智能傳感器檢測與應(yīng)用技術(shù) 課件 -項目五 位置的檢測

智能傳感器檢測與應(yīng)用技術(shù)主編楊杰忠葉光顯鄒火軍主編楊杰忠葉光顯鄒火軍副主編黃浩兵林雙媚韋玉秋

參編農(nóng)晴晴莫小軍李仁芝秦文芳王棟平

韋文杰楊天明韋克寧黃旭張國峰唐國永陳軍主編黃浩兵林雙媚韋玉秋

參編農(nóng)晴晴莫小軍李仁芝秦文芳王棟平

韋文杰楊天明韋克寧黃旭張國峰唐國永陳軍“十四五”職業(yè)教育智能制造技術(shù)應(yīng)用專業(yè)系列教材項目5位置的檢測1.掌握電感式接近開關(guān)、霍爾式接近開關(guān)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、工作原理。2．掌握電容式接近開關(guān)、光電式接近開關(guān)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、工作原理。3．理解各種位置接近開關(guān)在工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中的應(yīng)用。知識目標(biāo)：1．能認(rèn)識常見接近開關(guān)并了解它們的結(jié)構(gòu)及使用方法。2．能掌握不同接近開關(guān)的特點(diǎn)、使用場合及在不同環(huán)境下的選型原則。3．能初步掌握簡單位置檢測系統(tǒng)中傳感器的作用及安裝方法。能力目標(biāo)：

本項目主要包括金屬物體和磁性物體的位置檢測、絕緣物體的位置檢測2個任務(wù)，要求學(xué)生通過這2個任務(wù)的學(xué)習(xí)，進(jìn)一步掌握常用位置檢測傳感器的結(jié)構(gòu)及工作原理，理解它們在工業(yè)生產(chǎn)、日常生活及PLC自動檢測系統(tǒng)中的應(yīng)用，并學(xué)會簡單位置檢測電路的設(shè)計、安裝及調(diào)試。項目描述目標(biāo)與描述知識目標(biāo)1．掌握電感式接近開關(guān)、霍爾式接近開關(guān)和干簧管的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、工作原理及應(yīng)用。2．理解各種接近開關(guān)在工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中的應(yīng)用。3．識別霍爾式接近開關(guān)和音樂集成電路。能力目標(biāo)1．能進(jìn)行簡單位置檢測電路的安裝及調(diào)試。2．會檢測并調(diào)試開門樂鈴電路的整體性能，能初步檢測故障所在及原因。工作任務(wù)

金屬物體的位置檢測通常采用電感式接近開關(guān)。本任務(wù)是通過學(xué)習(xí)，了解電感式接近開關(guān)、霍爾式接近開關(guān)和干簧管的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、工作原理及應(yīng)用，識別霍爾式接近開關(guān)和音樂集成電路，學(xué)會對它們的檢測和使用方法，會檢測并調(diào)試開門樂鈴電路的整體性能，能初步檢測故障所在及原因。項目5位置的檢測任務(wù)1金屬物體和磁性物體的位置檢測任務(wù)1金屬物體和磁性物體的位置檢測一、金屬物體的位置檢測

金屬物體的位置檢測通常采用電感式接近開關(guān)。1．電感式接近開關(guān)電感式接近開關(guān)又稱為電渦流式接近開關(guān)，是一種利用電渦流感知物體位置的接近開關(guān)。圖5-1-1所示為部分電感式接近開關(guān)的外形。項目5位置的檢測圖5-1-1部分電感式接近開關(guān)的外形任務(wù)1金屬物體和磁性物體的位置檢測一、金屬物體的位置檢測

金屬物體的位置檢測通常采用電感式接近開關(guān)。2．電渦流效應(yīng)根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，當(dāng)將塊狀金屬導(dǎo)體置于變化的磁場中或在磁場中做切割磁感線運(yùn)動時，導(dǎo)體內(nèi)將產(chǎn)生呈漩渦狀流動的感應(yīng)電流，稱為電渦流，這種現(xiàn)象稱為電渦流效應(yīng)，如圖5-1-2所示。渦流的大小與金屬導(dǎo)體的電阻率ρ、磁導(dǎo)率μ、金屬導(dǎo)體的厚度d、線圈與金屬導(dǎo)體的距離x，以及勵磁電流頻率f等參數(shù)有關(guān)，如果固定其中某些參數(shù)，就能由電渦流的大小測量出另外一些參數(shù)。項目5位置的檢測圖5-1-2電渦流效應(yīng)任務(wù)1金屬物體和磁性物體的位置檢測一、金屬物體的位置檢測

金屬物體的位置檢測通常采用電感式接近開關(guān)。3．電感式接近開關(guān)的結(jié)構(gòu)及工作原理1）結(jié)構(gòu)電感式接近開關(guān)是一種有開關(guān)量輸出的接近開關(guān)，主要由高頻振蕩電路、檢波電路及放大輸出電路三部分組成，其原理框圖如圖5-1-3所示。項目5位置的檢測圖5-1-3電感式接近開關(guān)的原理框圖任務(wù)1金屬物體和磁性物體的位置檢測一、金屬物體的位置檢測

金屬物體的位置檢測通常采用電感式接近開關(guān)。3．電感式接近開關(guān)的結(jié)構(gòu)及工作原理2）工作原理圖5-1-3所示的檢測線圈是振蕩電路的一部分。當(dāng)金屬物體接近這個能產(chǎn)生電磁場的高頻振蕩線圈，并達(dá)到感應(yīng)距離時，金屬物體內(nèi)部便產(chǎn)生渦流，這個渦流反作用于檢測線圈，使得接近開關(guān)的高頻振蕩頻率衰減，直至停振。振蕩器振蕩及停振的變化被后級放大電路處理并轉(zhuǎn)換成開關(guān)信號，觸發(fā)驅(qū)動控制器件，控制電路的通斷，從而達(dá)到非接觸式檢測的目的。由此可見，電感式接近開關(guān)是靠金屬物體內(nèi)部產(chǎn)生的渦流來衰減高頻振蕩頻率而判斷有無物體靠近的，所以一般來說電感式接近開關(guān)只能用來測量金屬物體。項目5位置的檢測任務(wù)1金屬物體和磁性物體的位置檢測一、金屬物體的位置檢測

金屬物體的位置檢測通常采用電感式接近開關(guān)。4．電感式接近開關(guān)的應(yīng)用電感式接近開關(guān)因具有測量線性范圍大、靈敏度高、結(jié)構(gòu)簡單、抗干擾能力強(qiáng)、不受油污等介質(zhì)影響且可進(jìn)行非接觸式測量的一系列優(yōu)點(diǎn)而得到了廣泛的應(yīng)用。1）機(jī)械手的限位在自動生產(chǎn)線中使用著各種各樣的機(jī)械手，它們不停地從事著搬運(yùn)工件的工作。為保證機(jī)械手抓取及放置工件位置的準(zhǔn)確性，往往采用電感式接近開關(guān)對它們的運(yùn)動定位。圖5-1-4所示為機(jī)械手左右運(yùn)動限位的控制示意圖。電感式接近開關(guān)分別設(shè)置在機(jī)械手臂需要限位的位置，當(dāng)機(jī)械手左右臂靠近電感式接近開關(guān)時，電感式接近開關(guān)感知到機(jī)械手臂的靠近，并在到達(dá)規(guī)定的檢測距離時輸出控制信號，經(jīng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)使機(jī)械手停止運(yùn)行或反方向退回。項目5位置的檢測任務(wù)1金屬物體和磁性物體的位置檢測一、金屬物體的位置檢測

