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1.6 主令电器
1.6 主令电器
主令电器是用来发布命令，以接通和分断控制电路的电器。主令电器只能用于控制电路，不能用于通断主电路。
1.6.1控制按钮
控制按钮是发出短时操作信号的主令电器。一般由按钮帽、复位弹簧、桥式动触点和静触点及外壳等组成。控制按钮的文字符号为SB
按下按钮时，其常闭触点先断开，常开触点后闭合，当松开按钮时在复位弹簧的作用下，其常开触点先断开，常闭触点后闭合。
常用按钮的规格一般为交流额定电压380V，额定电流5A。
控制按钮可以做成单式（一个常开触点或一个常闭触点）和复合式按钮（一个常开触点和一个常闭触点）。
为了便于操作，根据按钮的作用不同，按钮帽常做成不同的颜色和形状，
如一般红色表示停止按钮，绿色表示启动按钮，黄色表示应急或干预，如抑制不正常的工作情况，红色蘑菇型表示急停按钮等。
控制按钮在结构上有按钮式、紧急式、自锁式、钥匙式，旋钮式、保护式等。
1.6.2万能转换开关
万能转换开关是一种多操作位置，可以控制多个回路的主令电器，在控制电路中主要用于电路的转换。
万能转换开关的结构和组合开关的结构相似，由多组相同结构的触点组件叠装而成，它依靠凸轮转动及定位，用变换半径操作触点的通断，当万能转换开关的手柄在不同的位置时，触点的通断状态是不同的。
万能转换开关的手柄操作位置是用手柄转换的角度表示的，有90 、60 、45 、30 四种。
常用的有LW5、LW6、LW8、LW12、LW16系列等。
LW6系列万能转换开关由操作机构、面板、手柄及几层触点座等部件组成，用螺栓组成整体。触点座可有1~10层，每层均可装三对触点，这样万能转换开关的触点数量可达3×10=30对。由于每层凸轮可作成不同的形状，因此当手柄转到不同位置时，可使各对触点按一定的规律接通和分断。
万能转换开关一层结构示意图
1.6.3行程开关
行程开关又叫限位开关或位置开关，其原理和按钮相同，只是靠机械运动部件的挡铁碰压行程开关而使其常开触点闭合，常闭触点断开，从而对控制电路发出接通、断开的转换命令。
行程开关主要用于控制生产机械的运动方向、行程的长短和限位保护。
行程开关可以分为直动式，滚轮式和微动行程开关。
行程开关的文字符号为SQ，图形符号如图所示
1．直动式行程开关
缺点是其触点的通断速度取决于生产机械的运动速度，当运动速度低于0.4m/min时，触点通断太慢，电弧存在的时间长，触点的烧蚀严重。
2．滚轮式行程开关
滚轮式行程开关可以分为单轮式和双轮式。
滚轮式行程开关适用于低速运动的机械，单轮式可以自动复位，双轮式的行程开关不能自动复位。
单滚轮式行程开关的动作原理
当运动机械的挡铁碰到行程开关的滚轮时，杠杆连同转轴一起转动，使凸轮推动撞块，当撞块被压到一定位置时，推动微动开关迅速动作，使其常开触点闭合，常闭触点断开。当挡铁离开滚轮后，复位弹簧使行程开关复位。
双轮式的行程开关不能自动复位，挡铁压其中一个轮时，摆杆转动一定的角度，使其触点瞬时切换，挡铁离开滚轮后，摆杆不会自动复位，触点也 不复位。
当部件返回，挡铁碰动另一只轮，摆杆才回到原来的位置，触点再次切换。
3．微动开关
微动开关是具有瞬时动作和微小行程的灵敏开关。
微动行程开关采用片簧的顺动机构，靠片簧发生变形时存储的能量完成快速动作的。
当推杆被压下时，弓簧片变形存储能量，当推杆被压下一定距离时，弹簧瞬时动作，使其触点快速切换，当外力消失，推杆在弹簧的作用下迅速复位，触点也复位
1.6.4接近开关
接近开关是一种无触点的行程开关，当物体与之接近到一定距离时就发出动作信号。
接近开关也可作为检测装置使用，用于高速计数，测速，检测金属等。
接近开关的文字和图形符号如图所示。
接近开关按工作原理可以分为高频振荡型，电容型、磁感应式接近开关和非磁性金属接近开关几种。
检出距离:当有物体移向接近开关，并接近到一定距离时，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。
响应频率:有时被检测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”。
1）高频振荡型的接近开关（又叫涡流式接近开关或电感式接近开关）
高频振荡型主要由高频振荡器组成的感应头，放大电路和输出电路组成。其原理是，高频振荡器在接近开关的感应头产生高频交变的磁场，当金属物体进入高频振荡器的线圈磁场时，即金属物体接近感应头时，在金属物体内部感应产生涡流损耗，吸收振荡器的能量，破坏了振荡器起振的条件，使振荡停止。振荡器起振和停振两个信号经放大电路放大，转换成开关信号输出。
检测对象：必须是导电体。
电感型接近开关基本接线型式如图所示。
a)三线直流 b)四线直流
BN为棕色线，
BK为黑色线，
BU为蓝色线，
WH为白色线。
2）电容型接近开关
