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(共45张PPT)
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5.6 接近开关
接近开关又称无触点行程开关。它能在一定的距离（几毫米->几十毫米->几米）内检测有无物体靠近。当物体与其接近到设定距离时，就可以发出“动作”信号。
接近开关的核心部分是“感辨头”，它对正在接近的物体有很高的感辨能力。
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接近开关外形
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接近开关外形（续）
接近开关结构及特点
有源接近开关
有源型接近开关主要包括检测元件、放大电路、输出驱动电路3部分，一般采用5V~24V的直流电流，或220V交流电源等。
有源型接近开关结构框图
无源接近开关
这种开关不需要电源，通过磁力感应控制开关的闭合状态。当磁 或者铁质触发器靠近开关磁场时，和开关内部磁力作用控制闭合。特点：不需要电源，非接触式，免维护，环保。
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接近开关的特点
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5.6.1 接近开关的类型及工作原理
常用的接近开关有电涡流式（俗称电感接近开关，以下仅以电感接近开关称呼之）、电容式、磁性干簧开关、霍尔式、光电式、微波式 、超声波式等。
1.磁簧开关
2、电感式（电涡流式）接近开关
涡流式(电感式)接近开关
特点：电感式传感器具有结构简单、抗干扰性能，开关频率高，大于200HZ；只能感应导体；它的响应频率高、抗环境干扰性能好、应用范围广，价格较低。特别适合用于酸类，碱类，氯化物，有机溶剂，液态CO2，氨水，PVC粉料，灰料，油水界面等液位测量。
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3. 电容式接近开关
属于一种具有开关量输出的位置传感器，它由LC高频振荡电路、信号转换处理电路等部分组成
当没有物体靠近感应电极时，感应电极与大地间的电容量C非常小，LC高频振荡器正常振荡。
当被检测物体（如与大地有很大分布电容的人体、液体等）靠近感应电极时，感应电极对地电容C增大，使得高频振荡器的振荡减弱直至停振。
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电容式接近开关在物位测量控制中的应用
4. 霍尔式接近开关
霍尔效应：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。
EH=KH·I·B
霍尔效应
4、霍尔接近开关
（1）它（甚至透过非黑色金属）响应于一个永久的磁场。作用距离大于电感接近开关。响应曲线与永久磁场的方向有关。
（2）当一个磁性目标（永久磁铁或外部磁场）接近时，线圈铁芯的导磁性（线圈的电感量L是由它决定的）变小，线圈的电感量也减小，Q值增加。激励振荡器振荡，并使振荡电流增加。
（3）用于检测磁场，一般用磁钢作为被检测体。其内部的磁敏感器件仅对垂直于传感器端面的磁场敏感，当磁极S极正对接近开关时，接近开关的输出产生正跳变，输出为高电平，若磁极N极正对接近开关时，输出为低电平。
霍尔式接近开关
特点：它不仅具有无触点，无开关瞬态抖动，高可靠，长寿命等特点，又有很强的负载的能力和广泛的功能，特别是在恶劣的环境下，它比目前使用的电感式，电容式，光电式等接近开关具有更强的抗干扰能力。
应用：霍尔开关可应用于接近开关，压力开关，里程表等，作为一种新型的电器配件。
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霍尔式接近开关
用霍尔IC也能完成接近开关的功能，但是它只能用于铁磁材料的检测，并且还需要建立一个较强的闭合磁场。
在右图中，当磁铁随运动部件移动到距霍尔接近开关几毫米时，霍尔IC的输出由高电平变为低电平，经驱动电路使继电器吸合或释放，控制运动部件停止移动（否则将撞坏霍尔IC）起到限位的作用。
霍尔式接近开关用于转速测量演示
n
=
60
f
4
(r/min)
软铁分流翼片
开关型霍尔IC
T
5.光电式接近开关
概念：利用光电效应做成的开关叫光电式接近开关。
将发光器件与光电器件按一定方向装在同一个检测头内。
工作原理：当有反光（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。如图：
光电式接近开关的特点
注意事项 ：在环境比较好、无粉尘污染的场合；光电接近开关工作时对被测对象没有影响。
特点：动作可靠，性能稳定，频率响应快，应用寿命长，抗干扰能力强等、并具有防水、防震、耐腐蚀等特点。
缺点：光学器件和电子器件价格贵，对测量的环境条件要求高。
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光电开关在 流水线上的应用
送料器
定区域式光电开关
咖啡罐
流水线运行方向
罐装高度检测
储料仓
落料口
遮断式光电开关（计数）
光电式接近开关的应用
● 智能车循迹。
● 在要求较高的传真机上。
● 门窗防盗控制。
● 自动扶梯自动启动。
● 汽车通过检测。
● 汽车喷涂控制。
● 在烟草机械上都被广泛的使用。
断裂检测
电梯自动运行条件判断
热释电式接近开关
用能感知热量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。
热释电元件外形
