模块四、位置检测

模块三

位置检测1学习目标了解各类接近开关传感器熟悉各类接近开关传感器的外部接线、安装及应用情况了解各类接近开关传感器的基本工作原理掌握各类接近开关传感器位置检测的方法

2课题一接近开关传感器3一、基础知识1、

接近开关传感器的类型按供电形式的不同分为：直流型和交流型两大类；按使用的方法不同分为：接触式和非接触式两大类；按输出形式可分为：直流两线制、直流三线制、直流四线制、交流两线制和交流三线制；按传感器的工作原理又可分：为电感式接近开关、电容式接近开关、霍尔开关、光电开关等

42、接近开关传感器的接线方式

接近开关传感器输出多由NPN、PNP型晶体管输出，输出状态有常开（NO）和常闭（NC）两种形式。外部接线常见的是二线制、三线制、四线制和五线制，连接导线多采用PVC外皮、PVC芯线，芯线颜色多为棕色（brown）、黑色(black)、蓝色(blue)、黄色(yellow)。不同的产品可能芯线颜色不同，使用时应仔细查看说明书。53、接近开关传感器的选型

（1）当检测体为金属材料时，应选用高频振荡型接近开关，该类型接近开关对铁镍、钢类检测体检测最灵敏。对铝、黄铜和不锈钢类检测体，其检测灵敏度就低。（2）当检测体为非金属材料时，如；木材、纸张、塑料、玻璃和水等，应选用电容型接近开关。（3）金属体和非金属要进行远距离检测和控制时，应选用光电型接近开关或超声波型接近开关。（4）对于检测体为金属时，若检测灵敏度要求不高时，可选用价格低廉的磁性接近开关或霍尔式接近开关。64、接近开关传感器的应用（1）生产线工件计数7（2）机械手限位8（3）生产工件加工定位9二、课题实施—接近开关接线

1、训练目的（1）认识和熟悉各类不同的接近开关；（2）熟悉各类接近开关的外部接线方式及主要参数指标；（3）能够使用万用表检测接近开关的触点好坏。2、训练设备

万用表、直流电源、交流电源、各类不同接近开关、信号灯、白炽灯、继电器103、训练步骤（1）查看各类接近开关的外部接线方式及主要技术参数指标。（2）万用表检测三线制接近开关。

a、判断是PNP型还是NPN型；

b、检测其好坏；

c、比较NO与NC的电压输出。（3）交流二线制和直流二线制接近开关的应用。11三、课题小结（1）介绍了各类接近开关传感器的主要特点、外部接线方式及使用情况

；（2）通过接线训练掌握各类接近开关传感器的外部接线及判别其开关的好坏

。

12课题二电感式接近开关13一、基础知识1、电感式接近开关的工作原理

电感式接近开关属于一种有开关量输出的位置传感器，它由LC高频振荡器、检波电路、放大电路、整形电路及输出电路组成。14一般来说电感式接近开关只能用于检测金属物体。电感式接近开关工作原理图b.电感式接近开关的工作过程152、电感式接近开关的技术参数

（1）额定动作距离在规定的条件下所测定到的接近开关的动作距离。（2）工作距离接近开关在实际使用中被测定的安装距离。（3）动作滞差指动作距离与复位距离之差的绝对值。（4）动作频率指每秒连续不断地进入接近开关的动作距离后又离开的被测物个数或次数。16二、课题实施—电感式接近开关控制电机1、训练目的（1）了解电感式接近开关的基本工作原理及主要技术参数指标；（2）熟悉电感式接近开关的外部接线；（3）熟练掌握电感式接近开关与PLC的接线及调制。2、训练设备直流电源、交流电源220V、电感式接近开关（PNP型四线制）、PLC、三相异步电动机、信号灯、蜂鸣器、24V直流继电器。173、训练步骤在电动机正常运行时，当被测物体接近传感器时，接近开关动作，发出控制信号，电动机停止运转。（1）观察直流四线制接近开关18（2）接线及I/O分配（3）控制电机的停转电动机主电路控制图

PLC接线图

19三、课题小结（1）理解电感式接近开关的工作原理的基本原理和使用方法；（2）熟悉电感式接近开关的基本结构和外形接线；（3）通过应用训练掌握电感式接近开关测量物体位置的方法。20课题三霍尔开关21一、基础知识1、霍尔效应