金屬物體的位置檢測通常采用電感式接近開關(guān)。4．電感式接近開關(guān)的應(yīng)用1）機(jī)械手的限位

項目5位置的檢測圖5-1-4機(jī)械手左右運(yùn)動限位的控制示意圖任務(wù)1金屬物體和磁性物體的位置檢測一、金屬物體的位置檢測

金屬物體的位置檢測通常采用電感式接近開關(guān)。4．電感式接近開關(guān)的應(yīng)用2）生產(chǎn)線金屬工件的分揀、計數(shù)圖5-1-5所示為生產(chǎn)線工件分揀和計數(shù)裝置的示意圖。電感式接近開關(guān)A和B安裝在工件傳送帶的一側(cè)。只有當(dāng)金屬工件經(jīng)過時，傳感器才輸出相應(yīng)脈沖開關(guān)信號。電感式接近開關(guān)A的安裝位置略高于合格工件，當(dāng)金屬箱在傳送帶上移動時，電感式接近開關(guān)A檢測到高度較高的金屬箱后，發(fā)出脈沖信號給控制電路，使關(guān)閉門G動作，達(dá)到分揀的目的。分揀后的合格工件經(jīng)過電感式接近開關(guān)B時，電感式接近開關(guān)B輸出相應(yīng)脈沖開關(guān)信號，該信號直接被送往計數(shù)器進(jìn)行計數(shù)。項目5位置的檢測任務(wù)1金屬物體和磁性物體的位置檢測一、金屬物體的位置檢測

金屬物體的位置檢測通常采用電感式接近開關(guān)。4．電感式接近開關(guān)的應(yīng)用2）生產(chǎn)線金屬工件的分揀、計數(shù)

項目5位置的檢測圖5-1-5生產(chǎn)線工件分揀和計數(shù)裝置的示意圖任務(wù)1金屬物體和磁性物體的位置檢測一、金屬物體的位置檢測

金屬物體的位置檢測通常采用電感式接近開關(guān)。4．電感式接近開關(guān)的應(yīng)用3）生產(chǎn)工件加工定位在自動焊接流水生產(chǎn)線上，若要對工件進(jìn)行點(diǎn)焊，則一般要由兩道工序完成，如圖5-1-6所示。當(dāng)工件通過接近開關(guān)A時，給出到位信號，使電磁擋鐵A、B動作：電磁擋鐵A阻擋下一個工件進(jìn)入，電磁擋鐵B進(jìn)行工件的定位。當(dāng)工件到達(dá)電磁擋鐵B時，經(jīng)接近開關(guān)B確認(rèn)后，夾緊裝置將工件抬起并夾緊，由自動點(diǎn)焊裝置進(jìn)行焊接操作。焊接結(jié)束后，松開工件，電磁擋鐵復(fù)位，工件進(jìn)入下一道工序。項目5位置的檢測任務(wù)1金屬物體和磁性物體的位置檢測一、金屬物體的位置檢測

金屬物體的位置檢測通常采用電感式接近開關(guān)。4．電感式接近開關(guān)的應(yīng)用3）生產(chǎn)工件加工定位

項目5位置的檢測圖5-1-6自動焊接加工定位示意圖任務(wù)1金屬物體和磁性物體的位置檢測一、金屬物體的位置檢測

金屬物體的位置檢測通常采用電感式接近開關(guān)。5．電感式接近開關(guān)應(yīng)用時的注意事項在測量過程中，電感式接近開關(guān)對于工作環(huán)境、被測物體等都有一定的要求。（1）安裝時要盡量避免周圍金屬的影響及接近開關(guān)之間的相互干擾。（2）電感式接近開關(guān)對金屬物體敏感，但很薄的金屬鍍層也很難檢測到。（3）電感式接近開關(guān)最好不要放在有直流磁場的環(huán)境中，以免發(fā)生誤動作。（4）避免接近開關(guān)接近化學(xué)溶劑，特別是在強(qiáng)酸、強(qiáng)堿的生產(chǎn)環(huán)境中。（5）注意對檢測探頭的定期清潔，避免有金屬粉塵黏附。項目5位置的檢測任務(wù)1金屬物體和磁性物體的位置檢測二、磁性物體的位置檢測

在自動檢測系統(tǒng)中，常用對磁敏感的磁敏傳感器檢測磁性物體的位置。磁敏傳感器有霍爾式接近開關(guān)、干簧管、磁阻傳感器、磁敏二極管及磁敏三極管等。在此介紹常見的霍爾式接近開關(guān)和干簧管。1．霍爾式接近開關(guān)霍爾式接近開關(guān)是利用霍爾元件的霍爾效應(yīng)制成的傳感器，簡稱霍爾開關(guān)。圖5-1-7所示為部分霍爾開關(guān)的外形。項目5位置的檢測圖5-1-7部分霍爾開關(guān)的外形任務(wù)1金屬物體和磁性物體的位置檢測二、磁性物體的位置檢測

1．霍爾式接近開關(guān)霍爾式接近開關(guān)是利用霍爾元件的霍爾效應(yīng)制成的傳感器，簡稱霍爾開關(guān)。圖5-1-7所示為部分霍爾開關(guān)的外形。1）霍爾效應(yīng)與霍爾元件如圖5-1-8所示，將半導(dǎo)體薄片放置在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場中，且磁場方向垂直于半導(dǎo)體薄片。當(dāng)有電流垂直于磁場方向通過半導(dǎo)體薄片時，在垂直于磁場和電流方向的兩個端面之間出現(xiàn)電勢差，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)，該電勢差稱為霍爾電勢差（霍爾電勢）。這個半導(dǎo)體薄片被稱為霍爾元件，霍爾元件就是利用霍爾效應(yīng)制成的。項目5位置的檢測圖5-1-8霍爾效應(yīng)任務(wù)1金屬物體和磁性物體的位置檢測二、磁性物體的位置檢測

1．霍爾式接近開關(guān)霍爾式接近開關(guān)是利用霍爾元件的霍爾效應(yīng)制成的傳感器，簡稱霍爾開關(guān)。圖5-1-7所示為部分霍爾開關(guān)的外形。1）霍爾效應(yīng)與霍爾元件霍爾效應(yīng)是磁電效應(yīng)的一種，這一現(xiàn)象是美國物理學(xué)家霍爾（A.H.Hall，1855—1938年）于1879年在研究金屬的導(dǎo)電機(jī)構(gòu)時發(fā)現(xiàn)的。后來人們發(fā)現(xiàn)半導(dǎo)體、導(dǎo)電流體等也有這種效應(yīng)，而半導(dǎo)體的霍爾效應(yīng)比金屬強(qiáng)得多，利用這一現(xiàn)象制成的霍爾元件廣泛地應(yīng)用于工業(yè)自動化技術(shù)、檢測技術(shù)及信息處理等領(lǐng)域。項目5位置的檢測圖5-1-8霍爾效應(yīng)任務(wù)1金屬物體和磁性物體的位置檢測二、磁性物體的位置檢測

1．霍爾式接近開關(guān)1）霍爾效應(yīng)與霍爾元件原理簡述：磁場垂直作用于半導(dǎo)體薄片，激勵電流I從a端流入，電子e的運(yùn)動方向與電流方向相反，電子將受到洛倫茲力FL的作用向內(nèi)側(cè)偏移，使該側(cè)面積累電子而帶負(fù)電，外側(cè)因缺少電子而帶正電，進(jìn)而使c、d方向產(chǎn)生電勢UH，UH是霍爾電勢。電子積累得越多，F(xiàn)L也越大。霍爾電勢的表達(dá)式為項目5位置的檢測式中KH——霍爾元件的靈敏度系數(shù)。由該式可知，在KH一定的情況下，霍爾電勢UH的大小正比于激勵電流I和磁感應(yīng)強(qiáng)度B。任務(wù)1金屬物體和磁性物體的位置檢測二、磁性物體的位置檢測

