开关量传感器

在一般工业生产场所电感式接近开关和电容式接近
开关使用较多，因为这两种接近开关对环境的要求条件 较低。当被测对象是导电物体或者是可以固定在一块金 属物上的物体时，一般都选用电感式接近开关，因为它 的响应频率高、抗干扰性能好、应用范围广、价格低。
若所测对象是非金属（或金属）、液位高度、粉状物高
度、塑料、烟草等，则应选用电容式接近开关。这中开 关虽然响应频率低，但稳定性好。
实验5 对射光电传感器的响应特性
• 对射式光电开关： 它包含了在结构上 相互分离且光轴相 对放置的发射器和 接收器，发射器发 出的光线直接进入 接收器，当被检测 物体经过发射器和 接收器之间且阻断 光线时，光电开关 就产生了开关信号。 当检测物体为不透 明时，对射式光电 开关是最可靠的检 测装置。
为传感器用，用于计数，限位等等（在安防系统中主要用于门磁、窗
磁的制作），同时还被广泛使用于各种通信设备中。在实际运用中， 通常用永久磁铁控制这两根金属片的接通与否，所以又被称为“磁控
管”。
拍照片
应用领域
• 磁控管在手机、程控交换机、复印机、洗 衣机、电冰箱、照相机、消毒碗柜、门磁、 窗磁、电磁继电器、电子衡器、液位计、 煤气表、水表中等等都得到了很好的应用。
动作迟滞应该小于动作距离的10%。值得注意的是，迟滞太大
了容易造成灵敏度不好，太短了又容易干扰。一般情况下，厂
家选用的回滞距离在1%~3%左右，以兼顾开关的综合性能。 4、额定工作距离：指接近开关在实际使用中被设定的安装距离， 一般为动作距离的0.8倍。 5、响应频率：在1S内，接近开关频繁动作的次数。 6、响应时间：值从接近开关检测到有效物体到输出状态出现电平 翻转所经过的时间。
思考与训练：
在括号内填写“能”或“不能” 1、电感式接近开关（）用于对非金属的检测。
2、（）在直流磁场中使用电感式接近开关。
3、在金属粉尘较多的生产环境中，电感式接近开关（）正常工作。
4、把电感式接近开关埋入传送带，电感式接近开关（）正常工作。 5、高速运动的金属物体（）用响应时间快、动作距离短的电感式 接近开关来检测。
管，管中装有两个铁质的弹性簧片电板，还灌有一种叫金属铑的惰性
气体。平时，玻璃管中的两个由特殊材料制成的簧片是分开的。当有 磁性物质靠近玻璃管时，在磁场磁力线的作用下，管内的两个簧片被
磁化而互相吸引接触，簧片就会吸合在一起，使结点所接的电路连通。
外磁力消失后，两个簧片由于本身的弹性而分开，线路也就断开了。 因此，作为一种利用磁场信号来控制的线路开关器件，干簧管可以作
一般情况下，可以齐平安装 的接近开关也可以非齐平安 装，但非齐平安装的接近开 关不能齐平安装。这是因为， 可以齐平安装的接近开关头 部带有屏蔽，齐平安装时， 其检测不到金属安装支架， 而非齐平安装的接近开关不 带屏蔽，当齐平安装时，其 可以检测到金属安装。正因 为如此，非齐平安装的接近 开关的灵敏度比齐平安装的 灵敏度要大些，在实际应用 中可以根据实际需要选用。
6、电感式接近开关的两个电源线（）反接。
7、根据电感式接近开关的工作原理判断，金属和非金属混合材质 的物体（）被电感式接近开关检测。 8、接近开关的两个输出（常开和常闭）（）同时导通或关断。
光电门电路
自动计时器
自动报警器
电感式接近开关在加工中的应用
转速测量
光电传感器
• 1、工作原理 光电传感器简称光电接近开关，它是利用 被检测物对光束的遮挡或反射，由同步回 路选通电路，从而检测物体有无的。物体 不限于金属，所有能反射光线的物体均可 被检测。
接近开关传感器的应用
训练一、磁性接近开关传感器：1、干簧片式接近传感器的开关特性 2、电感式接近传感器的开关特性M12B、M18B 训练二、电感式接近传感器
3、电感式接近传感器对不同金属的灵敏度检测
4、元件表面对电感式接近传感器开关距离的影响
训练三、光学接近传感器
训练四、电容式接近传感器
电感式接近开关固定 在支架上，工件在传 送带上依次自左向右 移动，当工件进入到 接近开关的检测范围 之后，接近开挂动作， 内部晶体管导通，常 开触点闭合，常闭出 点断开。接近开关动 作可以触发别的机械 动作或程序处理，从 而对工件进行统计、 加工、分类等。 电感式接近开关并不 与被测物体接触，依 靠电磁场变化来检测， 大大提高了检测的可 靠性，也保证了接近 开关的使用寿命。所 以，该类型的接近开 关在制造工业中广泛 使用，尤其在汽车、 机床等行业中使用频 繁。
反射板 反射镜
发射光
偏振光
被测物体
反射镜反射型光电开 关集光发射器和光接受器 于一体，与反射镜相对安 装配合使用。反射镜使用 偏光三角棱镜，能将发射 器发出的光转变成偏振光 反射回去，光接收器表面 覆盖一层偏光透镜，只能 接受反射镜反射回来的偏 振光。
