接近开关原理
接近开关
一，电感式接近开关工作原理
电感式接近开关由三大部分组成：振荡器、开关电路及放大输出电路。

振荡器产生一个交变磁场。

当金属目标接近这一磁场，并达到感应距离时，在金属目标内产生涡流，从而导致振荡衰减，以至停振。

振荡器振荡及停振的变化被后级放大电路处理并转换成开关信号，触发驱动控制器件，从而达到非接触式之检测目的
电路板图：
原理图：
电感式接近开关传感器的选型及使用、调试方法
电感式接近开关由于其具有体积小，重复定位精度高，使用寿命长，抗干扰性能好，可靠性高，防尘，防油，乃振动等特点，被广泛用于各种自动化生产线，机电一体化设备及石油、化工、军工、科研等多种行业。

一．工作原理
电感式接近开关是一种利用涡流感知物体的传感器，它由高频振荡电路、放大电路、整形电路及输出电路组成。

振荡器是由绕在磁芯上的线圈而构成的LC振荡电路。

振荡器通过传感器的感应面，在其前方产生一个高频交变的电磁场，当外界的金属物体接近这一磁场，并达到感应区时，在金属物体内产生涡流效应，从而导致LC振荡电路振荡减弱或停止振荡，这一振荡变化，被后置电路放大处理并转换为一个具有确定开关输出信号，从而达到非接触式检测目标之目的。

二．电感式接近开关传感器的电气指标
1．工作电压：是指电感式接近开关传感器的供电电压范围，在此范围内可以保证传感器的电气性能及安全工作。

2．工作电流：是指电感式接近开关传感器连续工作时的最大负载电流。

3．电压降：是指在额定电流下开关导通时，在开关两端或输出端所测量到的电压，
4．空载电流：是指在没有负载时，测量所得的传感器自身所消耗的电流。

5．剩余电流：是指开关断开时，流过负载的电流。

6．极性保护：防止电源极性误接的保护功能。

7．短路保护：超过极限电流时，输出会周期性地封闭或释放，直至短路被清除。

三．电感式接近开关传感器的选型
1．根据安装要求，合理选用外形及检测距离。

2．根据供电，合理选用工作电压。

3．根据实际负载，合理选择传感器工作电流。

国内、国际常用色线对照：（供参考）
类型国际国内
+V 棕红
GND 兰黑
Vout 黑绿
四．使用方法
1．直流两线制接近开关的ON状态和OFF状态实际上是电流大、小的变化，当接近开关处于OFF状态时，仍有很小电流通过负载，当接近开关处于ON状态时，电路上约有5V的电压降，因此在实际使用中，必须考虑控制电路上的最小驱动电流和最低驱动电压，确保电路正常工作。

2．直流三线制串联时，应考虑串联后其电压降的总和。

3．如果在传感器电缆线附近，有高压或动力线存在时，应将传感器的电缆线单独装入金属导管内，以防干扰。

4．使用两线制传感器时，连接电源时，需确定传感器先经负载再接至电源，以免损坏内部元件。

当负载电流<3mA 时，为保证可靠工作，需接假负载。

R≤U S/（I L-3）
P>U S2/R
P为假负载消耗功率；
R为假负载阻值；
I L为传感器的负载电流
使用仪器：万用表、示波器、电源（+12V）
调试步骤：
1. 接好电源，测量T1的c极电压应为6V；
2. 用示波器观察T1的e极，应有高频振荡波形；若无振荡波形，应仔细检查电感线圈接线是否正确，T1周围R、C参数是否正确无误，采取相应措施处理，直到出现振荡波形为止；
3. 用示波器观察输出，应为高电平，且LED不亮，然后用金属物体靠近电感线圈，其输出应变为低电平，同时LED亮，说明工作正常；
4. 若不正常，应检查T2、T3、T4的状态及周围元件，无金属物体接近电感线圈时，T2导通，T3、T4截止，有金属物体接近时，T2截止，T4导通。

二，霍尔接近开关工作原理
原理简介：
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。

两端具有的电位差值称为霍尔电势U，其表达式为
U=K·I·B/d
其中K为霍尔系数，I为薄片中通过的电流，B为外加磁场(洛伦慈力Lorrentz)的磁感应强度，d是薄片的厚度。

