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1、 电感式接近开关 摘要接近开关简介电感式接近开关原理电感式接近开关术语解释电感式接近开关的应用电感式接近开关使用注意事项一、接近开关简介一、接近开关简介 1.1.接近开关外形接近开关外形2.2.接近开关的特点接近开关的特点接近开关与被测物不接触、不会产生机接近开关与被测物不接触、不会产生机械磨损和疲劳损伤、工作寿命长、响应快、械磨损和疲劳损伤、工作寿命长、响应快、无触点、无火花、无噪声、防潮、防尘、无触点、无火花、无噪声、防潮、防尘、防爆性能较好、输出信号负载能力强、体防爆性能较好、输出信号负载能力强、体积小、安装、调整方便；积小、安装、调整方便；缺点是缺点是触点容量触点容量较小、输出短路时易
2、烧毁。较小、输出短路时易烧毁。3.接近开关分类(1)(1)无源接近开关无源接近开关 这种开关不需要电源，通过磁力感应控制开关的闭这种开关不需要电源，通过磁力感应控制开关的闭合状态。当磁质或者铁质触发器靠近开关磁场时，由合状态。当磁质或者铁质触发器靠近开关磁场时，由开关内部磁力作用控制闭合。特点：不需要电源，非开关内部磁力作用控制闭合。特点：不需要电源，非接触式、免维护、环保。接触式、免维护、环保。(2)(2)涡流式接近开关涡流式接近开关 这种开关也叫电感式接近开关。它是利用导电物体这种开关也叫电感式接近开关。它是利用导电物体在接近这个能产生电磁场的接近开关时，使物体内部在接近这个能产生电磁场的
3、接近开关时，使物体内部产生涡流。这个涡流反作用到接近开关，使开关内部产生涡流。这个涡流反作用到接近开关，使开关内部电路参数发生变化，由此识别出有无导电物体移近，电路参数发生变化，由此识别出有无导电物体移近，进而控制开关的通断。进而控制开关的通断。(3)(3)电容式接近开关电容式接近开关 这种开关的测量头构成电容器的一个极板，而另一个这种开关的测量头构成电容器的一个极板，而另一个极板是开关的外壳。这个外壳在测量过程中通常接地或极板是开关的外壳。这个外壳在测量过程中通常接地或与设备的机壳相连接。当有物体移向接近开关时，不论与设备的机壳相连接。当有物体移向接近开关时，不论它是否为导体，由于它的接近，
4、总要使电容的介电常数它是否为导体，由于它的接近，总要使电容的介电常数发生变化，从而使电容量发生变化，使得和测量头相连发生变化，从而使电容量发生变化，使得和测量头相连的电路状态也随之发生变化，由此便可控制开关的接通的电路状态也随之发生变化，由此便可控制开关的接通或断开。这种接近开关检测的对象，不限于导体，也可或断开。这种接近开关检测的对象，不限于导体，也可以是绝缘的液体或粉状物等。以是绝缘的液体或粉状物等。(4)霍尔接近开关 利用磁敏元件霍尔元件做成的开关，叫做霍尔开关。当磁性物件移近霍尔开关时，开关检测面上的霍尔元件因产生霍尔效应而使开关内部电路状态发生变化，由此识别附近有磁性物体存在，进而控
5、制开关的通断。这种接近开关的检测对象必须是磁性物体。(5)光电式接近开关 利用光电效应做成的开关叫光电开关。将发光器件与光电器件按一定方向装在同一个检测头内。当有被检测物体的反光面接近时，光电器件接收到反射光后便在信号端输出，由此便可“感知”有物体接近。(6)热释电式接近开关 用能感知温度变化的元件做成的开关叫热释电式接近开关。这种开关是将热释电器件安装在开关的检测面上，当有与环境温度不同的物体接近时，热释电器件的输出便变化，由此即可检测出有物体接近。(7)其它型式的接近开关 当观察者或系统对波源的距离发生改变时，接近到的波的频率会发生偏移，这种现象称为多普勒效应。声纳和雷达就是利用这个效应的
6、原理制成的。利用多普勒效应可制成超声波接近开关、微波接近开关等。当有物体移近时，接近开关接收到的反射信号会产生多普勒频移，由此可以识别出有无物体接近。二、二、电感式接近开关的工作原理 电感式接近开关又称为电涡流接近开关，电感式接近开关又称为电涡流接近开关，电感式接近开关又称为电涡流接近开关，电感式接近开关又称为电涡流接近开关，属于一属于一属于一属于一种开关量输出的位置传感器。它由种开关量输出的位置传感器。它由种开关量输出的位置传感器。它由种开关量输出的位置传感器。它由LCLCLCLC高频振荡器高频振荡器高频振荡器高频振荡器和放大处理电路组成，利用金属物体在接近这个和放大处理电路组成，利用金属物
