1. 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。

2.工作流程方框圖

術語解釋

1. 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。額定動作距離指接近開關動作距離的标稱值。

2. 設定距離：接近開關在實際工作中整定的距離，一般為額定動作距離的0.8倍。

3. 回差值:動作距離與複位距離之間的絕對值。

4. 标準檢測體：可使接近開關作比較的金屬檢測體。

5. 輸出狀态：分常開和常閉。當無檢測物體時，常開型的接近開關所接通的負載，由于接近開關内部的輸出晶體管的截止而不工作，當檢測到物體時，晶體管導通，負載得電工作。

6. 檢測方式：分埋入式和非埋入式。埋入式的接近開關在安裝上為齊平安裝型，可與安裝的金屬物件形成同一表面，非埋入式的接近開關則需把感應頭露出，以達到其長檢測距離的目的。

7.響應頻率f：按規定的1秒的時間間隔内，接近開關動作循環的次數。

響應時間t：接近開關檢測到物體時間到接近開關出現電平狀态翻轉的時間之差。

可用公式換算 t=1/f

8.導通壓降：既接近開關在導通狀态時，開關内輸出晶體管上的電壓降。

以NPN型輸出的接近開關為例

9.輸出形式：分npn二線，npn三線，npn四線，pnp二線，pnp三線，pnp四線，DC二線，AC二線，AC五線（自帶繼電器）等幾種常用的形式輸出。

注意事項

1：當檢測物體為非金屬時，檢測距離要減小，另外很薄的鍍膜層也是檢測不到的。

2：電感式接近開關的接通時間為50ms，所以在用戶産品的設計中，當負載和接近開關采用不同電源時，務必先接通接近開關的電源。

3: 當使用感性負載（如燈、電動機等）時，其瞬态沖擊電流較大，可能劣化或損壞交流二線的接近開關，在這種情況下，請經過交流繼電器作為負載來轉換使用。

4: 請勿将接近開關置于200Gauss以上的直流磁場環境下使用，以免造成誤動作。

5：DC二線的接近開關具有0.5-1mA的靜态洩漏電流，在和一些對DC二線接近開關洩漏電流要求較高的場合下盡量使用DC三線的接近開關。

6：避免接近開關在化學溶劑，特别是在強酸，強堿的環境下使用。

7： 為了使接近開關長期穩定工作，請務必進行定期的維護，包括檢測物體和接近開關的安裝位置是否有移動或松動，接線和連接部位是否接觸不良，是否有金屬粉塵粘附。

二、電容式接近開關

1.工作原理

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。

2.工作流程方框圖

3.安裝要求

2.高防水等級的産品均不具備靈敏度調節功能，另外其檢測距離為标準值的1/2或1/3，甚至更小。

注意事項

1：電容式接近開關理論上可以檢測任何物體，當檢測過高介電常數物體時，檢測距離要明顯減小，這時即使增加靈敏度也起不到效果。

2：電容式接近開關的接通時間為50ms，所以在用戶産品的設計中，當負載和接近開關采用不同電源時，務必先接通接近開關的電源。

3: 當使用感性負載（如燈、電動機等）時，其瞬态沖擊電流較大，可能劣化或損壞交流二線的電容式接近開關，在這種情況下，請經過交流繼電器作為負載來轉換使用。

4: 請勿将接近開關置于200Gauss以上的直流磁場環境下使用，以免造成誤動作。

5：DC二線的接近開關具有0.5-1mA的靜态洩漏電流，在和一些對DC二線接近開關洩漏電流要求較高的場合下盡量使用DC三線的接近開關。

6：避免接近開關在化學溶劑，特别是在強酸，強堿的環境下使用。

7： 為了使電容式接近開關長期穩定工作，由于其受潮濕、灰塵等因素的影響比較大，請務必進行定期的維護，包括檢測物體和接近開關的安裝位置是否有移動或松動，接線和連接部位是否接觸不良，是否有粉塵粘附。

三、紅外線光電開關

紅外線屬于一種電磁射線，其特性等同于無線電或X射線。人眼可見的光波是380nm-780nm，發射波長為780nm-1mm的長射線稱為紅外線。

紅外線光電開關（光電傳感器）屬于光電接近開關的簡稱，它是利用被檢測物體對紅外光束的遮光或反射，由同步回路選通而檢測物體的有無，其物體不限于金屬，對所有能反射光線的物體均可檢測。根據檢測方式的不同，紅外線光電開關可分為

1.漫反射式光電開關

漫反射光電開關是一種集發射器和接收器于一體的傳感器，當有被檢測物體經過時，将光電開關發射器發射的足夠量的光線反射到接收器，于是光電開關就産生了開關信号。當被檢測物體的表面光亮或其反光率極高時，漫反射式的光電開關是首選的檢測模式。

引起理想漫反射的光度分布

局部較強漫反射時的光度分布

2.鏡反射式光電開關

鏡反射式光電開關亦是集發射器與接收器于一體，光電開關發射器發出的光線經過反射鏡，反射回接收器，當被檢測物體經過且完全阻斷光線時，光電開關就産生了檢測開關信号。

3.對射式光電開關

對射式光電開關包含在結構上相互分離且光軸相對放置的發射器和接收器，發射器發出的光線直接進入接收器。當被檢測物體經過發射器和接收器之間且阻斷光線時，光電開關就産生了開關信号。當檢測物體是不透明時，對射式光電開關是最可靠的檢測模式。