由此可见，霍尔效应的灵敏度高低与外加磁场的磁感应强度成正比的关系。

霍尔开关就属于这种有源磁电转换器件，它是在霍尔效应原理的基础上，利用集成封装和组装工艺制作而成，它可方便的把磁输入信号转换成实际应用中的电信号，同时又具备工业场合实际应用易操作和可靠性的要求。

霍尔开关的输入端是以磁感应强度B来表征的，当B值达到一定的程度(如B1)时，霍尔开关内部的触发器翻转，霍尔开关的输出电平状态也随之翻转。

输出端一般采用晶体管输出，和其他传感器类似有NPN、PNP、常开型、常闭型、锁存型(双极性)、双信号输出之分。

霍尔开关具有无触电、低功耗、长使用寿命、响应频率高等特点，内部采用环氧树脂封灌成一体化，所以能在各类恶劣环境下可靠的工作。

霍尔开关可应用于接近传感器、压力传感器、里程表等，作为一种新型的电器配件。

接近开关是工程中经常用到的一种元件设备了，一般来说，接近开关常见的有电容式、电感式和霍尔接近开关三种。

电感式接近开关必须检测金属材料。

电容式传感器可用无接触的方式来检测任意一个物体。

与只能检测金属物的电感式传感器比较，电容式传感器也可以检测非金属的材料。

霍尔接近开关由霍尔原件组成，有低能耗，无损性长寿命的特点。

当接近开关靠近要检测的物体时，其内部的电路开关打开，而当其离开检测物体时，开关关闭，这也是接近开关名字的含义。

几种接近开关的具体检测原理在本文中就不叙述了，若有兴趣可查阅相关资料。

本文主要说明一下
如何与正航电子的CHION 和A5 系列PLC 配合使用接近开关。

下面以最常用的三线NPN 接近开关为例来说明接近开关与PLC 如何接线：
NPN 型指的是接近开关的开关输出元件为NPN 晶体管。

其输出原理图如下：
图中，接近开关有三根线：电源正极（VCC）、电源负极（GND 地线）、输出信号（CTL）。

当检测及控制电路检测到物体接近时，NPN 晶体管打开，输出信号线变为低电平。

当被测物体离开后，NPN 晶体管关闭，输出信号线被Rp 电阻拉高至电源电压。

知道了接近开关的输出原理，我们再了解一下PLC 的输入原理：
PLC 的输入电路如图所示。

输入信号Ix 经过阻容网络滤波，接入光耦OP。

当输入端Ix 和公共端M 之间的电压超过一定值时（15V），光耦打开。

如下两种接线，哪一种对呢？
接线一
接线二
第二种是正确的，应该是PLC 的公共端接电源正极，接近开关的输出线接到PLC 的输入端。

当接近开关检测到物体后，NPN 晶体管打开，Ix 电平变低，电流经电源正极->M-> 光耦->电阻R2->NPN 晶体管->电源负极，PLC 检测到输入。

那么第一种接线方法为什么不正确呢？当接近开关检测到物体时，输出信号电平被拉低，光耦没有输入，当接近开关没检测到物体时，输出信号被VCC 通过Rp 拉高。

逻辑上也是对的呀？
问题就在于Rp。

要分析这个问题，还要谈到PLC 的输入电路构造。

PLC 的输入点使用的是24V 电平信号，因为要抗干扰，所以一般来说，PLC 设计成输入信号电平高于15V 时，认为输入确定为逻辑1，当输入信号低于5V 时，认为输入信号确定为逻辑0，两种电平电压差很大。

这样的输入信号抗干扰能力就比一般的TTL 电平强多了，适合用于工业环境。

所以，在PLC 的输入电路中，R1 和C1 就是起到滤波和抗干扰的作用。

当输入电压比较小时（可能为干扰），R1 起到分流的作用，将一部分电流分走，使光耦不能达到启动的足够电流。

当按照第一种方法接线时，电源电压信号经Rp、R2 串联，到达R1 和光耦输入端。

一般来说，接近开关的内部上拉一般为弱上拉，也就是Rp 比较大，一般为5~100K 欧姆左右。

那么电压经分压后，PLC 输入端的电压也比较低了，可能为几伏到十几伏，达不到逻辑1 的电平要求。

因此，第一种接线方法是错误的，应按照第二种方法接线。