7、体在接近这个和放大处理电路组成，利用金属物体在接近这个和放大处理电路组成，利用金属物体在接近这个能产生交变电磁场的振荡感辨头时，使物体内部能产生交变电磁场的振荡感辨头时，使物体内部能产生交变电磁场的振荡感辨头时，使物体内部能产生交变电磁场的振荡感辨头时，使物体内部产生涡流。这个涡流反作用于接近开关，使接近产生涡流。这个涡流反作用于接近开关，使接近产生涡流。这个涡流反作用于接近开关，使接近产生涡流。这个涡流反作用于接近开关，使接近开关振荡能力衰减，内部电路的参数发生变化，开关振荡能力衰减，内部电路的参数发生变化，开关振荡能力衰减，内部电路的参数发生变化，开关振荡能力衰减，内部电路的参数发生变化，
8、由此识别出有无金属物体接近，进而控制开关的由此识别出有无金属物体接近，进而控制开关的由此识别出有无金属物体接近，进而控制开关的由此识别出有无金属物体接近，进而控制开关的通或断。这种接近开关所能检测的物体必须是导通或断。这种接近开关所能检测的物体必须是导通或断。这种接近开关所能检测的物体必须是导通或断。这种接近开关所能检测的物体必须是导电性能良好的金属物体电性能良好的金属物体电性能良好的金属物体电性能良好的金属物体目标LC振荡器开关级放大输出级电感式接近开关由三大部分组成：振荡器、开关电路及放大输出电路。振荡器产生一个变交磁场，并达到感应距离时，在金属目标内产生涡流，从而导致振荡衰减，以至停振。
9、振荡器振荡及停振的变化被后级放大电路处理并转换成开关信号，触发驱动控制器件，从而达到非接触式之检测目的。目标离传感器越近，线圈内的阻尼就越大，阻尼越大，传感器振荡器的电流越小。电感式接近开关电感式接近开关工作流程方框图工作流程方框图 三、电感式接近开关的术语解释三、电感式接近开关的术语解释（1 1）1.1.1.1.动作（检测）距离动作（检测）距离动作（检测）距离动作（检测）距离:动作距离是指检测体按一定方式移动时，动作距离是指检测体按一定方式移动时，动作距离是指检测体按一定方式移动时，动作距离是指检测体按一定方式移动时，从基准位置（接近开关的感应表面）到开关动作时测得的基准位置到从基准位置（接
10、近开关的感应表面）到开关动作时测得的基准位置到从基准位置（接近开关的感应表面）到开关动作时测得的基准位置到从基准位置（接近开关的感应表面）到开关动作时测得的基准位置到检测面的空间距离。额定动作距离是指接近开关动作距离的标称值。检测面的空间距离。额定动作距离是指接近开关动作距离的标称值。检测面的空间距离。额定动作距离是指接近开关动作距离的标称值。检测面的空间距离。额定动作距离是指接近开关动作距离的标称值。2.2.2.2.设定距离：指接近开关在实际工作中的整定距离，一般为额定设定距离：指接近开关在实际工作中的整定距离，一般为额定设定距离：指接近开关在实际工作中的整定距离，一般为额定设定距离：指接近
11、开关在实际工作中的整定距离，一般为额定动作距离的动作距离的动作距离的动作距离的0.80.80.80.8倍。被测物与接近开关之间的安装距离一般等于额定倍。被测物与接近开关之间的安装距离一般等于额定倍。被测物与接近开关之间的安装距离一般等于额定倍。被测物与接近开关之间的安装距离一般等于额定动作距离，以保证工作可靠。安装后还须通过调试，然后紧固。动作距离，以保证工作可靠。安装后还须通过调试，然后紧固。动作距离，以保证工作可靠。安装后还须通过调试，然后紧固。动作距离，以保证工作可靠。安装后还须通过调试，然后紧固。3.3.3.3.复位距离：接近开关动作后，又再次复位时的与被测物的距离，复位距离：接近开关
12、动作后，又再次复位时的与被测物的距离，复位距离：接近开关动作后，又再次复位时的与被测物的距离，复位距离：接近开关动作后，又再次复位时的与被测物的距离，它略大于动作距离。它略大于动作距离。它略大于动作距离。它略大于动作距离。4.4.4.4.回差值回差值回差值回差值:动作距离与复位距离之间的绝对值。回差值越大，对动作距离与复位距离之间的绝对值。回差值越大，对动作距离与复位距离之间的绝对值。回差值越大，对动作距离与复位距离之间的绝对值。回差值越大，对外界的干扰以及被测物的抖动等的抗干扰能力就越强。外界的干扰以及被测物的抖动等的抗干扰能力就越强。外界的干扰以及被测物的抖动等的抗干扰能力就越强。外界的干