1．霍爾式接近開關(guān)2）霍爾元件的結(jié)構(gòu)及符號霍爾元件的結(jié)構(gòu)比較簡單，它是由霍爾片、4根引線和外殼組成的，其符號如圖5-1-9（a）所示?；魻柶且粋€矩形半導(dǎo)體薄片，尺寸一般為4mm×2mm×0.1mm。電極a、b稱為激勵電極（或控制電極），用于加激勵電壓或電流；電極c、d稱為霍爾電極，接輸出負(fù)載電阻RL，RL可以是放大器的輸入電阻或測量儀器的內(nèi)阻。霍爾元件的電路連接如圖5-1-9（b）所示。項目5位置的檢測（a）符號（b）電路連接圖5-1-9霍爾元件的符號和電路連接任務(wù)1金屬物體和磁性物體的位置檢測二、磁性物體的位置檢測

1．霍爾式接近開關(guān)3）霍爾集成傳感器霍爾集成傳感器是目前國內(nèi)外應(yīng)用較為廣泛的一種磁敏傳感器。霍爾元件是分立型結(jié)構(gòu)的，它的霍爾輸出電勢很小，并且容易受溫度的影響，因現(xiàn)在常將霍爾元件、放大器、溫度補(bǔ)償電路及穩(wěn)壓電源等安裝在一個芯片上制成霍爾傳感器，也稱霍爾集成傳感器?；魻柤蓚鞲衅鞣志€性型霍爾傳感器及開關(guān)型霍爾傳感器兩大類。線性型霍爾傳感器的輸出電壓與外加磁場強(qiáng)度呈線性關(guān)系，輸出量為模擬信號。它有單端輸出和雙端輸出兩種，廣泛用于位置、力、速度、電流、磁場等的測量與控制，產(chǎn)品有霍爾電流傳感器、鉗形電流表、電羅盤、高斯計等。項目5位置的檢測任務(wù)1金屬物體和磁性物體的位置檢測二、磁性物體的位置檢測

1．霍爾式接近開關(guān)3）霍爾集成傳感器部分霍爾集成傳感器的外形如圖5-1-10所示。項目5位置的檢測

（a）

（b）

（c）圖5-1-10部分霍爾集成傳感器的外形任務(wù)1金屬物體和磁性物體的位置檢測二、磁性物體的位置檢測

1．霍爾式接近開關(guān)3）霍爾集成傳感器霍爾開關(guān)屬于開關(guān)型霍爾傳感器，它是由霍爾元件、穩(wěn)壓電源、放大器、施密特觸發(fā)器、OC門等電路安裝在同一芯片上的集成電路，輸出量為高、低電平的數(shù)字信號。開關(guān)型霍爾傳感器具有無觸點(diǎn)、功耗低、無轉(zhuǎn)換抖動、響應(yīng)頻率高、使用壽命長、溫度特性好、能適應(yīng)惡劣環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛用于轉(zhuǎn)速和位置的測量及報警電路中。項目5位置的檢測任務(wù)1金屬物體和磁性物體的位置檢測二、磁性物體的位置檢測

1．霍爾式接近開關(guān)4）霍爾開關(guān)的原理及應(yīng)用（1）霍爾開關(guān)的原理。將霍爾開關(guān)通上恒定的控制電流，當(dāng)有磁性物體接近霍爾開關(guān)然后離開時，霍爾開關(guān)的輸出信號將發(fā)生顯著的變化，輸出一個脈沖霍爾電勢，從而控制電路的通和斷，因此霍爾開關(guān)只能檢測磁性物體。因輸出信號是脈沖數(shù)字信號，對霍爾元件本身的線性和溫度穩(wěn)定性等要求不高，只要輸出信號足夠大即可，所以霍爾開關(guān)因其工藝簡單、工作可靠，被廣泛用于精確定位、導(dǎo)磁產(chǎn)品計數(shù)、轉(zhuǎn)速測量等領(lǐng)域。項目5位置的檢測任務(wù)1金屬物體和磁性物體的位置檢測二、磁性物體的位置檢測

1．霍爾式接近開關(guān)4）霍爾開關(guān)的原理及應(yīng)用（2）霍爾開關(guān)的應(yīng)用。應(yīng)用一：轉(zhuǎn)速測量。利用霍爾開關(guān)測量轉(zhuǎn)速的原理很簡單，只要在被測旋轉(zhuǎn)體的主軸上安裝一個非金屬圓形薄片，將磁鋼嵌在薄片圓周上，旁邊安裝霍爾開關(guān)即可，如圖5-1-11所示。項目5位置的檢測圖5-1-11轉(zhuǎn)速測量任務(wù)1金屬物體和磁性物體的位置檢測二、磁性物體的位置檢測

1．霍爾式接近開關(guān)4）霍爾開關(guān)的原理及應(yīng)用（2）霍爾開關(guān)的應(yīng)用。應(yīng)用一：轉(zhuǎn)速測量。當(dāng)被測旋轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)時，霍爾開關(guān)與被測旋轉(zhuǎn)體的距離發(fā)生周期性變化，將周期性地改變霍爾開關(guān)的輸出信號。當(dāng)磁鋼與霍爾開關(guān)重合時，霍爾開關(guān)輸出低電平；當(dāng)磁鋼離開霍爾開關(guān)時，霍爾開關(guān)輸出高電平。信號可經(jīng)非門（或施密特觸發(fā)器）整形后，形成脈沖，這樣主軸轉(zhuǎn)動一周，霍爾開關(guān)就輸出一個脈沖信號。只要對此脈沖信號計數(shù)就可以測得轉(zhuǎn)速。為了提高轉(zhuǎn)速測量的分辨率，可增加薄片圓周上磁鋼的個數(shù)。項目5位置的檢測式中

f——信號頻率； N——被測旋轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)速； n——被測旋轉(zhuǎn)體磁鋼個數(shù)（或磁性齒個數(shù)）。任務(wù)1金屬物體和磁性物體的位置檢測二、磁性物體的位置檢測

1．霍爾式接近開關(guān)4）霍爾開關(guān)的原理及應(yīng)用（2）霍爾開關(guān)的應(yīng)用。應(yīng)用一：轉(zhuǎn)速測量?！纠?-1-1】某旋轉(zhuǎn)體轉(zhuǎn)子上有60個磁性齒，與霍爾元件相連的計數(shù)器在2min內(nèi)收到120

000個脈沖信號，試求該旋轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)速。解：∵轉(zhuǎn)子上有60個磁性齒∴n

=

60又∵f

=

=

60

000個/min

=

1000個/s∴N

=

×60

=

×60

=

1000r/s項目5位置的檢測任務(wù)1金屬物體和磁性物體的位置檢測二、磁性物體的位置檢測

1．霍爾式接近開關(guān)4）霍爾開關(guān)的原理及應(yīng)用（2）霍爾開關(guān)的應(yīng)用。應(yīng)用二：產(chǎn)品計數(shù)。圖5-1-12所示為霍爾開關(guān)的計數(shù)應(yīng)用裝置。圖5-1-12中，霍爾開關(guān)UGN-3501T具有較高的靈敏度，能感受到很小的磁場變化，因而可檢測磁性物體的有無。當(dāng)磁性物體接近霍爾開關(guān)時，霍爾開關(guān)可輸出20mV的脈沖信號，脈沖信號經(jīng)運(yùn)放μA741放大后，輸入三極管2N5812的基極，整形后的脈沖信號由集電極輸出，送入計數(shù)器進(jìn)行計數(shù)，然后由顯示器顯示檢測數(shù)值。項目5位置的檢測圖5-1-12霍爾開關(guān)的計數(shù)應(yīng)用裝置任務(wù)1金屬物體和磁性物體的位置檢測二、磁性物體的位置檢測

