电容式接近开关ppt课件
合集下载
接近开关简介28页PPT课件
06.04.2024
25
休息一下
06.04.2024
26
06.04.2024
10
接近开关的检 测距离与回差
06.04.2024
11
接近开关的术语解释（2）
标准检测体：可与现场被检金属作 比较的标准金属检测体。标准检测体 通常为正方形的A3钢，厚度为1mm， 所采用的边长是接近开关检测面直径 的2.5倍。
06.04.2024
12
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（以Fe为参考金属）
接近，进而控制开关的通或断。这种接近开关所能检
测的物体必须是导电性能良好的金属物体。
06.04.2024
7
五、电涡流接近开关原理框图
06.04.2024
8
六、常见接近开关的型号说明
06.04.2024
9
七、接近开关的术语解释（1）
1.动作（检测）距离: 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。
OUT端与GND端的压降Uces约为0.3V，流过KA 的电流IKA=（VCC-0. 3）/RKA。若IKA大于KA的额定吸 合电流，则KA能够可靠吸合。
06.04.2024
24
接近开关使用注意事项
1.请勿将电感接近开关置于0.02T以上的磁场环 境下使用，以免造成误动作。
2.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。
18
接近开关的术语解释（6）
常用的输出形式有： NPN二线， NPN三线， NPN四线， PNP二线， PNP三线， PNP四线， DC二线，AC二线， AC五线（带继电 器）等几种，读者可查阅以下有关资料。
传感器综合实验--电容式接近开关的设计制作PPT课件
项目三:电容式接近开关的设计制作
技能训练目标要求: 1、掌握电容传感器的结构原理； 2、学会电容接近开关的设计方法与应用电路； 3、进一步掌握锡焊技巧和电路调试方法； 4、了解电容式传感器的应用情况； 5、锻炼同学们的敬业精神和团队意识。
1
一、电容式传感器概述 1、变换原理:将被测量的变化转化为电容量变化 2、优点：结构简单、灵敏度高、动态响应特性好、适
C
C
C0
b
d
x
C0
x a
其灵敏度为 K C b
x d
4
2、角位移型 当动片有一角位移时， 两极板间覆盖面积发生 变化，此时电容值为
C
A(1
d
)
C0 (1
)
+ + +
5
3、园柱型电容传感器
C
0A
6
（二） 变间隙式电容传感器
其静态电容量为
C A
d
当活动极板移动x后， 其电容量为
应性强、抗过载能力大及价格低廉。
3、缺点：电容式传感器的泄漏电阻和非线性等缺点也
给它的应用带来一定的局限
4、应用：测量压力、力、位移、振动、液位等参数。
2
二、结构原理与类型
工作原理如图所示：
+
A
C
0A
+
+
δ、A或ε发生变化时，
都会引起电容的变化。
3
（一）变面积式电容传感器
1、直线位移型
当动极板移动△x后， 电容的改变量为
13
思考题
1、试分析变面积式电容传感器和变间隙式电容 的灵敏度?为了提高传感器的灵敏度可采取什么 措施并应注意什么问题? 2、为什么说变间隙型电容传感器特性是非线性 的?采取什么措施可改善其非线性特征?
技能训练目标要求: 1、掌握电容传感器的结构原理； 2、学会电容接近开关的设计方法与应用电路； 3、进一步掌握锡焊技巧和电路调试方法； 4、了解电容式传感器的应用情况； 5、锻炼同学们的敬业精神和团队意识。
1
一、电容式传感器概述 1、变换原理:将被测量的变化转化为电容量变化 2、优点：结构简单、灵敏度高、动态响应特性好、适
C
C
C0
b
d
x
C0
x a
其灵敏度为 K C b
x d
4
2、角位移型 当动片有一角位移时， 两极板间覆盖面积发生 变化，此时电容值为
C
A(1
d
)
C0 (1
)
+ + +
5
3、园柱型电容传感器
C
0A
6
（二） 变间隙式电容传感器
其静态电容量为
C A
d
当活动极板移动x后， 其电容量为
应性强、抗过载能力大及价格低廉。
3、缺点：电容式传感器的泄漏电阻和非线性等缺点也
给它的应用带来一定的局限
4、应用：测量压力、力、位移、振动、液位等参数。
2
二、结构原理与类型
工作原理如图所示：
+
A
C
0A
+
+
δ、A或ε发生变化时，
都会引起电容的变化。
3
（一）变面积式电容传感器
1、直线位移型
当动极板移动△x后， 电容的改变量为
13
思考题
1、试分析变面积式电容传感器和变间隙式电容 的灵敏度?为了提高传感器的灵敏度可采取什么 措施并应注意什么问题? 2、为什么说变间隙型电容传感器特性是非线性 的?采取什么措施可改善其非线性特征?