电容型接近开关主要由电容式振荡器和电子电路组成，电容接近开关的感应面由两同轴金属电极构成，电极A和电极B连接在高频振荡器的反馈回路中，该高频振荡器没有物体经过时不感应，当测试物体（不论它是否为导体）接近传感器表面时，它就进入由这两个电极构成的电场，引起A、B之间的耦合电容增加，电路开始振荡，振荡的振幅均由数据分析电路测得，并形成开关信号。
检测的对象:不限于导体，可以绝缘的液体或粉状物等。
电容型接近开关基本接线型式和电感型接近开关基本接线型式相同。
电容式接近开关
LED为工作指示灯，
电位器使用来调节电容式接近开关灵敏度的。
3）磁感应式接近开关
磁感应式接近开关：适用于气动、液动、气缸和活塞泵的位置测定亦可作限位开关用。
磁感应式接近开关内部电路如图所示。当磁性目标接近时，舌簧闭合经放大输出开关信号。
磁性开关上设有LED显示，用于显示磁性开关的信号状态，供调试使用。磁性开关动作时，输出信号“1”，LED灯亮；磁性开关不动作时，输出信号“0”，LED灯不亮。磁性开关有蓝色和棕色两根引出线，棕色线接“+”，蓝色线接“-”。为了防止错误接线时损坏磁性开关，可以在磁性开关的棕色引出线上串入电阻和二极管，使用时若引出线极性接反，磁性开关不能正常工作。
4）非磁性金属接近开关
由振荡器、放大器组成，当非磁性金属（如：铜、铝、锡、金、银等）靠近检测面时，引起振荡频率的变化，经差频后产生一个信号，经放大，转换成二进制开关信号，起到开关作用，而对磁性金属（如：铁、钢等）则不起作用，可以在铁金属中埋入式安装。
1.6.5光电开关
光电开关能够处理光的强度变化，利用光学元件，在传播媒介中间使光束发生变化，利用光束来反射物体，使光束发射经过长距离后瞬间返回。
光电开关是由发射器、接收器和检测电路三部分组成。
发射器对准目标发射光束，发射的光束一般来源于发光二极管（LED）和激光二极管。
接收器由光敏二极管或光敏三极管组成。
在接收器的前面，装有光学元件如透镜和光圈等。
在其后面的是检测电路，它能滤出有效信号并应用该信号。
1．光电开关的分类
（1）按检测方式分
根据光电开关在检测物体时，发射器所发出的光线被折回到接收器的途径的不同，既检测方式不同，可分为漫反射式，镜反射式，对射式等。
（2）按输出状态分
按输出状态可以分为常开和常闭。当无检测物体时，常开型的光电开关所接通的负载，由于光电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。
（3）按输出形式分
按输出形式分为NPN二线、NPN三线、NPN四线、PNP二线、PNP三线、PNP四线、AC二线、AC五线（自带继电器）、及直流NPN/PNP/常开/常闭多功能等几种。
2．光电开关的介绍
（1）对射型光电开关
如图所示，对射式光电开关包含在结构上相互分离且光轴相对放置的发射器和接收器，发射器发出的光线直接进入接收器。
当被检测物体经过发射器和接收器之间且阻断光线时，光电开关就产生了开关信号。
典型的方式是位于同一轴线上的光电开关可以相互分开达50米。
其特点是辨别不透明的反光物体；有效距离大，因为光束跨越感应距离的时间仅一次；不易受干扰，可以可靠地使用在野外或者有灰尘的环境中；装置的消耗高，两个单元都必须敷设电缆。当检测物体是不透明时，对射式光电开关是最可靠的检测模式。
（2）漫反射型光电开关
如图所示，漫反射光电开关是一种集发射器和接收器于一体的传感器，当有被检测物体经过时，将光电开关发射器发射的足够量的光线反射到接收器，于是光电开关就产生了开关信号。
作用距离的典型值一直到3米。
其特点是，有效作用距离是由目标的反射能力决定，由目标表面性质和颜色决定；当被检测物体的表面光亮或其反光率极高时，漫反射式的光电开关是首选的检测模式。
（3）镜面反射式光电开关
如图所示，镜面反射型光电开关是集发射器与接收器于一体，光电开关发射器发出的光线经过反射镜，反射回接收器，当被检测物体经过且完全阻断光线时，光电开关就产生了检测开关信号。
光的通过时间是两倍的信号持续时间，有效作用距离从0.1m至20m。
其特点是，辨别不透明的物体；借助反射镜部件，形成高的有效距离范围；不易受干扰，可以可靠地使用在野外或者有灰尘的环境中。
（4）槽式光电开关
如图所示，槽式光电开关通常是标准的U字型结构，其发射器和接收器分别位于U型槽的两边，并形成一光轴，当被检测物体经过U型槽且阻断光轴时，光电开关就产生了检测到的开关量信号。
槽式光电开关比较安全可靠，适合检测高速变化，分辨透明与半透明物体。
（5）光纤式光敏开关
如图所示，光纤式光电开关采用塑料或玻璃光纤传感器来引导光线，以实现被检测物体不在相近区域的检测。
光纤式光电开关由光纤检测头和光纤放大器两部分组成，光纤检测头安装在检测位置，光纤放大器可以安装在安全合适的区域。
通常光纤式光电开关分为对射式和漫反射式。
D11系列光纤式光电开关外形
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