1．霍爾式接近開關(guān)4）霍爾開關(guān)的原理及應(yīng)用（2）霍爾開關(guān)的應(yīng)用。應(yīng)用三：液位控制。如圖5-1-13所示，在浮子上裝一塊小磁鋼，在兩液位極限位置上裝上霍爾開關(guān)。當(dāng)液面升、降到極限位置時，霍爾開關(guān)便輸出脈沖信號，用于控制電泵的開、關(guān)，從而達(dá)到控制液位的目的。項目5位置的檢測圖5-1-13液位控制示意圖任務(wù)1金屬物體和磁性物體的位置檢測二、磁性物體的位置檢測

2．干簧管干簧管是將兩個高磁導(dǎo)率的合金簧片（通常是鐵鎳合金）密封在真空或充滿惰性氣體的玻璃管內(nèi)，然后引出兩條引線而制成的，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖5-1-14所示。項目5位置的檢測圖5-1-14干簧管的結(jié)構(gòu)示意圖任務(wù)1金屬物體和磁性物體的位置檢測二、磁性物體的位置檢測

2．干簧管1）干簧管的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)玻璃管中的兩個簧片之間保持一定的重疊和適當(dāng)?shù)拈g隙，只有存在合適的磁場時，它們才能接觸合到一起。為了延長干簧管的使用壽命，在兩個簧片的接觸點(diǎn)處噴射或鍍有非常堅硬的金屬，如銠和釕。玻璃管中一般充的是氮?dú)饣蛞恍┒栊詺怏w。為了提高開關(guān)和平衡高壓的能力，有些干簧管內(nèi)部是真空的。項目5位置的檢測任務(wù)1金屬物體和磁性物體的位置檢測二、磁性物體的位置檢測

2．干簧管1）干簧管的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)2）干簧管的工作原理如圖5-1-15所示，當(dāng)有磁性物體靠近干簧管時，兩個簧片被磁化，形成相互吸引的磁極，當(dāng)磁場力大于簧片的彈力時，觸點(diǎn)吸合導(dǎo)通。由于簧片是經(jīng)退火和消除頑磁處理過的，所以當(dāng)磁場減弱后，簧片附近的磁場也會消失，簧片會借助本身的彈力釋放而斷開。由此可通過干簧管的通斷來檢測是否有磁性物體。項目5位置的檢測圖5-1-15干簧管的工作原理示意圖任務(wù)1金屬物體和磁性物體的位置檢測二、磁性物體的位置檢測

2．干簧管1）干簧管的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)3）干簧管的應(yīng)用應(yīng)用一：防盜報警裝置。在門窗的邊框上裝上干簧管，在門窗的位置上裝上磁鐵，如圖5-1-16所示。當(dāng)門窗關(guān)閉時，假定簧片為閉合狀態(tài)，一旦門窗打開，則簧片斷開，于是裝置就會發(fā)出報警信號，這就是防盜報警裝置的原理。項目5位置的檢測圖5-1-16防盜報警裝置的示意圖任務(wù)1金屬物體和磁性物體的位置檢測二、磁性物體的位置檢測

2．干簧管1）干簧管的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)3）干簧管的應(yīng)用應(yīng)用一：防盜報警裝置。圖5-1-17所示為簡易的門窗防撬報警電路，該電路使用了三個干簧管，其中兩個干簧管用于窗1和窗2的防撬，另一個干簧管用于門的防撬。干簧管安置在門框和窗框中，永久磁鐵安裝在門及窗上，它們之間的距離約為5mm。當(dāng)門窗關(guān)閉時，三個干簧管的接點(diǎn)在永久磁鐵的作用下吸合，VT的基極與發(fā)射極被干簧管的接點(diǎn)短接，VT截止，蜂鳴器不發(fā)聲。當(dāng)門窗被撬開時，干簧管由吸合變?yōu)獒尫艩顟B(tài)，VT由R提供基極電流而導(dǎo)通，蜂鳴器發(fā)出報警聲響。由于三個干簧管是串接的，所以任一門窗被撬開時蜂鳴器都能發(fā)出報警聲響。項目5位置的檢測圖5-1-17簡易的門窗防撬報警電路任務(wù)1金屬物體和磁性物體的位置檢測二、磁性物體的位置檢測

2．干簧管1）干簧管的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)3）干簧管的應(yīng)用應(yīng)用一：防盜報警裝置。干簧管還可用于電冰箱、冷凍柜、微波爐、電烤箱等家用電器門的位置檢測。干簧管與延時電路結(jié)合，一旦有人將這些家用電器的門打開一定的時間而沒有將門關(guān)上的話，電路就會發(fā)出報警信號，警告人們此時門正處于半開半掩狀態(tài)，以達(dá)到防腐節(jié)能的目的。項目5位置的檢測任務(wù)1金屬物體和磁性物體的位置檢測二、磁性物體的位置檢測

2．干簧管1）干簧管的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)3）干簧管的應(yīng)用應(yīng)用二：水箱水位控制器。圖5-1-18所示為采用干簧管測試水箱水位的原理示意圖。水箱水位控制器由干簧管、浮球、滑輪及永久磁鐵等構(gòu)成。當(dāng)浮球由于液面的升降而上下移動時，它通過滑輪與繩索帶動永久磁鐵上下移動；當(dāng)永久磁鐵移動到干簧管的設(shè)定位置時，干簧管的常開觸點(diǎn)在永久磁鐵磁場的作用下接通；當(dāng)永久磁鐵移開時，干簧管的常開觸點(diǎn)斷開。根據(jù)干簧管的常開觸點(diǎn)的接通與斷開情況即可得知水位信號。項目5位置的檢測圖5-1-18采用干簧管測試水箱水位的原理示意圖任務(wù)1金屬物體和磁性物體的位置檢測二、磁性物體的位置檢測

2．干簧管1）干簧管的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)3）干簧管的應(yīng)用應(yīng)用二：水箱水位控制器。正常情況下，水箱內(nèi)的水位在A、B之間時，干簧管G1和G2不受永久磁鐵磁場的作用，干簧管G1和G2內(nèi)部的常開觸點(diǎn)均處于斷開狀態(tài)，水泵電動機(jī)不工作。當(dāng)液位下降到低于B點(diǎn)時，永久磁鐵同干簧管G2接近，在永久磁鐵磁場的作用下，干簧管G2內(nèi)部的常開觸點(diǎn)接通。在干簧管G2內(nèi)部的常開觸點(diǎn)接通的瞬間，水泵電動機(jī)工作，向水箱注水。項目5位置的檢測圖5-1-18采用干簧管測試水箱水位的原理示意圖任務(wù)1金屬物體和磁性物體的位置檢測二、磁性物體的位置檢測

2．干簧管1）干簧管的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)3）干簧管的應(yīng)用應(yīng)用二：水箱水位控制器。隨著水位不斷升高，當(dāng)水位上升到高于A點(diǎn)時，永久磁鐵同干簧管G1接近，在永久磁鐵磁場的作用下，干簧管G1內(nèi)部的常開觸點(diǎn)接通。在干簧管G1內(nèi)部的常開觸點(diǎn)接通的瞬間，水泵電動機(jī)停轉(zhuǎn)，注水停止。隨著用水水位的下降，干簧管開關(guān)循環(huán)工作。項目5位置的檢測圖5-1-18采用干簧管測試水箱水位的原理示意圖任務(wù)1金屬物體和磁性物體的位置檢測二、磁性物體的位置檢測

