接近开关原理及其应用
强碱的环境下使用。
关、压力开关、里程表等,它是一种新型的电器配
⑦大多数产品是由 SMD 工艺生产制造,并经 件。图 4 是它的内部原理及转移特性图。霍尔武开
严格的测试,产品合格后才出厂,在一一般情况下使 关比电感式开关响应频率高,它用磁钢触发,电感
斤 J 均不会出现损坏。为 7 防止意外性事件发生,请 式用导磁金属触发,霍尔式开关感应距离除 7 与
传 用户在接通电源前检查接线是否正确,棱定电压是 感器本身性能有关外,还与所选磁钢磁场强度有关。
否为预定值。
3.2 霍尔接近开关术语解释
⑧ 为 7 使电容式接近开关长期稳定工作,由
① 磁感应强度:霍尔接近开关在工作时,它
于其受潮湿,灰尘等因素的影响比较大,请务必进
所要求磁钢具有的磁场强度的大小,一一般磁感应强
象就称为霍尔效应。两端具有的电位差值称为霍尔
离。额定动作距离指霍尔开关动作距离的标称值。
电势 U,其表达式为:
⑥ 回差距离:动作距离与复位距离之间的绝
U-K,B/d,其中 K 为霍尔系数,1 为薄片中通 对值。 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。霍尔
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信号,从而达到控制或测量的目的。本文介绍 7 几 种常用的接近开关,并对它们的原理与应
用进行了
图 1 电感式接近开关应用实例
说明。
1.3 使用注意事项
l 电感式接近开关 11 原理
(1) 当被检测物体为非金属时,在检测距离很 小时也有反应,另外很薄的镀膜层是检测不到的。
⑦ 穆应新肇/在规定的 1 秒的时问间隔内,
控制电路。现在的电容式液位监控器在安装.精度、
接近开关动作循环的次数。响应时间 t:接近开关检
寿命、体积、外形等方面均有较大的改进和提高。
测到物体时间到接近开关出现电平状态翻转的时间 用电容式接近开关来实现控制的方案,与依据传统
之差。可用公式 t=I/f 换算。
体,但当检测过高介电常数的物体时,检测距离要
器(位于开关后部)柬增加感应灵敏度,一般调节
明显减小,这时即使增加灵敏度也起不到效果。
电位器使电容式的接近开关在 o 7—0 8Sn(Sn 为电容
② 电容式接近开关的接通时问为 50ms,所以
式接近开关的标准检测距离)的位置动作。
用户在产品的使用过程中,当负载和接近开关采用
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2 电容式接近开关
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2.1 原理
电容式接近开关亦属于一种具有开关量输出的
图 2 电容式接近开关应用实例
位置传感器。它的测量头通常是构成电容器的一个
极板,而另一个极板是物体的本身,当物体移向接 近开关时,物体和接近开关的介电常数£发生变化,
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收稿日期:2003—05 1 7 修改日期:2003—06—1 8 作者简介:邓重一(1 962 )男湖南宁远县人,学士,副 教授.研究方向为检测技术、信号处理、EDA 技术,
到开关动作时测得的基准位置到检测面的空问距 离.额定动作距离指接近开关动作距离的标称值,
中雷函酝、I 业戳太礴发曩岛屠论坛(2004 年 lo 两 19--20 R)?诚征稿件 1
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接近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,利用先进的集成封装和组装 工艺制作而成,它可方便地把磁输入信号转换成实 际应用中的电信号,同时叉具备工业场合实际应用 易操作和可靠性的要求。
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图 4 霍尔接近开关原理图
毫特斯拉以上时,其输出是标准的 TTL 电平。利用
璃金属铁芯,该铁芯造成涡流损耗使振荡电路产生
计算机的智能型控制、运算功能,组成的转速表既 衰减,如果把它放置在一个磁场范围内(例如,水 简
单叉精确。如用 3020 型霍尔式接近开关,单片机 久磁铁附近),此时正在影响振荡电路衰减的涡流损 用
8031(它的晶振为 6MHz,经 12 分频后为 耗会减少,振荡电路不再衰减。因此,磁性接近开
物体时,常开型的接近开关所接通的负载,由 灯等负载。它的工作示意图如图 2 所示,工作原理 于接
近开关内部的输出晶体管的截止而不工作:当 流程图如图 3 所示。从图 2 可以看出,容器中的水 检
测到物体时,晶体管导通,负载得电工作。
位过高或过低时,都会分别使低位或商位传感器动