4.槽式光電開關

槽式光電開關通常是标準的U字型結構，其發射器和接收器分别位于U型槽的兩邊，并形成一光軸，當被檢測物體經過U型槽且阻斷光軸時，光電開關就産生了檢測到的開關量信号。槽式光電開關比較安全可靠的适合檢測高速變化，分辨透明與半透明物體。

5.光纖式光電開關

光纖式光電開關采用塑料或玻璃光纖傳感器來引導光線，以實現被檢測物體不在相近區域的檢測。通常光纖傳感器分為對射式和漫反射式。

術語解釋

1.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（光電開關的感應表面）到開關動作時測得的基準位置到檢測面的空間距離。額定動作距離指接近開關動作距離的标稱值。

2.回差距離：動作距離與複位距離之間的絕對值。

3.響應頻率：按規定的1秒的時間間隔内，允許光電開關動作循環的次數。

4.輸出狀态：分常開和常閉。當無檢測物體時，常開型的光電開關所接通的負載，由于光電開關内部的輸出晶體管的截止而不工作，當檢測到物體時，晶體管導通，負載得電工作。

5.檢測方式：根據光電開關在檢測物體時，發射器所發出的光線被折回到接收器的途徑的不同，可分為漫反射式，鏡反射式，對射式等。(詳見工作原理說明)

6.輸出形式：分npn二線，npn三線，npn四線，pnp二線，pnp三線，pnp四線，AC二線，AC五線（自帶繼電器），及直流NPN/PNP/常開/常閉多功能等幾種常用的形式輸出。

7.指向角：常見GDKG光電傳感器的指向角示意圖

漫反射式光電開關鏡反射式光電開關對射式光電開關

8.防護等級（外殼封裝）：

9.表面反射率：對于漫反射式光電開關發出的光線需要被檢測物表面将足夠的光線反射回漫反射開關的接受器，所以檢測距離和被檢測物體的表面反射率将是決定接受器接收到光線的強度大小，粗糙的表面反射回的光線必将小于光滑表面反射回的強度，而且，被檢測物體的表面必須垂直于光電開關的發射光線。常用材料的反射率參考圖如下所示：

材料反射率材料反射率

白畫紙90%不透明黑色塑料14%報紙55%黑色橡膠4%餐巾紙47%黑色布料3%包裝箱硬紙闆68%未抛光白色金屬表面130%潔淨松木70%光澤淺色金屬表面150%幹淨粗木闆20%不鏽鋼200%透明塑料杯40%木塞35%半透明塑料瓶62%啤酒泡沫70%不透明白色塑料87%人的手掌心75%

10.環境特性：GDKG光電開關應用的環境亦是影響其長期工作可靠性的重要條件。當光電開關工作于最大檢測距離狀态時，由于光學透鏡會被環境中的污物粘住，甚至會被一些強酸性物質腐蝕，以至降低使用參數特性，它終究是造成可靠性降低的最大因數，其較簡便的解決方法是根據GDKG傳感器的最大檢測距離（Sn）降額使用來确定最佳工作距離。

四、位移傳感器

1. 原理簡介

位移傳感器又稱為線性傳感器，它分為電感式位移傳感器，電容式位移傳感器，光電式位移傳感器，超聲波式位移傳感器，霍爾式位移傳感器。

該位移傳感器是一種屬于金屬感應的線性器件，接通電源後，在開關的感應面将産生一個交變磁場，當金屬物體接近此感應面時，金屬中則産生渦流而吸取了振蕩器的能量，使振蕩器輸出幅度線性衰減，然後根據衰減量的變化來完成無接觸檢測物體的目的。

該位移傳感器具有無滑動觸點，工作時不受灰塵等非金屬因素的影響，并且低功耗，長壽命，可使用在各種惡劣條件下。位移傳感器主要應用在自動化裝備生産線對模拟量的智能控制。

2. 輸出特性曲線

五、霍爾開關

一、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。

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。

二、内部原理圖

三、輸入/輸出的轉移特性

術語解釋

1.磁感應強度：霍爾開關在工作時，它所要求磁鋼具有的磁場強度的大小。一般磁感應強度值B為0.02-0.05T。

2.響應頻率：按規定的1秒的時間間隔内，允許霍爾開關動作循環的次數。

3.輸出狀态：分常開、常閉、鎖存。例如當無檢測物體時，常開型的 霍爾開關所接通的負載，由于霍爾開關内部的輸出晶體管的截止而不工作，當檢測到物體時，晶體管導通，負載得電工作。

4.輸出形式：分NPN/PNP/常開/常閉多功能等幾種常用的形式輸出。

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

6.回差距離：動作距離與複位距離之間的絕對值。

六、磁性開關

磁性開關與其它接近開關的特點比較

優點：

1.傳感器可以整體安裝在金屬中。

2.傳感器對并排安裝沒有任何要求。

3.傳感器頂部（傳感面）可以由金屬制成。

4.傳感器具有價格低廉，結構簡單。

缺點：

1.動作距離受檢測體（一般為磁鐵或磁鋼）的磁場強度影響較大。

2.檢測體的接近方向會影響動作距離的大小

（徑向接近是軸向接近時動作距離的一半）。

3.徑向接近時有可能會出現兩個工作點。

4.檢測體在固定時不允許用鐵氧體或螺絲釘，隻能用非鐵質材料。

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