2．干簧管1）干簧管的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)3）干簧管的應(yīng)用應(yīng)用三：位置控制裝置?，F(xiàn)在很多自動控制系統(tǒng)都采用氣缸作為自動送料裝置。圖5-1-19所示為氣缸結(jié)構(gòu)示意圖。將氣缸的活塞環(huán)上，包一層永久磁鐵，再將兩個干簧管分別安裝在活塞的最內(nèi)端和最外端。當(dāng)活塞往外運(yùn)動到最外端時，干簧管A發(fā)出信號，指示燈亮；當(dāng)活塞往內(nèi)運(yùn)動到最內(nèi)端時，干簧管B發(fā)出信號，指示燈亮，這樣就可以檢測氣缸活塞的位置。項目5位置的檢測圖5-1-19氣缸結(jié)構(gòu)示意圖任務(wù)1金屬物體和磁性物體的位置檢測三、開門樂鈴電路

開門樂鈴電路如圖5-1-20所示，它主要由霍爾開關(guān)UGN3020和語音芯片KD9300組成，可以應(yīng)用在銀行、保險、倉庫等場合的安全門上，提示用戶出入要及時關(guān)門。項目5位置的檢測1—電源正極；2—觸發(fā)端；3—音頻輸出端；4—放大音頻輸出端（接揚(yáng)聲器）；5—電源負(fù)極

圖5-1-20開門樂鈴電路任務(wù)1金屬物體和磁性物體的位置檢測三、開門樂鈴電路

工作原理：當(dāng)門由閉合狀態(tài)被打開時，磁鐵離開霍爾開關(guān)的平面，使霍爾開關(guān)的輸出端（OUT端）變?yōu)楦唠娖?。電源通過電阻R1、R2對電容C1充電，在電阻R2兩端形成一個正脈沖電壓，這個正脈沖加在KD9300的觸發(fā)端（2腳）上，使KD9300輸出音樂信號，經(jīng)過三極管VT驅(qū)動揚(yáng)聲器BL，播放一遍音樂后停止，發(fā)光二極管VD1和VD2隨音樂響起而點(diǎn)亮，隨音樂停止而熄滅。當(dāng)門一直關(guān)閉時，磁鐵靠近霍爾開關(guān)的平面，霍爾開關(guān)的輸出端為低電平，此時KD9300的觸發(fā)端（2腳）為低電平，沒有音樂信號輸出。當(dāng)門一直打開時，霍爾開關(guān)的輸出端為高電平，電容C1已充電結(jié)束，此時由于電容Cl的隔直作用，KD9300的觸發(fā)端（2腳）仍為低電平，沒有音樂信號輸出。當(dāng)原來打開的門被關(guān)閉時，霍爾開關(guān)的輸出端變?yōu)榈碗娖?。已充滿電的電容C1通過電阻R1、R2和二極管VD進(jìn)行放電，在電阻R2兩端形成一個負(fù)脈沖，即KD9300的觸發(fā)端（2腳）不會出現(xiàn)高電平，所以KD9300依然沒有音樂信號輸出。沒有音樂響起時，發(fā)光二極管VD1和VD2都不點(diǎn)亮。項目5位置的檢測知識目標(biāo)1．掌握電容式接近開關(guān)、光電式接近開關(guān)的工作原理、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。2．掌握電容式接近開關(guān)的使用方法。3．了解電容式接近開關(guān)的特點(diǎn)及安裝要求。4．了解光電效應(yīng)的概念，掌握光電式接近開關(guān)的分類及基本原理。5．掌握接近開關(guān)的選型原則、使用場合及安裝方法。能力目標(biāo)1．會電容式接近開關(guān)和光電式接近開關(guān)的測試和使用方法。2．能完成絕緣物體的位置檢測。工作任務(wù)

對于金屬物體和磁性物體以外的其他物體的位置檢測，通常采用電容式接近開關(guān)和光電式接近開關(guān)。本任務(wù)是通過學(xué)習(xí)，了解電容式接近開關(guān)和光電式接近開關(guān)的結(jié)構(gòu)、特性及工作原理，掌握電容式接近開關(guān)和光電式接近開關(guān)的測試和使用方法，并能完成絕緣物體的位置檢測。項目5位置的檢測任務(wù)2絕緣物體的位置檢測任務(wù)2

絕緣物體的位置檢測一、電容式接近開關(guān)檢測物體位置

電容式接近開關(guān)不僅能檢測金屬物體，而且能檢測木材、橡膠、塑料、紙張、液體和粉狀物等絕緣體。由于電容式接近開關(guān)的檢測品種多、測量精度高、能量消耗少、結(jié)構(gòu)簡單、造價低廉而被廣泛應(yīng)用于自動檢測和自動控制系統(tǒng)。1．電容式接近開關(guān)1）外形結(jié)構(gòu)電容式接近開關(guān)根據(jù)不同的用途，其形狀不同，結(jié)構(gòu)也有所差異（如圓柱形、扁平形等）。應(yīng)用最廣的是圓柱形，其外形與電感式接近開關(guān)沒有差別，部分電容式接近開關(guān)的外形如圖5-2-1所示。項目5位置的檢測圖5-2-1部分電容式接近開關(guān)的外形任務(wù)2

絕緣物體的位置檢測一、電容式接近開關(guān)檢測物體位置

1．電容式接近開關(guān)1）外形結(jié)構(gòu)電容式接近開關(guān)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖5-2-2所示。電容式接近開關(guān)作用表面在圓柱形的前端面，主電路由填充樹脂封裝。電路內(nèi)設(shè)有電位器，當(dāng)接近開關(guān)與被測物體之間隔有不靈敏的物體（如紙袋、玻璃等）時，調(diào)節(jié)電位器，可使接近開關(guān)不檢測夾在中間的物體。電路中還設(shè)有LED指示器，開關(guān)動作時，紅色LED亮，這樣便于調(diào)整及了解接近開關(guān)工作狀態(tài)。項目5位置的檢測圖5-2-2電容式接近開關(guān)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)任務(wù)2

絕緣物體的位置檢測一、電容式接近開關(guān)檢測物體位置

1．電容式接近開關(guān)2）工作原理如圖5-2-3所示，電容式接近開關(guān)由高頻振蕩電路、F/V變換電路、信號處理電路、開關(guān)量轉(zhuǎn)換電路等組成。電容式接近開關(guān)的測量頭構(gòu)成電容的一個極板，另一個極板是被測物體本身，兩者構(gòu)成一個大電容。當(dāng)物體移向接近開關(guān)時，物體和接近開關(guān)間的介電常數(shù)發(fā)生變化，即電容量改變，從而使得和測量頭相連的高頻振蕩電路的電路狀態(tài)也隨之發(fā)生變化，由此便可控制接近開關(guān)的接通和關(guān)斷。項目5位置的檢測圖5-2-3電容式接近開關(guān)的原理框圖任務(wù)2

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2．電容式接近開關(guān)的特點(diǎn)及安裝要求1）特點(diǎn)電容式接近開關(guān)在檢測物體位置時，對金屬物體可以獲得較長的檢測距離，對非金屬物體的檢測距離決定于被測材料的介電常數(shù)，材料的介電常數(shù)越大，可獲得的檢測距離越長。它不僅可以檢測固體，也可以檢測粉狀物或液體狀態(tài)的材料。部分常用材料的介電常數(shù)如表5-2-1所示。項目5位置的檢測任務(wù)2

絕緣物體的位置檢測一、電容式接近開關(guān)檢測物體位置

2．電容式接近開關(guān)的特點(diǎn)及安裝要求

項目5位置的檢測任務(wù)2

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2．電容式接近開關(guān)的特點(diǎn)及安裝要求2）安裝要求電容式接近開關(guān)的典型安裝示意圖如圖5-2-4所示。由于電容式接近開關(guān)的檢測靈敏度與距離有關(guān)，所以在使用時，安裝距離必須滿足一定的要求。表5-2-2列出了電容式接近開關(guān)安裝尺寸標(biāo)注。其中Sn為電容式接近開關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)檢測距離，一般取值為10～15mm，具體參見各產(chǎn)品說明。項目5位置的檢測圖5-2-4電容式接近開關(guān)的典型安裝示意圖任務(wù)2

