來源：熱控圈

第一部分

接近開關的工作原理

1、概述

接近傳感器可以在不與目标物實際接觸的情況下檢測靠近傳感器的金屬目标物。根據操作原理，接近傳感器大緻可以分為以下三類：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。

特性：

● 非接觸檢測，避免了對傳感器自身和目标物的損壞。

● 無觸點輸出，操作壽命長。

● 即使在有水或油噴濺的苛刻環境中也能穩定檢測。

● 反應速度快。

● 小型感測頭，安裝靈活。

2、類型

（1）按配置來分

（2）、按檢測方法分

●通用型：主要檢測黑色金屬（鐵）。

●所有金屬型：在相同的檢測距離内檢測任何金屬。

●有色金屬型：主要檢測鋁一類的有色金屬。

3、高頻振蕩型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、觸發及輸出電路等組成。振蕩器在傳感器檢測面産生一個交變電磁場，當金屬物體接近傳感器檢測面時，金屬中産生的渦流吸收了振蕩器的能量，使振蕩減弱以至停振。振蕩器的振蕩及停振這二種狀态，轉換為電信号通過整形放大轉換成二進制的開關信号，經功率放大後輸出。下面為詳細介紹：

（1）通用型接近傳感器的工作原理

振蕩電路中的線圈L産生一個高頻磁場。當目标物接近磁場時，由于電磁感應在目标物中産生一個感應電流（渦電流）。随着目标物接近傳感器，感應電流增強，引起振蕩電路中的負載加大。然後，振蕩減弱直至停止。傳感器利用振幅檢測電路檢測到振蕩狀态的變化，并輸出檢測信号。

振幅變化的程度随目标物金屬種類的不同而不同，因此檢測距離也随目标物金屬的種類不同而不同。

（2）所有金屬型傳感器的工作原理

所有金屬型傳感器基本上屬于高頻振蕩型。和普通型一樣，它也有一個振蕩電路，電路中因感應電流在目标物内流動引起的能量損失影響到振蕩頻率。目标物接近傳感器時，不論目标物金屬種類如何，振蕩頻率都會提高。傳感器檢測到這個變化并輸出檢測信号。

（3）有色金屬型傳感器工作原理

有色金屬傳感器基本上屬于高頻振蕩型。它有一個振蕩電路，電路中因感應電流在目标物内流動引起的能量損失影響到振蕩頻率的變化。當鋁或銅之類的有色金屬目标物接近傳感器時，振蕩頻率增高；當鐵一類的黑色金屬目标物接近傳感器時，振蕩頻率降低。如果振蕩頻率高于參考頻率，傳感器輸出信号。

4、電容式接近傳感器的原理

電容式接近傳感器由高頻振蕩器和放大器等組成，由傳感器的檢測面與大地間構成一個電容器，參與振蕩回路工作，起始處于振蕩狀态。當物體接近傳感器檢測面對，回路的電容量發生變化，使高頻振蕩器振蕩。振蕩與停振這二種狀态轉換為電信号經放大器轉化成二進制的開關信号。

5、常用術語

随着我國工程機械的技術進步，工程機械的操作舒适性、方便性、靈活性越來越成為用戶關注的焦點，它也成為工程機械設 計中的重點之一。接近開關是一種新型集成化接近開關，是理想 的電子開關量傳感器。它除了具有體積小、頻率響應快、電壓範 圍寬、抗幹擾能力強、耐腐蝕、耐振動等特點外，還有使用過程中 無磨擦、不會增加各被感應元件的力矩等優點。現将接近開關在 工程機械中使用應注意的問題作如下總結。

1 接近開關的動作距離S

1)接近開關的動作距離與被檢測體的材質有關系，在相同厚 度與感應面積的情況下，其動作距離之間的關系為S鐵 >S不鏽鋼>S黃銅>S鋁 >S銅;

2)接近開關的動作距離與被檢測體的厚薄和面積大小有一定關 系(在被檢測體材質相同時)。

2 接近開關的安裝

1)在金屬上安裝接近開關時應預留一定空間，以避免該開關受到被檢測物體之外的其他金屬幹擾而産生誤動作。與感應面平行的金屬應在距離感應面三倍的檢測距離之外;在接近開關軸線方向四周的金屬應在以接近開關軸線為圓心，以三倍的接近開關 直徑為直徑的圓柱體以外。

