也有一個振盪電路,電路中因感應電流在目標物內流動引起的能量損失影響到振盪頻率。目標物接近感測器時,不論目標物金屬種類如何,振盪頻率都會提高。感測器檢測到這個變化並輸出檢測訊號。

有色金屬型感測器的工作原理:有色金屬感測器基本上屬於高頻振盪型。它有一個振盪電路,電路中因感應電流在目標物內流動引起的能量損失影響到振盪頻率的變化。當鋁或銅之類的有色金屬目標物接近感測器時,振盪頻率增高;當鐵一類的黑色金屬目標物接近感測器時,振盪頻率降低。如果振盪頻率高於參考頻率,感測器輸出訊號。

通用型接近感測器的工作原理:振盪電路中的線圈L產生一個高頻磁場。當目標物接近磁場時,由於電磁感應在目標物中產生一個感應電流(渦電流)。隨著目標物接近感測器,感應電流增強,引起振盪電路中的負載加大。然後,振盪減弱直至停止。感測器利用振幅檢測電路檢測到振盪狀態的變化,並輸出檢測訊號。

接近感測器的選型和檢測

接近感測器的選型:

對於不同的材質的檢測體和不同的檢測距離,應選用不同型別的接近感測器,以使其在系統中具有高的效能價格比,為此在選型中應遵循以下原則:

1。 當檢測體為金屬材料時:應選用高頻振盪型接近感測器,該型別接近感測器對鐵鎳、A3鋼類檢測體檢測最靈敏。對鋁、黃銅和不鏽鋼類檢測體,其檢測靈敏度就低。

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2。 當檢測體為非金屬材料時:應選用電容型接近感測器,如木材、紙張、塑膠、玻璃和水等。

3。 金屬體和非金屬要進行遠距離檢測和控制時:應選用光電型接近感測器或超聲波型接近感測器。

4。 當檢測體金屬但靈敏度要求不高時:可選用價格低廉的磁性接近感測器或霍爾式接近感測器。

接近感測器選型的要素:

檢測型別:放大器內藏型、放大器分離型; 外形:圓形、方形、凹槽型; 檢測距離:以mm為單位; 檢測物體:鐵、鋼、銅、鋁、塑膠、水、紙等; 工作電源:直流、交流、交直流通用; 輸出形態:常開(NO)、常閉(NC); 輸出方式:兩線式、三線式(NPN、PNP); 遮蔽、非遮蔽; 導線引出型、接外掛式、接外掛中繼式; 應答頻率:一秒鐘能檢測幾個物體

接近感測器的檢測:

釋放距離的測定:當動作片由正面離開接近感測器的感應面,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。

回差H的測定:最大動作距離和釋放距離之差的絕對值。

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感測器,在圓盤主軸上裝有測速裝置,開關輸出訊號經整形,接至數字頻率計。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相等的條件下,可由頻率計直接讀出開關的動作頻率。

重複精度測定: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,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,然後退出動作區,使開關斷開。如此重複10次,最後計算10次測量值的最大值和最小值與10次平均值之差,差值大者為重複精度誤差。

接近感測器的常見故障排除

穩定電源給接近感測器單獨供電;

響應頻率在額定範圍內;

物體檢測過程中有抖動,導致超出檢測區域;

多個探頭緊密安裝互相干擾;

感測器探頭周圍的檢測區域內有其他被測物體;

接近感測器的周圍有大功率裝置,有電氣干擾。

接近感測器廣泛地應用於機床、冶金、化工、輕紡和印刷等行業。在自動控制系統中可作為限位、計數、定位控制和自動保護環節。接近感測器具有使用壽命長、工作可靠、重複定位精度高、無機械磨損、無火花、無噪音、抗振能力強等特點。目前,接近感測器的應用範圍日益廣泛,其自身的發展和創新的速度也是極其迅速。