镜面反射光电开关应用
机械手定位
实验7 漫射光电传感器响应范围
被测物漫反射型光电开关原理
漫反射型光电
开关集光发射器和光
被检测物体 接受器于一体。当被 测物体经过该光电开 关时，发射器发出的 漫反射光线 光线经被测物体表面 反射由接受器接受， 发射光线 于是产生开关信号。
当被检测物体的表面
光亮或其反光率极高 反射光线 时，漫反射式的光电
开关是首选的检测模
光发射器 和光接受器 式。
光幕应用（续） 安全区示警
实验6 镜面反射式光电传感器的响应特 性
镜反射式光电开关：它亦集发射器与接收 器于一体，光电开关发射器发出的光线经 过反射镜反射回接收器，当被检测物体经 过且完全阻断光线时，光电开关就产生了 检测开关信号。
反射型光电开关及反射镜外形
三角反射镜
集发射、接收器 于一身
反射镜反射型光电开关工 作原理
了线圈所产生的磁场，由此引起线圈阻抗的变化。线圈阻 抗变化的程度会随着材料的导电性，渗透性，尺寸和接近 程度的不同而有所变化。通过随后的几个实训可以看到， 导体材料的不同以及材料和传感器之间的距离的变化，都
会引起电感式接近开关输出电信号的变化。
接近开关两种安装方式的区别 1、齐平安装：接近开关头部可以和金属安装支架相平安装； 2、非齐平安装：接近开关头部不能和金属安装支架相平安装。
接近开关的主要性能指标
• 1、动作距离：当被测物由正面接近开关的感应面时，使
接近开关动作（输出状态变为有效状态）的距离为接近开
关的动作距离。 • 2、复位距离：当被测物由正面离开接近开关的感应面，
接近开关转为复位时，被测物离开感应面的距离为复位距
离。 • 3、动作迟滞（动作滞差）：指复位距离与动作距离之差。 动作滞差越大，传感器对抗被测物抖动等造成的机械振动 干扰的能力就越强。
7、导通压降：接近开关在导通状态时，开关内输出晶体管上的电
压降。
电感式接近传感器由三大部分组成：LC振荡器、信号触发器
及开关放大输出电路。
工作原理：当金属物体靠近接近开关时，探头产生电磁震荡， 金属物体内部会产生涡流。金属物体产生的涡流反作用于接
近开关，使接近开关震荡能力衰减，内部电路的参数发生变
漫反射型光电开关的应用
请思考如何将光电开关用于卫生间的自动冲 水设备
相关知识点
• 1、检测方式
根据光电开关在检测物体时发射器所发出的光线被折回到接收器的途 径的不同，可分为漫反射式、镜反射式、对射式等。
2、表面反射率
漫反射式光电开关发出的光线需要经检测物表面才能反射回漫反射开 关的接受器，所以检测距离和被检测物体的表面反射率将决定接受器 接收到光线的强度。粗糙的表面反射回的光线强度必将小于光滑表面 反射回的强度,而且，被检测物体的表面必须垂直于光电开关的发射光 线。常用材料的反射率如表1所示。
化，从而识别出金属物体。电感式接近开关也称为涡流式接 近开关。
电感式接近开关传感器包括一个振荡器电路，这一电路是 由一个线圈以及一个放大器构成。当线圈中通入交变的电 流后，线圈的周围就会产生交变的磁场。如果某一导电材 料进入到磁场作用范围内，根据电磁感应原理，导电材料
内部就会有电涡流产生，电涡流产生的交变磁场就会削弱
实验一、接触式（非接触式） 磁感应接近传感器的开关特性
实训原理：
对于干簧片接近传感器，接触开关是用磁铁 材料制成的（Fe-Ni,Fe-铁,Ni-镍），被封 在一个玻璃管中，这个管子里装满惰性气体。 如果簧片接近传感器接近磁场时，刀开关被 吸在一起，一个电路就这样产生了。
干簧管原理
• 干簧管是干式舌簧管的简称，是一种有触点的无源电子开关元件，具 有结构简单，体积小便于控制等优点，其外壳一般是一根密封的玻璃
不锈钢
木塞 啤酒泡沫
200%
35% 70%
不透明白色塑料
87%
人的手掌心
75%
定区域反射式光电开关原理
检测距离
检测距离
定区域式光电 开关有一个非常确定 的检测区域，不经过 该区域的被测物体不 会引起光电开关产生 开关信号。
ห้องสมุดไป่ตู้
对射式光电开关示意图
遮断报警
光电开关在流水线上 的应用
定区域式光电开关 罐装高度检测
送料器 储料仓 咖啡罐
落料口
流水线运行方向
遮断式光电开关 （计数）
光幕应用 当有物体 遮挡住光 线时，传 感器发出 报警信号， 起保护、 预警等作 用。
光幕应用
光线被遮断（报警）
光幕应用（续）
光幕用于 自动收费系统的 车辆检测
表1 常用材料的反射率 材料 白画纸 报纸 餐巾纸 包装箱硬纸板 洁净松木 反射率 90% 55% 47% 68% 70% 材料 不透明黑色塑料 黑色橡胶 黑色布料 未抛光白色金属表面 光泽浅色金属表面 反射率 14% 4% 3% 130% 150%
干净粗木板
透明塑料杯 半透明塑料瓶
20%
40% 62%