2)在同時安裝兩個或兩個以上接近開關時為防止任意二者間相互幹擾，開關對置時應使兩感應面在軸線方向的距離大于五倍的檢測距離;并列安裝時外圓柱面之間距離應大于三倍接近開關直徑的長度，若開關直徑大小不等，應按較大接近開關的直徑計算。

3 使用過程中應注意事項

1)被檢測體不應接觸接近開 關，以免因摩擦及碰撞而損傷接近開關;

2)用手拉拽接近開關引線會損壞接近開關，安裝時最好在引線距開關10厘米處用線卡固定牢固;

3)不應用腳踏接近開關，安裝時最好設置保護罩殼;

4)開關使用距離應設定在額定距離的2/3以内，以免受溫度 和電壓影響，溫度和電壓的高低都将影響接近開關的靈敏度。

4 在布線及接線時應注意的問題

1)電力線、動力線應盡量遠離接近開關引線，無法避免時應 将電金屬管套在外部并接地，以防開關損壞或誤動作;

2)嚴禁通電接線，并應按接線輸出回路原理圖接線;

3)最好不要用兩個接近開關的輸出線控制同一個繼電器的同 一個線圈，否則将無法辨認動作的來源，有時甚至産生誤動作。

原理圖：

元件清單：

電感式接近開關傳感器的選型及使用、調試方法

電感式接近開關由于其具有體積小，重複定位精度高，使用壽命長，抗幹擾性能好，可靠性高，防塵，防油，乃振動等特點，被廣泛用于各種自動化生産線，機電一體化設備及石油、化工、軍工、科研等多種行業。

一．工作原理

電感式接近開關是一種利用渦流感知物體的傳感器，它由高頻振蕩電路、放大電路、整形電路及輸出電路組成。

振蕩器是由繞在磁芯上的線圈而構成的LC振蕩電路。振蕩器通過傳感器的感應面，在其前方産生一個高頻交變的電磁場，當外界的金屬物體接近這一磁場，并達到感應區時，在金屬物體内産生渦流效應，從而導緻LC振蕩電路振蕩減弱或停止振蕩，這一振蕩變化，被後置電路放大處理并轉換為一個具有确定開關輸出信号，從而達到非接觸式檢測目标之目的。

二．電感式接近開關傳感器的電氣指标

1．工作電壓：是指電感式接近開關傳感器的供電電壓範圍，在此範圍内可以保證傳感器的電氣性能及安全工作。

2．工作電流：是指電感式接近開關傳感器連續工作時的最大負載電流。

3．電壓降：是指在額定電流下開關導通時，在開關兩端或輸出端所測量到的電壓，

4．空載電流：是指在沒有負載時，測量所得的傳感器自身所消耗的電流。

5．剩餘電流：是指開關斷開時，流過負載的電流。

6．極性保護：防止電源極性誤接的保護功能。

7．短路保護：超過極限電流時，輸出會周期性地封閉或釋放，直至短路被清除。

三．電感式接近開關傳感器的選型

1．根據安裝要求，合理選用外形及檢測距離。

2．根據供電，合理選用工作電壓。

3．根據實際負載，合理選擇傳感器工作電流。

4．選擇接線方式。

電感式接近開關傳感器的輸出方式有以下幾種：

可根據使用對象的要求合理選擇接線方式：

NPN常開（NO）型

PNP常開（NO）型

NPN常閉（NC）型

PNP常閉（NC）型

直流（DC）二線常開（NO）型

直流（DC）二線常閉（NC）型

交流（AC）二線常開（NO）型

交流（AC）二線常閉（NC）型

國内、國際常用色線對照：（供參考）

類型 國際 國内

V 棕 紅

GND 蘭 黑

Vout 黑 綠

四．使用方法

1．直流兩線制接近開關的ON狀态和OFF狀态實際上是電流大、小的變化，當接近開關處于OFF狀态時，仍有很小電流通過負載，當接近開關處于ON狀态時，電路上約有5V的電壓降，因此在實際使用中，必須考慮控制電路上的最小驅動電流和最低驅動電壓，确保電路正常工作。