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2．電容式接近開關(guān)的特點(diǎn)及安裝要求2）安裝要求

項目5位置的檢測任務(wù)2

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3．電容式接近開關(guān)的應(yīng)用1）應(yīng)用一：自動感應(yīng)水龍頭自動感應(yīng)水龍頭原理框圖如圖5-2-5所示。當(dāng)人體接近電容式接近開關(guān)時，等效電容的容量值發(fā)生變化，從而改變振蕩電路的振蕩頻率，F(xiàn)/V變換電路將振蕩電路輸出的頻率量轉(zhuǎn)化成電壓量后，交給信號處理電路，該電路將電壓信號進(jìn)行一系列的處理（包括放大、整形）后傳輸給開關(guān)量轉(zhuǎn)換電路，開關(guān)量轉(zhuǎn)換電路實際上是A/D轉(zhuǎn)換器，它將模擬電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字電壓，水龍頭開關(guān)控制電路由開關(guān)量轉(zhuǎn)換電路的輸出量控制，開關(guān)量轉(zhuǎn)換電路產(chǎn)生控制信號控制水龍頭的開與關(guān)，從而使得人體接近水龍頭一定距離時，水龍頭自動開啟，離開一定距離后水龍頭自動關(guān)閉，如圖5-2-6所示。項目5位置的檢測任務(wù)2

絕緣物體的位置檢測一、電容式接近開關(guān)檢測物體位置

3．電容式接近開關(guān)的應(yīng)用1）應(yīng)用一：自動感應(yīng)水龍頭

項目5位置的檢測圖5-2-5自動感應(yīng)水龍頭原理框圖任務(wù)2

絕緣物體的位置檢測一、電容式接近開關(guān)檢測物體位置

3．電容式接近開關(guān)的應(yīng)用1）應(yīng)用一：自動感應(yīng)水龍頭

項目5位置的檢測圖5-2-6自動感應(yīng)水龍頭任務(wù)2

絕緣物體的位置檢測一、電容式接近開關(guān)檢測物體位置

3．電容式接近開關(guān)的應(yīng)用1）應(yīng)用一：自動感應(yīng)水龍頭自動感應(yīng)水龍頭原理框圖如圖5-2-5所示。當(dāng)人體接近電容式接近開關(guān)時，等效電容的容量值發(fā)生變化，從而改變振蕩電路的振蕩頻率，F(xiàn)/V變換電路將振蕩電路輸出的頻率量轉(zhuǎn)化成電壓量后，交給信號處理電路，該電路將電壓信號進(jìn)行一系列的處理（包括放大、整形）后傳輸給開關(guān)量轉(zhuǎn)換電路，開關(guān)量轉(zhuǎn)換電路實際上是A/D轉(zhuǎn)換器，它將模擬電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字電壓，水龍頭開關(guān)控制電路由開關(guān)量轉(zhuǎn)換電路的輸出量控制，開關(guān)量轉(zhuǎn)換電路產(chǎn)生控制信號控制水龍頭的開與關(guān)，從而使得人體接近水龍頭一定距離時，水龍頭自動開啟，離開一定距離后水龍頭自動關(guān)閉，如圖5-2-6所示。項目5位置的檢測任務(wù)2

絕緣物體的位置檢測一、電容式接近開關(guān)檢測物體位置

3．電容式接近開關(guān)的應(yīng)用2）應(yīng)用二：檢測軟包裝內(nèi)的液體電容式接近開關(guān)內(nèi)部的特殊構(gòu)造，使得它可以透過罐、管道、瓶、塑料及紙張等非金屬物體檢測物體內(nèi)部的液體位置。圖5-2-7所示為牛奶或軟包裝飲料自動檢測生產(chǎn)線。項目5位置的檢測圖5-2-7牛奶或軟包裝飲料自動檢測生產(chǎn)線任務(wù)2

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3．電容式接近開關(guān)的應(yīng)用2）應(yīng)用二：檢測軟包裝內(nèi)的液體在牛奶或軟包裝飲料自動檢測生產(chǎn)線上，由于灌裝設(shè)備的故障，會有漏裝或少裝的情況發(fā)生，采用電容式接近開關(guān)，可以檢測紙袋（或塑料袋）中有無液體或是否裝足。當(dāng)電容式接近開關(guān)檢測到無液體或未裝足的紙袋（或塑料袋）時，發(fā)出一個開關(guān)信號，等移動到一個固定位置時，由推桿將不合格品推出。項目5位置的檢測任務(wù)2

絕緣物體的位置檢測一、電容式接近開關(guān)檢測物體位置

3．電容式接近開關(guān)的應(yīng)用3）應(yīng)用三：液位檢測與控制圖5-2-8所示為電容式液位監(jiān)控示意圖，它由兩個密封（高防水）的電容式接近開關(guān)和一個控制處理器組成，兩個電容式接近開關(guān)分別監(jiān)控液面的高位和低位。當(dāng)液體即將接觸到高位或低位傳感器的感應(yīng)面時，相應(yīng)傳感器就會發(fā)出一個信號到控制處理器，然后按照一定的程序啟動或關(guān)閉控制處理器內(nèi)的繼電器，再由繼電器控制電動機(jī)、水泵等負(fù)載，實現(xiàn)液位的自動檢測與控制。項目5位置的檢測圖5-2-8電容式液位監(jiān)控示意圖任務(wù)2

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4．電容式接近開關(guān)的注意事項在測量過程中，電容式接近開關(guān)對工作環(huán)境、被測物體等也有一定的要求。1）動作距離用戶手冊或產(chǎn)品介紹中的動作距離一般是用標(biāo)準(zhǔn)檢測體（金屬制）在接地狀態(tài)下測量的，若被測物體是非金屬，則檢測的動作距離比用戶手冊中的數(shù)值小得多，應(yīng)實測后確定，在調(diào)節(jié)時應(yīng)留有余量（考慮溫度及電壓的影響）。2）周圍金屬的影響電容式接近開關(guān)的周圍有金屬物體時，會影響其性能，在使用時應(yīng)根據(jù)用戶手冊的要求安裝。項目5位置的檢測任務(wù)2

絕緣物體的位置檢測一、電容式接近開關(guān)檢測物體位置

4．電容式接近開關(guān)的注意事項3）接近開關(guān)之間的相互干擾兩電容式接近開關(guān)若對置安裝或并列安裝時，要相隔一定的距離，不同的型號，距離要求也不同，可查用戶手冊。4）高頻電場的影響若電容式接近開關(guān)的使用環(huán)境附近有高頻電場存在，則其會受高頻電場的影響而產(chǎn)生誤動作。5）工作環(huán)境的要求避免電容式接近開關(guān)接近化學(xué)溶劑，特別是在強(qiáng)酸、強(qiáng)堿的生產(chǎn)環(huán)境中，并注意對電容式接近開關(guān)的日常保養(yǎng)和維護(hù)。項目5位置的檢測任務(wù)2

絕緣物體的位置檢測二、光電式接近開關(guān)檢測物體位置

光電式接近開關(guān)簡稱光電開關(guān)，是一種基于光電效應(yīng)制成的光電傳感器。它是利用被測物體對光束的遮擋、吸收或反射等作用，把光強(qiáng)弱的變化轉(zhuǎn)換成開關(guān)信號，從而對物體的位置、形狀、標(biāo)志、符號等進(jìn)行檢測。物體不限于金屬，所有能反射光線的物體均可被檢測。光電開關(guān)可實現(xiàn)遠(yuǎn)距離非接觸式測量，并具有體積小、精度高、功耗低、響應(yīng)快、使用壽命長、性能可靠和抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛用于軍事、通信、自動化控制和機(jī)器人系統(tǒng)等領(lǐng)域。部分光電開關(guān)的外形如圖5-2-9所示。項目5位置的檢測（a）槽型光電開關(guān)（b）超小超薄光電開關(guān)（c）圓柱形光電開關(guān)圖5-2-9部分光電開關(guān)的外形任務(wù)2

