开关量传感器

实验一、接触式（非接触式）磁感应接近传感器的开关特性实训原理：

对于干簧片接近传感器，接触开关是用磁铁材料制成的（Fe-Ni,Fe-铁,Ni-镍），被封在一个玻璃管中，这个管子里装满惰性气体。如果簧片接近传感器接近磁场时，刀开关被吸在一起，一个电路就这样产生了。干簧管原理干簧管是干式舌簧管的简称，是一种有触点的无源电子开关元件，具有结构简单，体积小便于控制等优点，其外壳一般是一根密封的玻璃管，管中装有两个铁质的弹性簧片电板，还灌有一种叫金属铑的惰性气体。平时，玻璃管中的两个由特殊材料制成的簧片是分开的。当有磁性物质靠近玻璃管时，在磁场磁力线的作用下，管内的两个簧片被磁化而互相吸引接触，簧片就会吸合在一起，使结点所接的电路连通。外磁力消失后，两个簧片由于本身的弹性而分开，线路也就断开了。因此，作为一种利用磁场信号来控制的线路开关器件，干簧管可以作为传感器用，用于计数，限位等等（在安防系统中主要用于门磁、窗磁的制作），同时还被广泛使用于各种通信设备中。在实际运用中，通常用永久磁铁控制这两根金属片的接通与否，所以又被称为“磁控管”。拍照片应用领域磁控管在手机、程控交换机、复印机、洗衣机、电冰箱、照相机、消毒碗柜、门磁、窗磁、电磁继电器、电子衡器、液位计、煤气表、水表中等等都得到了很好的应用。接近开关传感器的应用训练一、磁性接近开关传感器：1、干簧片式接近传感器的开关特性训练二、电感式接近传感器2、电感式接近传感器的开关特性M12B、M18B3、电感式接近传感器对不同金属的灵敏度检测4、元件表面对电感式接近传感器开关距离的影响训练三、光学接近传感器训练四、电容式接近传感器电感式接近开关固定在支架上，工件在传送带上依次自左向右移动，当工件进入到接近开关的检测范围之后，接近开挂动作，内部晶体管导通，常开触点闭合，常闭出点断开。接近开关动作可以触发别的机械动作或程序处理，从而对工件进行统计、加工、分类等。电感式接近开关并不与被测物体接触，依靠电磁场变化来检测，大大提高了检测的可靠性，也保证了接近开关的使用寿命。所以，该类型的接近开关在制造工业中广泛使用，尤其在汽车、机床等行业中使用频繁。

在一般工业生产场所电感式接近开关和电容式接近开关使用较多，因为这两种接近开关对环境的要求条件较低。当被测对象是导电物体或者是可以固定在一块金属物上的物体时，一般都选用电感式接近开关，因为它的响应频率高、抗干扰性能好、应用范围广、价格低。若所测对象是非金属（或金属）、液位高度、粉状物高度、塑料、烟草等，则应选用电容式接近开关。这中开关虽然响应频率低，但稳定性好。接近开关的主要性能指标1、动作距离：当被测物由正面接近开关的感应面时，使接近开关动作（输出状态变为有效状态）的距离为接近开关的动作距离。2、复位距离：当被测物由正面离开接近开关的感应面，接近开关转为复位时，被测物离开感应面的距离为复位距离。3、动作迟滞（动作滞差）：指复位距离与动作距离之差。动作滞差越大，传感器对抗被测物抖动等造成的机械振动干扰的能力就越强。动作迟滞应该小于动作距离的10%。值得注意的是，迟滞太大了容易造成灵敏度不好，太短了又容易干扰。一般情况下，厂家选用的回滞距离在1%~3%左右，以兼顾开关的综合性能。4、额定工作距离：指接近开关在实际使用中被设定的安装距离，一般为动作距离的0.8倍。5、响应频率：在1S内，接近开关频繁动作的次数。6、响应时间：值从接近开关检测到有效物体到输出状态出现电平翻转所经过的时间。7、导通压降：接近开关在导通状态时，开关内输出晶体管上的电压降。电感式接近传感器由三大部分组成：LC振荡器、信号触发器及开关放大输出电路。工作原理：当金属物体靠近接近开关时，探头产生电磁震荡，金属物体内部会产生涡流。金属物体产生的涡流反作用于接近开关，使接近开关震荡能力衰减，内部电路的参数发生变化，从而识别出金属物体。电感式接近开关也称为涡流式接近开关。电感式接近开关传感器包括一个振荡器电路，这一电路是由一个线圈以及一个放大器构成。当线圈中通入交变的电流后，线圈的周围就会产生交变的磁场。如果某一导电材料进入到磁场作用范围内，根据电磁感应原理，导电材料内部就会有电涡流产生，电涡流产生的交变磁场就会削弱了线圈所产生的磁场，由此引起线圈阻抗的变化。线圈阻抗变化的程度会随着材料的导电性，渗透性，尺寸和接近程度的不同而有所变化。通过随后的几个实训可以看到，导体材料的不同以及材料和传感器之间的距离的变化，都会引起电感式接近开关输出电信号的变化。接近开关两种安装方式的区别1、齐平安装：接近开关头部可以和金属安装支架相平安装；2、非齐平安装：接近开关头部不能和金属安装支架相平安装。

