開關量傳感器

實驗一、接觸式（非接觸式）磁感應接近傳感器的開關特性實訓原理：

對于干簧片接近傳感器，接觸開關是用磁鐵材料制成的（Fe-Ni,Fe-鐵,Ni-鎳），被封在一個玻璃管中，這個管子里裝滿惰性氣體。如果簧片接近傳感器接近磁場時，刀開關被吸在一起，一個電路就這樣產(chǎn)生了。干簧管原理干簧管是干式舌簧管的簡稱，是一種有觸點的無源電子開關元件，具有結(jié)構(gòu)簡單，體積小便于控制等優(yōu)點，其外殼一般是一根密封的玻璃管，管中裝有兩個鐵質(zhì)的彈性簧片電板，還灌有一種叫金屬銠的惰性氣體。平時，玻璃管中的兩個由特殊材料制成的簧片是分開的。當有磁性物質(zhì)靠近玻璃管時，在磁場磁力線的作用下，管內(nèi)的兩個簧片被磁化而互相吸引接觸，簧片就會吸合在一起，使結(jié)點所接的電路連通。外磁力消失后，兩個簧片由于本身的彈性而分開，線路也就斷開了。因此，作為一種利用磁場信號來控制的線路開關器件，干簧管可以作為傳感器用，用于計數(shù)，限位等等（在安防系統(tǒng)中主要用于門磁、窗磁的制作），同時還被廣泛使用于各種通信設備中。在實際運用中，通常用永久磁鐵控制這兩根金屬片的接通與否，所以又被稱為“磁控管”。拍照片應用領域磁控管在手機、程控交換機、復印機、洗衣機、電冰箱、照相機、消毒碗柜、門磁、窗磁、電磁繼電器、電子衡器、液位計、煤氣表、水表中等等都得到了很好的應用。接近開關傳感器的應用訓練一、磁性接近開關傳感器：1、干簧片式接近傳感器的開關特性訓練二、電感式接近傳感器2、電感式接近傳感器的開關特性M12B、M18B3、電感式接近傳感器對不同金屬的靈敏度檢測4、元件表面對電感式接近傳感器開關距離的影響訓練三、光學接近傳感器訓練四、電容式接近傳感器電感式接近開關固定在支架上，工件在傳送帶上依次自左向右移動，當工件進入到接近開關的檢測范圍之后，接近開掛動作，內(nèi)部晶體管導通，常開觸點閉合，常閉出點斷開。接近開關動作可以觸發(fā)別的機械動作或程序處理，從而對工件進行統(tǒng)計、加工、分類等。電感式接近開關并不與被測物體接觸，依靠電磁場變化來檢測，大大提高了檢測的可靠性，也保證了接近開關的使用壽命。所以，該類型的接近開關在制造工業(yè)中廣泛使用，尤其在汽車、機床等行業(yè)中使用頻繁。

在一般工業(yè)生產(chǎn)場所電感式接近開關和電容式接近開關使用較多，因為這兩種接近開關對環(huán)境的要求條件較低。當被測對象是導電物體或者是可以固定在一塊金屬物上的物體時，一般都選用電感式接近開關，因為它的響應頻率高、抗干擾性能好、應用范圍廣、價格低。若所測對象是非金屬（或金屬）、液位高度、粉狀物高度、塑料、煙草等，則應選用電容式接近開關。這中開關雖然響應頻率低，但穩(wěn)定性好。接近開關的主要性能指標1、動作距離：當被測物由正面接近開關的感應面時，使接近開關動作（輸出狀態(tài)變?yōu)橛行顟B(tài)）的距離為接近開關的動作距離。2、復位距離：當被測物由正面離開接近開關的感應面，接近開關轉(zhuǎn)為復位時，被測物離開感應面的距離為復位距離。3、動作遲滯（動作滯差）：指復位距離與動作距離之差。動作滯差越大，傳感器對抗被測物抖動等造成的機械振動干擾的能力就越強。動作遲滯應該小于動作距離的10%。值得注意的是，遲滯太大了容易造成靈敏度不好，太短了又容易干擾。一般情況下，廠家選用的回滯距離在1%~3%左右，以兼顧開關的綜合性能。4、額定工作距離：指接近開關在實際使用中被設定的安裝距離，一般為動作距離的0.8倍。5、響應頻率：在1S內(nèi)，接近開關頻繁動作的次數(shù)。6、響應時間：值從接近開關檢測到有效物體到輸出狀態(tài)出現(xiàn)電平翻轉(zhuǎn)所經(jīng)過的時間。7、導通壓降：接近開關在導通狀態(tài)時，開關內(nèi)輸出晶體管上的電壓降。電感式接近傳感器由三大部分組成：LC振蕩器、信號觸發(fā)器及開關放大輸出電路。工作原理：當金屬物體靠近接近開關時，探頭產(chǎn)生電磁震蕩，金屬物體內(nèi)部會產(chǎn)生渦流。金屬物體產(chǎn)生的渦流反作用于接近開關，使接近開關震蕩能力衰減，內(nèi)部電路的參數(shù)發(fā)生變化，從而識別出金屬物體。電感式接近開關也稱為渦流式接近開關。電感式接近開關傳感器包括一個振蕩器電路，這一電路是由一個線圈以及一個放大器構(gòu)成。當線圈中通入交變的電流后，線圈的周圍就會產(chǎn)生交變的磁場。如果某一導電材料進入到磁場作用范圍內(nèi)，根據(jù)電磁感應原理，導電材料內(nèi)部就會有電渦流產(chǎn)生，電渦流產(chǎn)生的交變磁場就會削弱了線圈所產(chǎn)生的磁場，由此引起線圈阻抗的變化。線圈阻抗變化的程度會隨著材料的導電性，滲透性，尺寸和接近程度的不同而有所變化。通過隨后的幾個實訓可以看到，導體材料的不同以及材料和傳感器之間的距離的變化，都會引起電感式接近開關輸出電信號的變化。接近開關兩種安裝方式的區(qū)別1、齊平安裝：接近開關頭部可以和金屬安裝支架相平安裝；2、非齊平安裝：接近開關頭部不能和金屬安裝支架相平安裝。