⑥ 掺缈方戈分为埋入式和非埋入式两种类 作,从而使控制处理器动作.从斟 3 可以看出,当
型。埋入式的接近开关在安装上为齐平安装型,可
物体的位置变化时,被测电容量变化,振荡电路的
与安装的金属物件形成同一表面:非埋入式的接近
振荡频率会跟着变化,F/v 转换电路的输出电压也变
开关则需把感应头露出.以达到其长检测距离的目 化,这些变化通过信号处理电路和开关量调理电路
的,
后,输出开关信号,该开关信号进入控制处理器去
减现象时,便把它转换成开关电信号。由此识别出 有无金属物体接近开关,进而控制开关的通或断。 这种接近开关所能检测的物体必须是金属物体。 关键 l 2 应用实例
从图 1 可以看出电感式接近开关的应用,利用
Abstract:In this paper,the principle of sensolN of near-switch
o 5MHz),则其测量的最大转速为 o 5MHz,而最小 关的消耗功率由于永久磁铁的接近而增加,1-f 号触
等效电容跟着变化,从而使得和测量头相连的电路 状态也随之发生变化,由此便可控制开关的接通和
图 3 电容式液位监控器工作流程图 关断。这
种接近开关的被检测物体,并不限于金属
2.3 注意事项 导体,也司以是绝缘的液体或粉状物
体,在检测较
① 电容式接近开关理论上可以检测出任何物
低介电常数£的物体时,可以顺时针调节多圈电位
(2)电感式接近开关的接通时间为 50ms,所以
电感式接近开关(GDKG)属于一种有开关量 在用户使用产品时,因负载和接近开关采用不同的
输出的位置传感器,它由 LC 高频振荡器、信号触发 器和开关放大器组成。振荡电路的线圈产生高频交 流 流磁场,该磁场经由传感器的感应面释放出来。当 近这个能产生电磁场的振荡感应头 时,就会使该金属物体内部产生涡流,这个涡流反 关振荡能力衰减,内由霍尔接近开关与其它芯 爿组成的智能
中廷|圈际 I 幢以表髓技曩高层论坛(2004 年 lo 两 19—20/d).诚征稿件!
船
仪器与测控
自 i 扫化博
笕 型磁敏转速测试仪的工作原理囹。由于转速信号是 包含一。个 Lc 振荡器、一个信号触发器和一个开关
放 以脉冲形式出现的,当被测磁性物体磁场强度达到 25 大器,还有一个非晶体化的、高穿透率的磁。ti 软玻
电容式接近开关术语:检测距离.设定距离,
类型。铡如,当无被检测物体时,常开型的霍尔开 回差
值、标准检测体、输出状态、检测方式、响应
关所接通的负载,由二『霍尔接近开关内部的输出晶
频率、导通电压降及输出形式,它们的术语解释与 体管的截止而不工作:当检测到物体时,晶体管导
电感式接近开关的相应术语解释一致。
自 i 力化博览
文献标识码:B
文章编 g-:1003—0492(2003)05—003【04
仪器与测控
接近开关原理及其应用
The Principle of Near-Switch and Their Applications
湖南建材高等专利学校电子信息]_程系,湖南衡阳 421008 J 邓重一
摘要:介绍了接近开关型传感器的原理,并对电感式、电容 式、霍尔式以及磁性接近开关的原理.术语、使用注意事项 进行了详细的说明。 词:传感嚣:接近开关:原理;应用
行定期的维护保养,包括检测物体和接近开关的安 度值 B 为 o 02~0 05 特斯拉。 装位置是否有移动
或松动,接线和连接部位是否有
②响应频率:按规定在 1 秒的时问间隔内,
接触不良现象,是否有粉尘粘附等。
允~午霍尔开关动作循环的次数。
2.4 电容式接近开关术语解释
③ 输出状态:分为常开、常闭、锁存等几种
电源,所以务必先接通接近开关的电源。 (3)请勿将接近开关置于 200 高斯以上的直
磁场环境下使用,以免造成误动作。 有金属物体接 (4)不要将接近开关置于化学溶剂,特别是在
强酸、强碱的环境中。 作用于接近开关,使接近开 1.4 电感式接近开关术语解释 电路的参数发生变
① 橙删够劳动作距离是指被检测物体按一定 方式移动时,从基准位置(接近开关的感应表面)
通,负载得电工作.
3 霍尔式接近开关
④输出形式:分为 NPN、PNP、常开,常闭, 多功能等几种常用的形式输出。
3.1 原理
⑤ 动作距离:动作距离是指被检测物体按一
当一块通有电流的金属或半导体薄片垂直地放 定方式移动时,从基准位置(霍尔开关的感应表面) 在磁
场中时,薄片的两端就会产生电位差,这种现
到开关动作时测得的基准位置到检测面的空间距
31
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② 赞定距剪接近开关在实际工作中整定的距 离,一般为额定动作距离的 o 8 倍。
③ 回差哲动作距离与复位距离之问的绝对
下面的例子是电容式液位监控器的工作情况 它是针对国内落后的液位控制器形式而开发的产 品.该产品一一般由两个采用密封措施(高防水等级 J
值。
④ 绔崔橙删磁可使接近开关作比较的金属检 测体。一般采用的检测体为正方形的 A3 钢,厚度为