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热释电式接近开关应用
热释电传感器用于自动亮灯，当然也可以用于防盗
热释电传感器的感应范围
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热释电式接近开关在智能空调中的应用
智能空调能检测出屋内是否有人，微处理器据此自动调节空调的出风量，以达到节能的目的。
空调中，热释电传感器的菲涅尔透镜做成球形状，从而能感受到屋内一定空间角范围里是否有人，以及人是静止着还是走动着。
上下范围
左右范围
2
1
6、超声波式接近开关
适于检测不能或不可触及的目标，其控制功能不受声光电等因素干扰，检测物体可以是固体、液体或粉末状态，只要能反射超声波即可。
其主要由压电陶瓷传感器、发射超声波和接收反射波用的电子装置及调节检测范围用的程控桥式开关等几个部分组成。
特点：
超声波接近开关，可检测到2.5cm至10m内的任何物体。
超声波接近开关用于检测不同材料、外形、颜色或浓度的物体，具有极佳的精确性、灵活性和可靠性。
其应用范围非常广泛。不管是液位测量还是高度测量，不管是距离测量还是装瓶计数，不管是2.5cm 还是10m，各种不同特性的物体都可检测。并且可以是固体、液体、粉末，甚至是透明物体。检测与表面的性质无关，表面可以粗糙或平滑、清洁或脏污、潮湿或干燥。
为计数或安全目的，进行人员探测
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5.6.3 接近开关的主要性能指标
额定动作距离、工作距离、动作滞差、重复定位精度（重复性）、动作频率等。
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1.动作（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。额定动作距离是指接近开关动作距离的标称值。
2.设定距离：指接近开关在实际工作中的整定距离，一般为额定动作距离的0.8倍。被测物与接近开关之间的安装距离一般等于额定动作距离，以保证工作可靠。安装后还须通过调试，然后紧固。
3.复位距离：接近开关动作后，又再次复位时的与被测物的距离，它略大于动作距离。
4.回差值: 动作距离与复位距离之间的绝对值。回差值越大，对外界的干扰以及被测物的抖动等的抗干扰能力就越强。
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5.响应频率f ：按规定，在1秒的时间间隔内， 接近开关动作循环的最大次数，重复频率大于该值时，接近开关无反应。
响应时间t ：接近开关检测到物体时刻到接近开关出现电平状态翻转的时间之差。
可用公式换算： t=1/ f
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接近开关的安装方式
齐平式安装
非齐平式安装
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输出状态：常开/常闭型接近开关
当无检测物体时，对常开型接近开关而言，由于接近开关内部的输出三极管截止，所接的负载不工作（失电）；当检测到物体时，内部的输出级三极管导通，负载得电工作。
对常闭型接近开关而言，当未检测到物体时，三极管反而处于导通状态，负载得电工作；反之则负载失电。
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常见接近开关的型号说明
（摘自浙江·洞头开关厂资料）
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常用的输出形式有：
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（带继电器）等几种，读者可查阅以下有关资料。
传感器的接线
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4~20mA二线制仪表接线方法
4~20mA
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0.3V
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接近开关的接线方法举例
以NPN常开型为例来说明 接线方法
OUT端与GND端的压降Uces约为0.3V，流过KA的电流IKA=（VCC-0. 3）/RKA。若IKA大于KA的额定吸合电流，则KA能够可靠吸合。
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请按接线图将各元件正确地连接起来。
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1.请勿将电感接近开关置于0.02T以上的磁场环境下使用，以免造成误动作。
2.为了保证不损坏接近开关，请用户在接通电源前检查接线是否正确，核定电压是否为额定值。
3.为了使接近开关长期稳定工作，请务必进行定期的维护，包括被检测物体和接近开关的安装位置是否有移动或松动，接线和连接部位是否接触不良，是否有金属粉尘粘附等。
4.DC二线制接近开关具有0.5~1mA的静态泄漏电流，在一些对泄漏电流要求较高的场合下，可改用DC三线制接近开关。
5.直流型接近开关使用电感性负载时，请务必在负载两端并接续流二极管，以免损坏接近开关的输出级。
5.6.3 接近开关的选型
接近开关的选型

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