絕緣物體的位置檢測二、光電式接近開關(guān)檢測物體位置

1．光電效應(yīng)光電開關(guān)的核心元件是光電元件，其作用是基于光電效應(yīng)把光信號轉(zhuǎn)換成電信號。常見的光電元件有光敏電阻、光電池、光電倍增管、光電二極管、光電三極管等。光電效應(yīng)是指物體吸收了光能后轉(zhuǎn)換為該物體中某些電子的能量而產(chǎn)生的電效應(yīng)。光電效應(yīng)通常分為外光電效應(yīng)、內(nèi)光電效應(yīng)及光生伏特效應(yīng)。1）外光電效應(yīng)圖5-2-10所示為外光電效應(yīng)示意圖。在光線作用下，物體內(nèi)的電子逸出物體表面向外發(fā)射的現(xiàn)象稱為外光電效應(yīng)，這是1887年由德國科學(xué)家赫茲發(fā)現(xiàn)的，向外發(fā)射的電子稱為光電子。利用外光電效應(yīng)制作的光電元件有光電管和光電倍增管等。項目5位置的檢測圖5-2-10外光電效應(yīng)示意圖任務(wù)2

絕緣物體的位置檢測二、光電式接近開關(guān)檢測物體位置

1．光電效應(yīng)2）內(nèi)光電效應(yīng)光照射到半導(dǎo)體材料上激發(fā)出電子-空穴對而使半導(dǎo)體材料產(chǎn)生光電效應(yīng)，這種現(xiàn)象稱為內(nèi)光電效應(yīng)。內(nèi)光電效應(yīng)激發(fā)出的電子并沒有逸出物體表面，而是依然留在物體內(nèi)部，利用內(nèi)光電效應(yīng)制作的光電元件有光敏電阻。3）光生伏特效應(yīng)在光線作用下，能夠使物體產(chǎn)生一定方向電動勢的現(xiàn)象稱為光生伏特效應(yīng)。根據(jù)該效應(yīng)制作的光電元件有光電池、光電二極管、光電三極管等。項目5位置的檢測任務(wù)2

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2．光電開關(guān)的結(jié)構(gòu)及工作原理光電開關(guān)一般由發(fā)射器、接收器和檢測電路三部分組成，其工作原理示意圖如圖5-2-11所示。項目5位置的檢測（a）發(fā)射器

（b）接收器圖5-2-11光電開關(guān)的工作原理示意圖光電開關(guān)將輸入電流在發(fā)射器上轉(zhuǎn)換為光信號并射出，接收器再根據(jù)接收到的光線的強(qiáng)弱或有無對目標(biāo)物體進(jìn)行探測。多數(shù)光電開關(guān)選用的是波長接近可見光的紅外線光波。任務(wù)2

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3．光電開關(guān)的分類根據(jù)光電開關(guān)工作原理的不同，可將光電開關(guān)分成以下幾種。1）槽型光電開關(guān)槽型光電開關(guān)通常采用標(biāo)準(zhǔn)的U形結(jié)構(gòu)，如圖5-2-12所示。項目5位置的檢測圖5-2-12槽型光電開關(guān)任務(wù)2

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3．光電開關(guān)的分類根據(jù)光電開關(guān)工作原理的不同，可將光電開關(guān)分成以下幾種。1）槽型光電開關(guān)其發(fā)射器和接收器分別位于U形槽的兩邊，并形成一光軸，當(dāng)被測物體經(jīng)過U形槽且阻斷光軸時，光電開關(guān)就產(chǎn)生一個開關(guān)信號，斷開或接通電路，完成一次控制動作。槽型光電開關(guān)比較適合檢測高速運(yùn)動的物體，并且能分辨透明與半透明物體。但因受整體結(jié)構(gòu)的限制，其檢測距離一般只有幾厘米。項目5位置的檢測圖5-2-12槽型光電開關(guān)任務(wù)2

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3．光電開關(guān)的分類根據(jù)光電開關(guān)工作原理的不同，可將光電開關(guān)分成以下幾種。2）對射式光電開關(guān)把發(fā)射器和接收器分開，分別放在被測物體通過路徑的兩側(cè)，就構(gòu)成了對射式光電開關(guān)，如圖5-2-13所示。項目5位置的檢測圖5-2-13對射式光電開關(guān)任務(wù)2

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3．光電開關(guān)的分類根據(jù)光電開關(guān)工作原理的不同，可將光電開關(guān)分成以下幾種。2）對射式光電開關(guān)當(dāng)被測物體經(jīng)過發(fā)射器和接收器之間且阻斷光線時，光電開關(guān)就輸出一個開關(guān)信號。因其結(jié)構(gòu)設(shè)計的特殊性，對射式光電開關(guān)的檢測距離可達(dá)幾米乃至幾十米。當(dāng)被測物體為不透明物體時，對射式光電開關(guān)是最可靠的檢測裝置。項目5位置的檢測圖5-2-13對射式光電開關(guān)任務(wù)2

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3．光電開關(guān)的分類根據(jù)光電開關(guān)工作原理的不同，可將光電開關(guān)分成以下幾種。3）鏡反射式光電開關(guān)如圖5-2-14所示，鏡反射式光電開關(guān)是集發(fā)射器與接收器于一體的，光電開關(guān)發(fā)射器發(fā)出的光線經(jīng)過反光鏡反射回接收器，當(dāng)被測物體經(jīng)過且完全阻斷光線時，光電開關(guān)就動作，輸出一個開關(guān)信號。鏡反射式光電開關(guān)的被測物體必須是不透光的，檢測距離比對射式光電開關(guān)要短。項目5位置的檢測圖5-2-14鏡反射式光電開關(guān)任務(wù)2

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3．光電開關(guān)的分類根據(jù)光電開關(guān)工作原理的不同，可將光電開關(guān)分成以下幾種。4）漫反射式光電開關(guān)如圖5-2-15所示，漫反射式光電開關(guān)也是集發(fā)射器和接收器于一體的，但它前面沒有反光鏡。當(dāng)沒有被測物體時，接收器接收不到發(fā)射器發(fā)出的光，光電開關(guān)沒有輸出信號；當(dāng)有被測物體經(jīng)過時，被測物體將光電開關(guān)發(fā)射器發(fā)射的足夠亮的光線漫反射到接收器，光電開關(guān)內(nèi)部就產(chǎn)生一個開關(guān)信號。漫反射式光電開關(guān)的被測物體的表面必須光亮或其反光率非常高才適用，檢測距離較短，一般只有幾毫米。項目5位置的檢測圖5-2-15漫反射式光電開關(guān)任務(wù)2

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3．光電開關(guān)的分類根據(jù)光電開關(guān)工作原理的不同，可將光電開關(guān)分成以下幾種。5）光纖式光電開關(guān)利用光纖良好的光傳輸特性，配上紅外發(fā)光二極管及光電二極管可以制成光纖式光電開關(guān)。由于光纖式光電開關(guān)傳遞的僅是光信號，可以對距離遠(yuǎn)的被測物體進(jìn)行檢測，實現(xiàn)遙控和遙測，因此它特別適用于防爆的場合。光纖式光電開關(guān)如圖5-2-16所示。項目5位置的檢測圖5-2-16光纖式光電開關(guān)任務(wù)2