一般情況下，可以齊平安裝的接近開關也可以非齊平安裝，但非齊平安裝的接近開關不能齊平安裝。這是因為，可以齊平安裝的接近開關頭部帶有屏蔽，齊平安裝時，其檢測不到金屬安裝支架，而非齊平安裝的接近開關不帶屏蔽，當齊平安裝時，其可以檢測到金屬安裝。正因為如此，非齊平安裝的接近開關的靈敏度比齊平安裝的靈敏度要大些，在實際應用中可以根據(jù)實際需要選用。思考與訓練：在括號內(nèi)填寫“能”或“不能”1、電感式接近開關（）用于對非金屬的檢測。2、（）在直流磁場中使用電感式接近開關。3、在金屬粉塵較多的生產(chǎn)環(huán)境中，電感式接近開關（）正常工作。4、把電感式接近開關埋入傳送帶，電感式接近開關（）正常工作。5、高速運動的金屬物體（）用響應時間快、動作距離短的電感式接近開關來檢測。6、電感式接近開關的兩個電源線（）反接。7、根據(jù)電感式接近開關的工作原理判斷，金屬和非金屬混合材質(zhì)的物體（）被電感式接近開關檢測。8、接近開關的兩個輸出（常開和常閉）（）同時導通或關斷。光電門電路自動計時器自動報警器電感式接近開關在加工中的應用

轉(zhuǎn)速測量光電傳感器1、工作原理光電傳感器簡稱光電接近開關，它是利用被檢測物對光束的遮擋或反射，由同步回路選通電路，從而檢測物體有無的。物體不限于金屬，所有能反射光線的物體均可被檢測。實驗5對射光電傳感器的響應特性對射式光電開關：它包含了在結(jié)構(gòu)上相互分離且光軸相對放置的發(fā)射器和接收器，發(fā)射器發(fā)出的光線直接進入接收器，當被檢測物體經(jīng)過發(fā)射器和接收器之間且阻斷光線時，光電開關就產(chǎn)生了開關信號。當檢測物體為不透明時，對射式光電開關是最可靠的檢測裝置。對射式光電開關示意圖遮斷報警光電開關在流水線上的應用送料器定區(qū)域式光電開關咖啡罐流水線運行方向罐裝高度檢測儲料倉落料口遮斷式光電開關（計數(shù)）光幕應用

當有物體遮擋住光線時，傳感器發(fā)出報警信號，起保護、預警等作用。光線被遮斷（報警）光幕應用光幕應用（續(xù)）光幕用于

自動收費系統(tǒng)的車輛檢測光幕應用（續(xù)）安全區(qū)示警實驗6鏡面反射式光電傳感器的響應特性鏡反射式光電開關：它亦集發(fā)射器與接收器于一體，光電開關發(fā)射器發(fā)出的光線經(jīng)過反射鏡反射回接收器，當被檢測物體經(jīng)過且完全阻斷光線時，光電開關就產(chǎn)生了檢測開關信號。反射型光電開關及反射鏡外形三角反射鏡集發(fā)射、接收器于一身反射鏡反射型光電開關工作原理反射鏡反射型光電開關集光發(fā)射器和光接受器于一體，與反射鏡相對安裝配合使用。反射鏡使用偏光三角棱鏡，能將發(fā)射器發(fā)出的光轉(zhuǎn)變成偏振光反射回去，光接收器表面覆蓋一層偏光透鏡，只能接受反射鏡反射回來的偏振光。反射板反射鏡被測物體偏振光發(fā)射光鏡面反射光電開關應用機械手定位實驗7漫射光電傳感器響應范圍被測物漫反射型光電開關原理漫反射光線反射光線被檢測物體光發(fā)射器和光接受器發(fā)射光線

漫反射型光電開關集光發(fā)射器和光接受器于一體。當被測物體經(jīng)過該光電開關時，發(fā)射器發(fā)出的光線經(jīng)被測物體表面反射由接受器接受，于是產(chǎn)生開關信號。當被檢測物體的表面光亮或其反光率極高時，漫反射式的光電開關是首選的檢測模式。額定距離漫反射型光電開關的應用請思考如何將光電開關用于衛(wèi)生間的自動沖水設備相關知識點1、檢測方式

根據(jù)光電開關在檢測物體時發(fā)射器所發(fā)出的光線被折回到接收器的途徑的不同，可分為漫反射式、鏡反射式、對射式等。2、表面反射率

漫反射式光電開關發(fā)出的光線需要經(jīng)檢測物表面才能反射回漫反射開關的接受器，所以檢測距離和被檢測物體的表面反射率將決定接受器接收到光線的強度。粗糙的表面反射回的光線強度必將小于光滑表面反射回的強度,而且，被檢測物體的表面必須垂直于光電開關的發(fā)射光線。常用材料的反射率如表1所示。表1

常用材料的反射率材料反射率材料反射率白畫紙90%不透明黑色塑料14%報紙55%黑色橡膠4%餐巾紙47%黑色布料3%包裝箱硬紙板68%未拋光白色金屬表面1