13、扰以及被测物的抖动等的抗干扰能力就越强。接接近近开开关关的的检检测测距距离离与与回回差差不同材料的金属检测物对电涡流接近开关动作不同材料的金属检测物对电涡流接近开关动作距离的影响距离的影响（以（以（以（以FeFeFeFe为参考金属）为参考金属）为参考金属）为参考金属）电涡流线圈的阻抗变化与金属导体的电导率、电涡流线圈的阻抗变化与金属导体的电导率、电涡流线圈的阻抗变化与金属导体的电导率、电涡流线圈的阻抗变化与金属导体的电导率、磁导率等有关。对于非磁性材料，被测体的电导率磁导率等有关。对于非磁性材料，被测体的电导率磁导率等有关。对于非磁性材料，被测体的电导率磁导率等有关。对于非磁性材料，被测体的电
14、导率越高，则灵敏度越高；被测体是磁性材料时，其磁越高，则灵敏度越高；被测体是磁性材料时，其磁越高，则灵敏度越高；被测体是磁性材料时，其磁越高，则灵敏度越高；被测体是磁性材料时，其磁导率将影响电涡流线圈的感抗，其磁滞损耗还将影导率将影响电涡流线圈的感抗，其磁滞损耗还将影导率将影响电涡流线圈的感抗，其磁滞损耗还将影导率将影响电涡流线圈的感抗，其磁滞损耗还将影响电涡流线圈的响电涡流线圈的响电涡流线圈的响电涡流线圈的QQ值。磁滞损耗大时，其灵敏度通值。磁滞损耗大时，其灵敏度通值。磁滞损耗大时，其灵敏度通值。磁滞损耗大时，其灵敏度通常较高。常较高。常较高。常较高。（2 2）标准检测体：可与现场被检金属标
15、准检测体：可与现场被检金属作比较的标准金属检测体。标准检测作比较的标准金属检测体。标准检测体通常为正方形的体通常为正方形的A3钢，厚度为钢，厚度为1mm，所采用的边长是接近开关检测面直，所采用的边长是接近开关检测面直径的径的2.5倍。倍。（3 3）接近开关的安装方式：分齐平式和非接近开关的安装方式：分齐平式和非齐平式。齐平式（又称埋入型）的接近开齐平式。齐平式（又称埋入型）的接近开关表面可与被安装的金属物件形成同一表关表面可与被安装的金属物件形成同一表面，不易被碰坏，但灵敏度较低；非齐平面，不易被碰坏，但灵敏度较低；非齐平式（非埋入安装型）的接近开关则需要把式（非埋入安装型）的接近开关则需要把
16、感应头露出一定高度，否则将降低灵敏度。感应头露出一定高度，否则将降低灵敏度。接近开关的安装方式接近开关的安装方式齐平式安装齐平式安装非齐平式安装非齐平式安装 （4 4）响应频率响应频率f：按规定，在：按规定，在1秒的时间间秒的时间间隔内，隔内，接近开关动作循环的最大次数，重接近开关动作循环的最大次数，重复频率大于该值时，接近开关无反应。复频率大于该值时，接近开关无反应。响应时间响应时间t：接近开关检测到物体时刻：接近开关检测到物体时刻到接近开关出现电平状态翻转的时间之差。到接近开关出现电平状态翻转的时间之差。可用公式换算：可用公式换算：t=1/f响应频率及响应时间示意图响应频率及响应时间示意图
17、 （5 5）输出状态：常开输出状态：常开输出状态：常开输出状态：常开/常闭型接近开关常闭型接近开关常闭型接近开关常闭型接近开关 当无检测物体时，对常开型接近开关而言，由于接近当无检测物体时，对常开型接近开关而言，由于接近当无检测物体时，对常开型接近开关而言，由于接近当无检测物体时，对常开型接近开关而言，由于接近开关内部的输出三极管截止，所接的负载不工作（失电）；开关内部的输出三极管截止，所接的负载不工作（失电）；开关内部的输出三极管截止，所接的负载不工作（失电）；开关内部的输出三极管截止，所接的负载不工作（失电）；当检测到物体时，内部的输出级三极管导通，负载得电工当检测到物体时，内部的输出级三
18、极管导通，负载得电工当检测到物体时，内部的输出级三极管导通，负载得电工当检测到物体时，内部的输出级三极管导通，负载得电工作。作。作。作。对常闭型接近开关而言，当未检测到物体时，三极管对常闭型接近开关而言，当未检测到物体时，三极管对常闭型接近开关而言，当未检测到物体时，三极管对常闭型接近开关而言，当未检测到物体时，三极管反而处于导通状态，负载得电工作；反之则负载失电。反而处于导通状态，负载得电工作；反之则负载失电。反而处于导通状态，负载得电工作；反之则负载失电。反而处于导通状态，负载得电工作；反之则负载失电。（6）导通压降：接近开关在导通状态时，导通压降：接近开关在导通状态时，开关内部的输出三极