2．直流三線制串聯時，應考慮串聯後其電壓降的總和。

3．如果在傳感器電纜線附近，有高壓或動力線存在時，應将傳感器的電纜線單獨裝入金屬導管内，以防幹擾。

4．使用兩線制傳感器時，連接電源時，需确定傳感器先經負載再接至電源，以免損壞内部元件。當負載電流<3mA時，為保證可靠工作，需接假負載。

R≤US/（IL-3）

P>US2/R

P為假負載消耗功率；

R為假負載阻值；

IL為傳感器的負載電流

使用儀器：萬用表、示波器、電源（ 12V）

調試步驟：

1.接好電源，測量T1的c極電壓應為6V；

2.用示波器觀察T1的e極，應有高頻振蕩波形；若無振蕩波形，應仔細檢查電感線圈接線是否正确，T1周圍R、C參數是否正确無誤，采取相應措施處理，直到出現振蕩波形為止；

3.用示波器觀察輸出，應為高電平，且LED不亮，然後用金屬物體靠近電感線圈，其輸出應變為低電平，同時LED亮，說明工作正常；

4.若不正常，應檢查T2、T3、T4的狀态及周圍元件，無金屬物體接近電感線圈時，T2導通，T3、T4截止，有金屬物體接近時，T2截止，T4導通。

其實至少是兩根線的,另一根就是外殼了,直接作地,也就是低電勢點.它的内部有個雙向穩壓管，它的工作電源即來源由此。它不導通時也有微弱的電流通過，以此來保持内部電子電路的工作，導通時有一定的壓降，同樣是為了給電路工作。它的電子電路是集成電路，耗電極微，輸出用可控矽。另外還有一種是用霍爾元件做的，是一種磁敏開關，常用在鋁氣缸上面，氣缸裡的活塞帶有磁性，這樣就隻要兩根線接近開關工作原理分類:接近開關工作原理電感式接近開關工作原理電感式接近開關屬于一種有開關量輸出的位置傳感器，它由LC高頻振蕩器和放大處理電路組成，利用金屬物體在接近這個能産生電磁場的振蕩感應頭時，使物體内部産生渦流。這個渦流反作用于接近開關，使接近開關振蕩能力衰減，内部電路的參數發生變化，由此識别出有無金屬物體接近，進而控制開關的通或斷。這種接近開關所能檢測的物體必須是金屬物體。電容式接近開關系列電容式接近開關亦屬于一種具有開關量輸出的位置傳感器，它的測量頭通常是構成電容器的一個極闆，而另一個極闆是物體的本身，當物體移向接近開關時，物體和接近開關的介電常數發生變化，使得和測量頭相連的電路狀态也随之發生變化，由此便可控制開關的接通和關斷。這種接近開關的檢測物體，并不限于金屬導體，也可以是絕緣的液體或粉狀物體,在檢測較低介電常數ε的物體時，可以順時針調節多圈電位器（位于開關後部）來增加感應靈敏度，一般調節電位器使電容式的接近開關在0.7-0.8Sn的位置動作。霍爾開關工作原理原理簡介當一塊通有電流的金屬或半導體薄片垂直地放在磁場中時，薄片的兩端就會産生電位差，這種現象就稱為霍爾效應。兩端具有的電位差值稱為霍爾電勢U，其表達式為U=K·I·B/d其中K為霍爾系數，I為薄片中通過的電流，B為外加磁場（洛倫慈力Lorrentz）的磁感應強度，d是薄片的厚度。由此可見，霍爾效應的靈敏度高低與外加磁場的磁感應強度成正比的關系。我廠生産的霍爾開關就屬于這種有源磁電轉換器件，它是在霍爾效應原理的基礎上，利用集成封裝和組裝工藝制作而成，它可方便的把磁輸入信号轉換成實際應用中的電信号，同時又具備工業場合實際應用易操作和可靠性的要求。霍爾開關的輸入端是以磁感應強度B來表征的，當B值達到一定的程度（如B1）時，霍爾開關内部的觸發器翻轉，霍爾開關的輸出電平狀态也随之翻轉。輸出端一般采用晶體管輸出，和接近開關類似有NPN、PNP、常開型、常閉型、鎖存型（雙極性）、雙信号輸出之分