一般情况下，可以齐平安装的接近开关也可以非齐平安装，但非齐平安装的接近开关不能齐平安装。这是因为，可以齐平安装的接近开关头部带有屏蔽，齐平安装时，其检测不到金属安装支架，而非齐平安装的接近开关不带屏蔽，当齐平安装时，其可以检测到金属安装。正因为如此，非齐平安装的接近开关的灵敏度比齐平安装的灵敏度要大些，在实际应用中可以根据实际需要选用。思考与训练：在括号内填写“能”或“不能”1、电感式接近开关（）用于对非金属的检测。2、（）在直流磁场中使用电感式接近开关。3、在金属粉尘较多的生产环境中，电感式接近开关（）正常工作。4、把电感式接近开关埋入传送带，电感式接近开关（）正常工作。5、高速运动的金属物体（）用响应时间快、动作距离短的电感式接近开关来检测。6、电感式接近开关的两个电源线（）反接。7、根据电感式接近开关的工作原理判断，金属和非金属混合材质的物体（）被电感式接近开关检测。8、接近开关的两个输出（常开和常闭）（）同时导通或关断。光电门电路自动计时器自动报警器电感式接近开关在加工中的应用

转速测量光电传感器1、工作原理光电传感器简称光电接近开关，它是利用被检测物对光束的遮挡或反射，由同步回路选通电路，从而检测物体有无的。物体不限于金属，所有能反射光线的物体均可被检测。实验5对射光电传感器的响应特性对射式光电开关：它包含了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。当检测物体为不透明时，对射式光电开关是最可靠的检测装置。对射式光电开关示意图遮断报警光电开关在流水线上的应用送料器定区域式光电开关咖啡罐流水线运行方向罐装高度检测储料仓落料口遮断式光电开关（计数）光幕应用

当有物体遮挡住光线时，传感器发出报警信号，起保护、预警等作用。光线被遮断（报警）光幕应用光幕应用（续）光幕用于

自动收费系统的车辆检测光幕应用（续）安全区示警实验6镜面反射式光电传感器的响应特性镜反射式光电开关：它亦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。反射型光电开关及反射镜外形三角反射镜集发射、接收器于一身反射镜反射型光电开关工作原理反射镜反射型光电开关集光发射器和光接受器于一体，与反射镜相对安装配合使用。反射镜使用偏光三角棱镜，能将发射器发出的光转变成偏振光反射回去，光接收器表面覆盖一层偏光透镜，只能接受反射镜反射回来的偏振光。反射板反射镜被测物体偏振光发射光镜面反射光电开关应用机械手定位实验7漫射光电传感器响应范围被测物漫反射型光电开关原理漫反射光线反射光线被检测物体光发射器和光接受器发射光线

漫反射型光电开关集光发射器和光接受器于一体。当被测物体经过该光电开关时，发射器发出的光线经被测物体表面反射由接受器接受，于是产生开关信号。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。额定距离漫反射型光电开关的应用请思考如何将光电开关用于卫生间的自动冲水设备相关知识点1、检测方式

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，可分为漫反射式、镜反射式、对射式等。2、表面反射率

漫反射式光电开关发出的光线需要经检测物表面才能反射回漫反射开关的接受器，所以检测距离和被检测物体的表面反射率将决定接受器接收到光线的强度。粗糙的表面反射回的光线强度必将小于光滑表面反射回的强度,而且，被检测物体的表面必须垂直于光电开关的发射光线。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画纸90%不透明黑色塑料14%报纸55%黑色橡胶4%餐巾纸47%黑色布料3%包装箱硬纸板68%未抛光白色金属表面1