19、管集电极与发射开关内部的输出三极管集电极与发射极之间的电压降。一般情况下，导通极之间的电压降。一般情况下，导通压降约为压降约为0.3V0.3V。导通压降导通压降 （7）常用的输出形式有：常用的输出形式有：NPN二线，二线，NPN三线，三线，NPN四线，四线，PNP二线，二线，PNP三线，三线，PNP四线，四线，DC二线，二线，AC二线，二线，AC五线（带继五线（带继电器）等几种。电器）等几种。输出形式输出形式（18）四、电感式接近开关的应用电感式接近开关应用领域：计数、感应物体有无、测量转数、限位控制、距离控制、尺寸控制、检测异常等。1.转速测量转速测量若转轴上开若转轴上开z z 个槽个槽(或
20、齿或齿)，频率计的读数为，频率计的读数为f（单位为（单位为Hz），则转轴的转速），则转轴的转速n（单位为（单位为r/min）的计算公式为）的计算公式为 当金属物体接近开关1时,（常开型）电感式接近开关黑色线由高电平转为低电平,继电器得电常开触点闭合,电子表计时开始.当金属物体接近开关2时,电感式接近开关黑色线也由高电平转为低电平,继电器得电常开触点闭合,电子表计时停止.这段时间就是金属物体从开关1到开关2所用的时间,用开关1、开关2之间的距离除以时间就能得到物体运动的平均速度.2.电感式接近开关光电门3.生产工件加工定位传送机构将待加工的金属工件运送到靠近传送机构将待加工的金属工件运送到靠近“
21、减速减速”接近开关的位置时，该接近开关发出接近开关的位置时，该接近开关发出“减速减速”信号，信号，是传送机构减速，以提高定位精度。当金属工件到是传送机构减速，以提高定位精度。当金属工件到达达“定位定位”接近开关面前时，定位接近开关发出接近开关面前时，定位接近开关发出“动作动作”信号，使传送机构停止运行。信号，使传送机构停止运行。五、电感式接近开关使用注意事项五、电感式接近开关使用注意事项 1.1.请勿将电感接近开关置于请勿将电感接近开关置于请勿将电感接近开关置于请勿将电感接近开关置于0.02T0.02T以上的磁场环以上的磁场环以上的磁场环以上的磁场环境下使用，以免造成误动作。境下使用，以免造成
22、误动作。境下使用，以免造成误动作。境下使用，以免造成误动作。2.2.为了保证不损坏接近开关，请用户在接通电源为了保证不损坏接近开关，请用户在接通电源为了保证不损坏接近开关，请用户在接通电源为了保证不损坏接近开关，请用户在接通电源前检查接线是否正确，核定电压是否为额定值。前检查接线是否正确，核定电压是否为额定值。前检查接线是否正确，核定电压是否为额定值。前检查接线是否正确，核定电压是否为额定值。3.3.为了使接近开关长期稳定工作，请务必进行定为了使接近开关长期稳定工作，请务必进行定为了使接近开关长期稳定工作，请务必进行定为了使接近开关长期稳定工作，请务必进行定期的维护，包括被检测物体和接近开关的
23、安装位置期的维护，包括被检测物体和接近开关的安装位置期的维护，包括被检测物体和接近开关的安装位置期的维护，包括被检测物体和接近开关的安装位置是否有移动或松动，接线和连接部位是否接触不良，是否有移动或松动，接线和连接部位是否接触不良，是否有移动或松动，接线和连接部位是否接触不良，是否有移动或松动，接线和连接部位是否接触不良，是否有金属粉尘粘附等。是否有金属粉尘粘附等。是否有金属粉尘粘附等。是否有金属粉尘粘附等。4.DC4.DC二线制接近开关具有二线制接近开关具有二线制接近开关具有二线制接近开关具有0.51mA0.51mA的静态泄漏的静态泄漏的静态泄漏的静态泄漏电流，在一些对泄漏电流要求较高的场合下，可改电流，在一些对泄漏电流要求较高的场合下，可改电流，在一些对泄漏电流要求较高的场合下，可改电流，在一些对泄漏电流要求较高的场合下，可改用用用用DCDC三线制接近开关。三线制接近开关。三线制接近开关。三线制接近开关。5.5.直流型接近开关使用电感性负载时，请务必在直流型接近开关使用电感性负载时，请务必在直流型接近开关使用电感性负载时，请务必在直流型接近开关使用电感性负载时，请务必在负载两端并接续流二极管，以免损坏接近开关的输负载两端并接续流二极管，以免损坏接近开关的输负载两端并接续流二极管，以免损坏接近开关的输负载两端并接续流二极管，以免损坏接近开关的输出级。出级。出级。出级。