深度解析接近傳感器的原理技術和運用
發布時間:2018-01-03 責任編輯:lina
接近傳感器被廣泛用於各種自動化生產線,機電一體化設備及石油、化工、軍工、科研等多種行業,那什麼是接近傳感器呢?
接近傳感器
jiejinchuanganqi,shizhidaitixianweikaiguandengjiechushijiancefangshi,yiwuxujiechujianceduixiangjinxingjianceweimudedechuanganqidezongcheng。qinengjiangjianceduixiangdeyidongxinxihecunzaixinxizhuanhuanweidianqixinhao。
在轉換為電氣信號的檢測方式中,包括利用電磁感應引起的檢測對象的金屬體中產生的渦電流的方式、捕測體的接近引起的電氣信號的容量變化的方式、利石和引導開關的方式。 由感應型、靜電容量型、超聲波型、光電型、磁力型等構成。
接(jie)近(jin)傳(chuan)感(gan)器(qi)是(shi)利(li)用(yong)振(zhen)動(dong)器(qi)發(fa)生(sheng)的(de)一(yi)個(ge)交(jiao)變(bian)磁(ci)場(chang),當(dang)金(jin)屬(shu)目(mu)標(biao)接(jie)近(jin)這(zhe)磁(ci)場(chang)並(bing)達(da)到(dao)感(gan)應(ying)距(ju)離(li)時(shi),在(zai)金(jin)屬(shu)目(mu)標(biao)內(nei)發(fa)生(sheng)渦(wo)流(liu),因(yin)此(ci)導(dao)致(zhi)振(zhen)動(dong)衰(shuai)減(jian),以(yi)至(zhi)接(jie)近(jin)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)振(zhen)動(dong)器(qi)停(ting)振(zhen)。接(jie)近(jin)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)振(zhen)動(dong)器(qi)振(zhen)動(dong)及(ji)停(ting)振(zhen)的(de)變(bian)化(hua)被(bei)後(hou)級(ji)放(fang)大(da)電(dian)路(lu)處(chu)理(li)並(bing)轉(zhuan)換(huan)成(cheng)開(kai)關(guan)信(xin)號(hao),觸(chu)發(fa)驅(qu)動(dong)控(kong)製(zhi)器(qi)件(jian),因(yin)此(ci)達(da)到(dao)接(jie)近(jin)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)非(fei)接(jie)觸(chu)式(shi)之(zhi)檢(jian)測(ce)的(de)目(mu)的(de)。這(zhe)就(jiu)是(shi)接(jie)近(jin)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)運(yun)作(zuo)原(yuan)理(li)。
技術優勢
① 由於其能以非接觸方式進行檢測,所以不會磨損和損傷檢測對象物。
② 由於采用無接點輸出方式,因此壽命延長(磁力式除外)采用半導體輸出,對接點的壽命無影響。
③ 與光檢測方式不同,適合在水和油等環境下使用檢測時幾乎不受檢測對象的汙漬、油和水等的影響。此外,還包括特氟龍外殼型及耐藥品良好的產品。
④ 與接觸式開關相比,可實現高速響應。
⑤ 能對應廣泛的溫度範圍。
⑥ 不受檢測物體顏色的影響:對檢測對象的物理性質變化進行檢測,所以幾乎不受表麵顏色等的影響。
⑦ 與接觸式不同,會受周圍溫度、周圍物體、同類傳感器的影響,包括感應型、靜jing電dian容rong量liang型xing在zai內nei,傳chuan感gan器qi之zhi間jian相xiang互hu影ying響xiang。因yin此ci,對dui於yu傳chuan感gan器qi的de設she置zhi,需xu要yao考kao慮lv相xiang互hu幹gan擾rao。此ci外wai,在zai感gan應ying型xing中zhong,需xu要yao考kao慮lv周zhou圍wei金jin屬shu的de影ying響xiang,而er在zai靜jing電dian容rong量liang型xing中zhong則ze需xu考kao慮lv周zhou圍wei物wu體ti的de影ying響xiang。
當金屬檢測體接近傳感器的感應區域,開關能無接觸,無壓力、無火花、迅速發出電氣指令,準確反應出運動機構的位置和行程,即使用於一般的行程控製,其定位精度、操作頻率、使用壽命、安裝調整的方便性和對惡劣環境的適用能力,都是一般機械式行程開關所不能相比的。
接近傳感器的分類
接近傳感器按工作原理分:高頻振蕩型、電容型、感應電橋型、永久磁鐵型和霍耳效應型等。
按操作原理可分為三類:利用電磁感應的高頻振蕩型,使用磁鐵的磁力型和利用電容變化的電容型。
按檢測方法分:通用型:主要檢測黑色金屬(鐵)所有金屬型:在相同的檢測距離內,檢測任何金屬。
有色金屬型:主要檢測鋁一類的有色金屬 根據結構類型分:1、兩線製接近傳感器:兩線製接近傳感器安裝簡單,接線方便;應用比較廣泛,但卻有殘餘電壓和漏電流大的缺點。