近接開關]接近開關簡介一、 性能特點在各類開關中，有一種對接近它物件有“感知”能力的元件——位移感測器。利用位移感測器對接近物體的敏感特性達到控制開關通或斷的目的，這就是接近開關。當有物體移向接近開關，并接近到一定距離時，位移感測器才有“感知”，開關才會動作。通常把這個距離叫“檢出距離”。不同的接近開關檢出距離也不同。有時被檢測驗物體是按一定的時間間隔，一個接一個地移向接近開關，又一個一個地離開，這樣不斷地重複。不同的接近開關，對檢測物件的回應能力是不同的。這種回應特性被稱為“回應頻率”。二、 種類因為位移感測器可以根據不同的原理和不同的方法做成，而不同的位移感測器對物體的“感知”方法也不同，所以常見的接近開關有以下幾種：1． 渦流式接近開關這種開關有時也叫電感式接近開關。它是利用導電物體在接近這個能産生電磁場接近開關時，使物體内部産生渦流。這個渦流反作用到接近開關，使開關内部電路參數發生變化，由此識别出有無導電物體移近，進而控制開關的通或斷。這種接近開關所能檢測的物體必須是導電體。2． 電容式接近開關這種開關的測量通常是構成電容器的一個極闆，而另一個極闆是開關的外殼。這個外殼在測量過程中通常是接地或與設備的機殼相連接。當有物體移向接近開關時，不論它是否為導體，由於它的接近，總要使電容的介電常數發生變化，從而使電容量發生變化，使得和測量頭相連的電路狀态也随之發生變化，由此便可控制開關的接通或斷開。這種接近開關檢測的物件，不限於導體，可以絕緣的液體或粉狀物等。3． 霍爾接近開關霍爾元件是一種磁敏元件。利用霍爾元件做成的開關，叫做霍爾開關。當磁性物件移近霍爾開關時，開關檢測面上的霍爾元件因産生霍爾效應而使開關内部電路狀态發生變化，由此識别附近有磁性物體存在，進而控制開關的通或斷。這種接近開關的檢測物件必須是磁性物體。4． 光電式接近開關利用光電效應做成的開關叫光電開關。将發光器件與光電器件按一定方向裝在同一個檢測頭内。當有反光面（被檢測物體）接近時，光電器件接收到反射光後便在信号輸出，由此便可“感知”有物體接近。5． 熱釋電式接近開關用能感知溫度變化的元件做成的開關叫熱釋電式接近開關。這種開關是将熱釋電器件安裝在開關的檢測面上，當有與環境溫度不同的物體接近時，熱釋電器件的輸出便變化，由此便可檢測出有物體接近。6． 其他型式的接近開關當觀察者或系統對波源的距離發生改變時，接近到的波的頻率會發生偏移，這種現象稱為多普勒效應。聲納和雷達就是利用這個效應的原理制成的。利用多普勒效應可制成超聲波接近開關、微波接近開關等。當有物體移近時，接近開關接收到的反射信号會産生多普勒頻移，由此可以識别出有無物體接近。三、 主要用途接近開關在航空、航空、航太技術以及工業生産中都有廣泛的應用。在日常生活中，如賓館、飯店、車庫的自動門，自動熱風機上都有應用。在安全防盜方面，如資料檔案、财會、金融、博物館、金庫等重地，通常都裝有由各種接近開關組成的防盜裝置。在測量技術中，如長度，位置的測量；在控制技術中，如位移、速度、加速度的測量和控制，也都使用著大量的接近開關。四、 選用注意事項在一般的工業生産場所，通常都選用渦流式接近開關和電容式接近開關。因為這兩種接近開關對環境的要求條件較低。當被測物件是導電物體或可以固定在一塊金屬物上的物體時，一般都選用渦流式接近開關，因為它的回應頻率高、抗環境幹擾性能好、應用範圍廣、價格較低。若所測物件是非金屬（或金屬）、液位元高度、粉狀物高度、塑膠、煙草等。則應選用電容式接近開關。這種開關的回應頻率低，但穩定性好。安裝時應考慮環境因素的影響。若被物為導磁材料或者為了區别和它在一同運動的物體而把磁鋼埋在被測物體内時，應選用霍爾接近開關，它的價格最低。在環境條件比較好、無粉塵污染的場合，可采用光電接近開關。光電接近開關工作時對被測物件幾乎無任何影。因此，在要求較高的傳真機上，在煙草機械上都被廣泛地使用。在防盜系統中，自動門通常使用熱釋電接近開關、超聲波接近開關、微波接近開關。有時為了提高識别的可靠性，上述幾種接近開關往往被複合使用。無論選用哪種接近開關，都應注意對工作電壓、負載電流、回應頻率、檢測距離等各項指标的要求。