将半导体置于垂直的磁场中，有电流流过时，在半导体的两侧会产生电动势，电动势的大小与电流和电磁感应强度的乘积成正比，，这个电动势称为霍尔电势，该电动势的大小为

霍尔效应原理图222、霍尔元件

霍尔元件是一种四端型器件，由霍尔片、四根引线和壳体组成。通常a、b两根引线称为控制电流端引线，一般为红色导线；c、d两根绿色引线为霍尔电势输出线。

a）霍尔元件结构b）霍尔元件符号c）霍尔元件外形霍尔元件233、霍尔开关

霍尔开关是由霍尔元件、放大器、施密特整形电路和OC门等电路集成做在同一个芯片上的集成电路。

a）外形图b）内部结构图霍尔开关24二、课题实施—霍尔开关位置检测

1、训练目的（1）了解霍尔效应的概念及霍尔元件的结构；（2）熟悉和掌握霍尔元件的外形结构；（3）掌握霍尔开关的工作原理及检测位置的方法。2、训练设备

A44E集成霍尔开关、直流电压源、万用表、磁性被测物（大号磁铁、中号磁铁、小号磁铁各一个）等。253、训练步骤（1）仔细查看A44E集成霍尔开关。（2）连接电路。

a）外部引脚b）接线图图4.10A44E集成霍尔开关训练电路26（3）比较实验现象。磁铁固定，移动集成霍尔开关，用万用表观察测量引脚2、3之间的电压变化。分别用大号磁铁、中号磁铁、小号磁铁，移动集成霍尔开关，观察集成霍尔开关的移动距离的变化。27三、课题小结（1）了解霍尔效应的概念；（2）熟悉霍尔元件及霍尔开关的基本结构和工作原理；（3）掌握霍尔开关的外形和接线电路。28课题四光电开关29一、基础知识1、光电效应

光电传感器工作的物理基础是光电效应，光电效应分为内光电效应、外光电效应和光生伏特效应。内光电效应：光敏电阻外光电效应：光电管，光电倍增管光生伏特效应：光电池

霍尔效应原理图302、光电器件（1）光电管与光电倍增管（2）光敏电阻（3）光敏二极管与光敏晶体管（4）光电耦合器件

313、光电开关的工作原理

光电开关是将发射器发出来的光被物体阻断或部分反射，接收器对变化的光接收，并加以光电转换，同时以某种形式的放大和控制，从而获得最终的控制输出“开”、“关”信号。光电开关根据使用原理分为对射式、直接反射式、会聚型反射式、镜反射式等四种类型。

光电开关工作原理图32（1）对射式光电开关（2）直接反射式光电开关（3）会聚型反射式光电开关（4）镜反射式光电开关

b）直接反射式光电开关d）镜反射式光电开关a）对射式光电开关c）会聚型反射式光电开关33二、课题实施—光电开关位置检测

1、训练目的（1）了解光电开关的工作原理及分类；（2）熟悉光电开关的主要技术参数指标；（3）掌握光电开关的外部接线及位置检测方法。2、训练设备万用表、直流电源、交流电源220V、光电开关（二线制、三线制）、信号灯、蜂鸣器、24V直流继电器等。343、训练步骤（1）认识光电开关。（2）电路连接及位置检测。

二线制、三线制光电开关训练电路图35三、课题小结（1）了解光电开关的工作原理、各种类型和主要技术参数指标

；（2）熟悉不同光电开关的外部接线方式及芯线颜色的接法

；（3）掌握光电开关的位置检测的应用

。36课题五电容式接近开关37一、基础知识1、电容式接近开关的工作原理

电容式接近开关是一个以电极为检测端的静电电容式接近开关，它由高频振荡电路、检波电路、放大电路、整形电路及输出等部分组成。

霍尔效应原理图电容式接近开关工作原理图

382、电容式接近开关的结构

圆柱形电容式接近开关的结构图1—检测电极2—树脂3—检测电路4—外壳5—电位器6—工作指示灯7—引线外形结构393、使用电容式接近开关的注意事项

（1）检测区有金属物体时，容易造成对传感器检测距离的影响。如果周围还安装有另外的传感器，也会对传感器的性能带来影响。（2）电容式接近开关安装在高频电场附近时，易受高频电场的影响而产生误动作。安装使用时应远离高频电场。（3）电容式接近开关应用中，被测物不限于金属体，塑料、木材、纸张、液体、粉粒等介质可以检测。

40二、课题实施—电容式接近开关物位检测

1、训练目的（1）理解电容式接近开关的基本原理、外部接线和主要应用；（2）熟悉电容式接近开关的使用方法；（3）了解电容式接近开关与其他接近开关的异同。2、训练设备直流电源、电容式接近开关（不同接线方式）、实验室水箱、信号灯、蜂鸣器等。