2、直流三線式:直流三線式接近傳感器的輸出型有NPN和PNP兩種,70年代日本產品絕大多數是NPN輸出,西歐各國NPN、PNP兩種輸出型都有。PNP輸出接近傳感器一般應用在PLC或計算機作為控製指令較多,NPN輸出接近傳感器用於控製直流繼電器較多,在實際應用中要根據控製電路的特性選擇其輸出形式。
不同類型接近傳感器的工作原理
電容式接近傳感器的工作原理:電(dian)容(rong)式(shi)接(jie)近(jin)傳(chuan)感(gan)器(qi)由(you)高(gao)頻(pin)振(zhen)蕩(dang)器(qi)和(he)放(fang)大(da)器(qi)等(deng)組(zu)成(cheng),由(you)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)檢(jian)測(ce)麵(mian)與(yu)大(da)地(di)間(jian)構(gou)成(cheng)一(yi)個(ge)電(dian)容(rong)器(qi),參(can)與(yu)振(zhen)蕩(dang)回(hui)路(lu)工(gong)作(zuo),起(qi)始(shi)處(chu)於(yu)振(zhen)蕩(dang)狀(zhuang)態(tai)。當(dang)物(wu)體(ti)接(jie)近(jin)傳(chuan)感(gan)器(qi)檢(jian)測(ce)麵(mian)時(shi),回(hui)路(lu)的(de)電(dian)容(rong)量(liang)發(fa)生(sheng)變(bian)化(hua),使(shi)高(gao)頻(pin)振(zhen)蕩(dang)器(qi)振(zhen)蕩(dang)。振(zhen)蕩(dang)與(yu)停(ting)振(zhen)這(zhe)二(er)種(zhong)狀(zhuang)態(tai)轉(zhuan)換(huan)為(wei)電(dian)信(xin)號(hao)經(jing)放(fang)大(da)器(qi)轉(zhuan)化(hua)成(cheng)二(er)進(jin)製(zhi)的(de)開(kai)關(guan)信(xin)號(hao)。

電感式接近傳感器的工作原理:電感式接近傳感器由高頻振蕩、檢波、放大、觸chu發fa及ji輸shu出chu電dian路lu等deng組zu成cheng。振zhen蕩dang器qi在zai傳chuan感gan器qi檢jian測ce麵mian產chan生sheng一yi個ge交jiao變bian電dian磁ci場chang,當dang金jin屬shu物wu體ti接jie近jin傳chuan感gan器qi檢jian測ce麵mian時shi,金jin屬shu中zhong產chan生sheng的de渦wo流liu吸xi收shou了le振zhen蕩dang器qi的de能neng量liang,使shi振zhen蕩dang減jian弱ruo以yi至zhi停ting振zhen。振zhen蕩dang器qi的de振zhen蕩dang及ji停ting振zhen這zhe二er種zhong狀zhuang態tai,轉zhuan換huan為wei電dian信xin號hao通tong過guo整zheng形xing放fang大da轉zhuan換huan成cheng二er進jin製zhi的de開kai關guan信xin號hao,經jing功gong率lv放fang大da後hou輸shu出chu。

高頻振蕩型接近傳感器的工作原理:由LC高gao頻pin振zhen蕩dang器qi和he放fang大da處chu理li器qi電dian路lu組zu成cheng,當dang金jin屬shu物wu體ti接jie近jin振zhen蕩dang感gan應ying頭tou時shi會hui產chan生sheng渦wo流liu,使shi接jie近jin傳chuan感gan器qi振zhen蕩dang能neng力li衰shuai減jian,內nei部bu電dian路lu的de參can數shu發fa生sheng變bian化hua,由you此ci識shi別bie出chu有you無wu金jin屬shu物wu體ti接jie近jin,進jin而er控kong製zhi開kai關guan的de通tong或huo斷duan。所suo有you金jin屬shu型xing傳chuan感gan器qi的de工gong作zuo原yuan理li:suoyoujinshuxingchuanganqijibenshangshuyugaopinzhendangxing。heputongxingyiyang,tayeyouyigezhendangdianlu,dianluzhongyinganyingdianliuzaimubiaowuneiliudongyinqidenengliangsunshiyingxiangdaozhendangpinlv。mubiaowujiejinchuanganqishi,bulunmubiaowujinshuzhongleiruhe,zhendangpinlvdouhuitigao。chuanganqijiancedaozhegebianhuabingshuchujiancexinhao。