第二部分

接近開關又稱無觸點接近開關，是理想的電子開關量傳感器，當金屬檢測體接近開關的感應區域，開關就能無接觸，無壓力、無火花、發出電氣指令，廣泛應用于機床、冶金、化工、輕紡和印刷行業，在自動控制系統中可作為限位、計數、定位控制和自動保護環節等，接近開關是一種無需與運動部件進行機械直接接觸操作的位置開關，當物體接近開關感應面到動作距離即可使開關動作，從而驅動直流電器或給PLC裝置提供控制指令。

接近開關是種開關型傳感器(即無觸點開關)，它既有行程開關、微動開關的特性，同時具有傳感性能，且動作可靠，性能穩定，頻率響應快，應用壽命長，抗幹擾能力強等、并具有防水、耐腐蝕等特點，産品有渦流式、電容式、霍爾、光電式、熱釋電式、其他形式。

一、渦流式接近開關

這種開關有時也叫電感式接近開關，它是利用導電物體在接近這個能産生電磁場接近開關時，使物體内部産生渦流，這個渦流反作用到接近開關，使開關内部電路參數發生變化，由此識别出有無導電物體移近，進而控制開關的通或斷，這種接近開關所能檢測的物體必須是導電體。

二、電容式接近開關

這種開關的測量通常是構成電容器的一個極闆，而另一個極闆是開關的外殼，這個外殼在測量過程中通常是接地或與設備的機殼相連接，當有物體移向接近開關時，不論它是否為導體，由于它的接近，總要使電容的介電常數發生變化，從而使電容量發生變化，使得和測量頭相連的電路狀态也随之發生變化，由此便可控制開關的接通或斷開，這種接近開關檢測的對象，不限于導體，可以絕緣的液體或粉狀物等。

三、霍爾接近開關

霍爾元件是一種磁敏開關，利用霍爾元件做成的開關，叫做霍爾開關，當磁性物件移近霍爾開關時，開關檢測上的霍爾元件因産生霍爾效應而使開關内部電路狀态發生改變，由此識别附近有磁性物體存在，進而控制開關的通和斷，這種接近開關的檢測對象必須是磁性物體。

四、光電式接近開關

利用光電效應做成的開關叫光電開關，将發光器與光電器件按一定方向裝在同一個檢測頭内，當有反光面（被檢測物體）接近時，光電器件接收到反射光後便在信号輸出，由此便可感知

五、熱釋電式接近開關

用能感知溫度變化的元件做成的開關叫熱釋電式接近開關，這種開關是将熱釋電器件安裝在開關的檢測面上，當有與環境溫度不同的物體接近時，熱釋電器的輸出便變化，由此便可檢測出有物體接近。

六、其他形式接近開關

當觀察者或系統對波源的距離發生改變時，接近到的波的頻率會發生偏移，這種現象稱為多普勒效應，聲呐和雷達就是利用這個效應的原理制成，利用多普勒效應可制成超聲波接近開關、微波接近開關，當有物體移近時，接近開關接收到的反射信号會産生多普勒頻移，由此可以識别出有無物體接近。

準确反應出運動機構的位置和行程，即使用于一般的行程控制，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适用能力，是一般機械式行程開關所不能相比的。

一、動作(檢測)距離

動作距離是指檢測體按一定方 式移動時，從基準位置(接近開關的感應表面)到開關動作時測得的基準位置到檢測面的空間距離，額定動作距離是指 接近開關動作距離的标稱值。

二、設定距離

指接近開關在實際工作中的整定距離， 一般為額定動作距離的0.8倍，被測物與接近開關之間的安裝距離一般等于額定動作距離，以保證工作可靠，安裝後還 須通過調試，然後緊固。

三、複位距離

接近開關動作後，又再次複位時的與被 測物的距離，它略大于動作距離。

四、回差值

動作距離與複位距離之間的絕對值，回差 值越大，對外界的幹擾以及被測物的抖動等的抗幹擾能力就越強。

五、響應頻率f

按規定，在1秒的時間間 隔内，接近開關動作循環的最大次數，重複頻率大于該值時，接近開關無反應，響應時間t ：接近開關檢測到物體時刻到接近開關出現電平狀态翻轉的時間之差。

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