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4．術(shù)語解釋1）檢測距離如圖5-2-17所示，檢測距離是指被測物體按一定方式移動，當(dāng)光電開關(guān)動作時測得的基準(zhǔn)位置（光電開關(guān)的感應(yīng)表面）到檢測面的空間距離。額定動作距離指光電開關(guān)動作距離的標(biāo)稱值。項目5位置的檢測圖5-2-17光電開關(guān)檢測距離示意圖任務(wù)2

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4．術(shù)語解釋2）回差值回差值是指動作距離與復(fù)位距離之間的絕對值。3）響應(yīng)頻率響應(yīng)頻率是指在規(guī)定1s的時間間隔內(nèi)，允許光電開關(guān)動作循環(huán)的次數(shù)。4）輸出狀態(tài)輸出狀態(tài)分常開和常閉兩種狀態(tài)。當(dāng)沒有檢測到物體時，常開型的光電開關(guān)接通的負(fù)載由于光電開關(guān)內(nèi)部的輸出晶體管的截止而不工作；當(dāng)檢測到物體時，輸出晶體管導(dǎo)通，負(fù)載工作。5）檢測方式根據(jù)光電開關(guān)在檢測物體時發(fā)射器發(fā)出的光線被折回到接收器的途徑的不同，其檢測方式可分為漫反射式、鏡反射式、對射式等。項目5位置的檢測任務(wù)2

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4．術(shù)語解釋6）輸出形式輸出形式有NPN二線、NPN三線、NPN四線、PNP二線、PNP三線、PNP四線、AC二線、AC五線（自帶繼電器），以及直流NPN、PNP、常開、常閉、多功能等。7）反射率漫反射式光電開關(guān)發(fā)出的光線需要經(jīng)被測物體表面才能反射回漫反射式開關(guān)的接收器，所以檢測距離和被測物體表面的反射率將決定接收器接收到的光線強(qiáng)度。粗糙表面反射回的光線強(qiáng)度必將小于光滑表面反射回的光線強(qiáng)度，而且被測物體表面必須垂直于光電開關(guān)的發(fā)射光線。項目5位置的檢測任務(wù)2

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4．術(shù)語解釋7）反射率常用材料的反射率如表5-2-3所示。項目5位置的檢測任務(wù)2

絕緣物體的位置檢測

5．光電開關(guān)的應(yīng)用光電開關(guān)常應(yīng)用于流水線上的計數(shù)檢測、位置檢測、質(zhì)量檢測及特定標(biāo)記檢測等。1）應(yīng)用一：光電開關(guān)在流水線上的應(yīng)用。

光電開關(guān)在流水線上的應(yīng)用如圖5-2-18所示。

（1）圖5-2-18（a）所示為容器中的液位檢測電路，它是用一個帶光纖的漫反射式光電開關(guān)作為對射式光電開關(guān)來監(jiān)控透明容器內(nèi)液位的檢測電路。如果在光電開關(guān)檢測的高度沒有液體，那么光路就不會中斷，然后到達(dá)接收器。如果液位足夠高，光路會有偏移不能到達(dá)接收器，那么光電開關(guān)的狀態(tài)就會發(fā)生翻轉(zhuǎn)，輸出控制信號。項目5位置的檢測二、光電式接近開關(guān)檢測物體位置圖5-2-18光電開關(guān)在流水線上的應(yīng)用任務(wù)2

絕緣物體的位置檢測

5．光電開關(guān)的應(yīng)用1）應(yīng)用一：光電開關(guān)在流水線上的應(yīng)用。

光電開關(guān)在流水線上的應(yīng)用如圖5-2-18所示。

（2）圖5-2-18（b）所示為包裝內(nèi)的物品檢測電路，它是用對射式光電開關(guān)檢測包裝內(nèi)的物品的檢測電路。發(fā)射器和接收器相對安裝使得光路可以穿過包裝袋到達(dá)接收器，如果包裝袋是空的，則會有足夠的光線到達(dá)接收器；如果包裝袋內(nèi)有產(chǎn)品，則會中斷發(fā)射器到接收器之間的光線，開關(guān)狀態(tài)發(fā)生變化，輸出控制信號。項目5位置的檢測二、光電式接近開關(guān)檢測物體位置圖5-2-18光電開關(guān)在流水線上的應(yīng)用任務(wù)2

絕緣物體的位置檢測

5．光電開關(guān)的應(yīng)用1）應(yīng)用一：光電開關(guān)在流水線上的應(yīng)用。

光電開關(guān)在流水線上的應(yīng)用如圖5-2-18所示。

（3）圖5-2-18（c）所示為物體的堆放高度檢測電路，它是用多對對射式光電開關(guān)檢測物體高度的檢測電路。光電開關(guān)的安裝是依次抬高的，檢測距離可達(dá)到幾米。當(dāng)物體達(dá)到某一高度時，光路被中斷，無法到達(dá)接收器，相應(yīng)的開關(guān)就輸出一個控制信號。項目5位置的檢測二、光電式接近開關(guān)檢測物體位置圖5-2-18光電開關(guān)在流水線上的應(yīng)用任務(wù)2

絕緣物體的位置檢測

5．光電開關(guān)的應(yīng)用1）應(yīng)用一：光電開關(guān)在流水線上的應(yīng)用。

光電開關(guān)在流水線上的應(yīng)用如圖5-2-18所示。

（4）圖5-2-18（d）所示為不合格零件檢測電路。將對射式光電開關(guān)設(shè)置在某標(biāo)準(zhǔn)高度，一旦某零件的高度超過標(biāo)準(zhǔn)高度，高出的零件會中斷光路，從而使光電開關(guān)檢測出不合格品。項目5位置的檢測二、光電式接近開關(guān)檢測物體位置圖5-2-18光電開關(guān)在流水線上的應(yīng)用任務(wù)2

絕緣物體的位置檢測

5．光電開關(guān)的應(yīng)用1）應(yīng)用一：光電開關(guān)在流水線上的應(yīng)用。

光電開關(guān)在流水線上的應(yīng)用如圖5-2-18所示。

（5）圖5-2-18（e）所示為包裝檢測電路，用于檢測包裝是否閉合完好。把對射式光電開關(guān)的光路調(diào)整到剛剛高過盒子，如果盒子沒有包裝好，則打開的蓋子會阻斷光路，光電開關(guān)就會輸出一個開關(guān)信號。項目5位置的檢測二、光電式接近開關(guān)檢測物體位置圖5-2-18光電開關(guān)在流水線上的應(yīng)用任務(wù)2

絕緣物體的位置檢測

5．光電開關(guān)的應(yīng)用1）應(yīng)用一：光電開關(guān)在流水線上的應(yīng)用。

光電開關(guān)在流水線上的應(yīng)用如圖5-2-18所示。

（6）圖5-2-18（f）所示為透明玻璃瓶的計數(shù)電路，它是一個鏡反射式光電開關(guān)計數(shù)檢測電路。流水線上的玻璃瓶每阻斷一次光路，光電開關(guān)就動作一次，發(fā)出一個開關(guān)信號，與之相連的計數(shù)器就記錄一次，從而實現(xiàn)計數(shù)檢測。項目5位置的檢測二、光電式接近開關(guān)檢測物體位置圖5-2-18光電開關(guān)在流水線上的應(yīng)用任務(wù)2

絕緣物體的位置檢測

5．光電開關(guān)的應(yīng)用1）應(yīng)用一：光電開關(guān)在流水線上的應(yīng)用。

光電開關(guān)在流水線上的應(yīng)用如圖5-2-18所示。

（7）圖5-2-18（g）所示為電路板精確定位檢測電路。把電路板放置在特定的檢測位置，使用聚焦型漫反射式光電開關(guān)1進(jìn)行檢測。當(dāng)電路板上特定的位置精確地通過光路時，電路板就會被定位，做進(jìn)一步的檢測或焊接工作，工作完畢后被送入下一道工