有色金屬型傳感器的工作原理:yousejinshuchuanganqijibenshangshuyugaopinzhendangxing。tayouyigezhendangdianlu,dianluzhongyinganyingdianliuzaimubiaowuneiliudongyinqidenengliangsunshiyingxiangdaozhendangpinlvdebianhua。danglvhuotongzhileideyousejinshumubiaowujiejinchuanganqishi,zhendangpinlvzenggao;當鐵一類的黑色金屬目標物接近傳感器時,振蕩頻率降低。如果振蕩頻率高於參考頻率,傳感器輸出信號。
通用型接近傳感器的工作原理:振蕩電路中的線圈L產生一個高頻磁場。當目標物接近磁場時,由於電磁感應在目標物中產生一個感應電流(渦電流)。隨sui著zhe目mu標biao物wu接jie近jin傳chuan感gan器qi,感gan應ying電dian流liu增zeng強qiang,引yin起qi振zhen蕩dang電dian路lu中zhong的de負fu載zai加jia大da。然ran後hou,振zhen蕩dang減jian弱ruo直zhi至zhi停ting止zhi。傳chuan感gan器qi利li用yong振zhen幅fu檢jian測ce電dian路lu檢jian測ce到dao振zhen蕩dang狀zhuang態tai的de變bian化hua,並bing輸shu出chu檢jian測ce信xin號hao。
接近傳感器的選型和檢測
接近傳感器的選型:
對(dui)於(yu)不(bu)同(tong)的(de)材(cai)質(zhi)的(de)檢(jian)測(ce)體(ti)和(he)不(bu)同(tong)的(de)檢(jian)測(ce)距(ju)離(li),應(ying)選(xuan)用(yong)不(bu)同(tong)類(lei)型(xing)的(de)接(jie)近(jin)傳(chuan)感(gan)器(qi),以(yi)使(shi)其(qi)在(zai)係(xi)統(tong)中(zhong)具(ju)有(you)高(gao)的(de)性(xing)能(neng)價(jia)格(ge)比(bi),為(wei)此(ci)在(zai)選(xuan)型(xing)中(zhong)應(ying)遵(zun)循(xun)以(yi)下(xia)原(yuan)則(ze):
1. 當檢測體為金屬材料時:應選用高頻振蕩型接近傳感器,該類型接近傳感器對鐵鎳、A3鋼類檢測體檢測最靈敏。對鋁、黃銅和不鏽鋼類檢測體,其檢測靈敏度就低。

2. 當檢測體為非金屬材料時:應選用電容型接近傳感器,如木材、紙張、塑料、玻璃和水等。
3. 金屬體和非金屬要進行遠距離檢測和控製時:應選用光電型接近傳感器或超聲波型接近傳感器。
4. 當檢測體金屬但靈敏度要求不高時:可選用價格低廉的磁性接近傳感器或霍爾式接近傳感器。
接近傳感器選型的要素:
① 檢測類型:放大器內藏型、放大器分離型;
② 外形:圓形、方形、凹槽型;
③ 檢測距離:以mm為單位;
④ 檢測物體:鐵、鋼、銅、鋁、塑料、水、紙等;
⑤ 工作電源:直流、交流、交直流通用;
⑥ 輸出形態:常開(NO)、常閉(NC);
⑦ 輸出方式:兩線式、三線式(NPN、PNP);
⑧ 屏蔽、非屏蔽;
⑨ 導線引出型、接插件式、接插件中繼式;
⑩ 應答頻率:一秒鍾能檢測幾個物體
接近傳感器的檢測:釋放距離的測定:當動作片由正麵離開接近傳感器的感應麵,開關由動作轉為釋放時,測定動作片離開感應麵的最大距離。
回差H的測定:最大動作距離和釋放距離之差的絕對值。
動作頻率測定:用調速電機帶動膠木圓盤,在圓盤上固定若幹鋼片,調整開關感應麵和動作片間的距離,約為開關動作距離的80%zuoyou,zhuandongyuanpan,yicishidongzuopiankaojinjiejinchuanganqi,zaiyuanpanzhuzhoushangzhuangyoucesuzhuangzhi,kaiguanshuchuxinhaojingzhengxing,jiezhishuzipinlvji。cishiqidongdianji,zhubutigaozhuansu,zaizhuansuyudongzuopiandechengjiyupinlvjishuxiangdengdetiaojianxia,keyoupinlvjizhijieduchukaiguandedongzuopinlv。
重複精度測定:將動作片固定在量具上,由開關動作距離的120%以外,從開關感應麵正麵靠近開關的動作區,運動速度控製在0.1mm/s上。當開關動作時,讀出量具上的讀數,然後退出動作區,使開關斷開。如此重複10次,最後計算10次測量值的最大值和最小值與10次平均值之差,差值大者為重複精度誤差。
接近傳感器的常見故障排除
① 穩定電源給接近傳感器單獨供電;
② 響應頻率在額定範圍內;③ 物體檢測過程中有抖動,導致超出檢測區域;④ 多個探頭緊密安裝互相幹擾;⑤ 傳感器探頭周圍的檢測區域內有其他被測物體;⑥ 接近傳感器的周圍有大功率設備,有電氣幹擾。
接近傳感器廣泛地應用於機床、冶金、化工、輕紡和印刷等行業。在自動控製係統中可作為限位、計數、定位控製和自動保護環節。接近傳感器具有使用壽命長、工作可靠、重複定位精度高、無機械磨損、無火花、無噪音、抗振能力強等特點。目前,接近傳感器的應用範圍日益廣泛,其自身的發展和創新的速度也是極其迅速。
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