电容式接近开关共56页
46、我们若已接受最坏的，就再没有什么损失。——耐基 47、书到用时方恨少、事非经过不知难。——陆游 48、书籍把我们引入最美好的社会，使我们认识各个时代的伟大智者。——史美尔斯 49、熟读唐诗三百首，不会作诗也会吟。——孙洙 50、谁和我一样用功，谁就会和我一样成功。——莫扎特
电容式接近开关
1、战鼓一响，法律无声。——英国 2、任何法律的根本；不，不成文法本 身就是 讲道理 ……法 律，也 ----即 明示道 理。— —爱·科 克
3、法律是最保险的头盔。——爱·科 克 4、一个国家如果纲纪不正，其国风一 定颓败 。—— 塞内加 5、法律不能使人人平等，但是在法律 面前人 人是平 等的。 ——波 洛克
接近开关(共9张PPT)
接近开关接线存在虚接或者中间电缆发生损坏
发生物理损坏等。 18-80VDC，3线制技术，具有短路电流保护功能, PNP常开型。
18-80VDC，3线制技术，具有短路电流保护功能, PNP常开型。 在发生接近开关的检测位置无返回的故障时，应首先去现场确认实际的机械位置是否已经到位，接近开关是否发生物理损坏等。
色，BU表示蓝色。
BN 1
+
18-80VDC，3线制技术，具有短
BK 4
路电流保护功能, PNP常开型。
BU 3
-
故障诊断和更换
接(根近据开连关退接那由线的存现于在场虚设工接备或)作者中环间电境缆发相生损对坏 较为恶劣，接近开关是热轧生产中损坏最 为频繁的现场检测元件。且接近开关一旦损坏均无法修复， 无特殊情况，必须按照原来的接线方式进行电缆摆放、接线。
更换新的接近开关。
返回信号闪烁 1. 固定不牢固，或挡片支架
松动
2. 接近开关损坏
接近开关
月牙剪位置的接近开关！
当接近开关发生故障，为了尽最大可能的降低故停时间，在 强制信号可以在软件程序中强制也可以在现场用一路24V电源代替接近开关的返回信号，在ET200中可以将L+和S0进行短接。
现场实际机械位置没到位
接近开关接不线存会在虚发接或生者中意间电外缆发的生损情坏 况下，经相关人员批准后可以将接近开关 的返回信号进行强制（封点）。强制信号可以在软件程序中 强制也可以在现场用一路24V电源代替接近开关的返回信号 ，在ET200中可以将L+和S0进行短接。强制信号只是临时处 理措施，待故障处理需要及时进行解除。
在更换接近开关时，需要首先拆除电气柜或者端子盒中
故障现象
可能原因
处理方法
发生物理损坏等。 18-80VDC，3线制技术，具有短路电流保护功能, PNP常开型。
18-80VDC，3线制技术，具有短路电流保护功能, PNP常开型。 在发生接近开关的检测位置无返回的故障时，应首先去现场确认实际的机械位置是否已经到位，接近开关是否发生物理损坏等。
色，BU表示蓝色。
BN 1
+
18-80VDC，3线制技术，具有短
BK 4
路电流保护功能, PNP常开型。
BU 3
-
故障诊断和更换
接(根近据开连关退接那由线的存现于在场虚设工接备或)作者中环间电境缆发相生损对坏 较为恶劣，接近开关是热轧生产中损坏最 为频繁的现场检测元件。且接近开关一旦损坏均无法修复， 无特殊情况，必须按照原来的接线方式进行电缆摆放、接线。
更换新的接近开关。
返回信号闪烁 1. 固定不牢固，或挡片支架
松动
2. 接近开关损坏
接近开关
月牙剪位置的接近开关！
当接近开关发生故障，为了尽最大可能的降低故停时间，在 强制信号可以在软件程序中强制也可以在现场用一路24V电源代替接近开关的返回信号，在ET200中可以将L+和S0进行短接。
现场实际机械位置没到位
接近开关接不线存会在虚发接或生者中意间电外缆发的生损情坏 况下，经相关人员批准后可以将接近开关 的返回信号进行强制（封点）。强制信号可以在软件程序中 强制也可以在现场用一路24V电源代替接近开关的返回信号 ，在ET200中可以将L+和S0进行短接。强制信号只是临时处 理措施，待故障处理需要及时进行解除。
在更换接近开关时，需要首先拆除电气柜或者端子盒中
故障现象
可能原因
处理方法
接近开关设计PPT课件
41
重复精度测定;将动作片固定在量具上， 由开关动作距离的120%以外，从开关 感应面正面靠近开关的动作区，运动 速度控制在0.1mm/s上。当开关动作时， 读出量具上的读数，然后退出动作区， 使开关断开。如此重复10次，最后计 算10次测量值的最大值和最小值与10 次平均值之差，差值大者为重复精度 误差.
42
结束语：
接近开关种类繁多，用途
也越来越广泛，但是应根据 实际控制要求，选好、用好 度高灵敏、高稳定度、高精 确度、抗干扰能力强、低价 格、低功耗的接近开关，与 PLC等其他控制设备一 起在 恶劣的环境下共同快速、准 确地实现现场控制任务。 43
参考文献：
（1）王俊峰 电力产品的设计与制作 北 京：北京理工大学出版社 1995，3
自动热风扇
14
自动门
15
特性： ● 非接触检测，避免了对传感器自 身和目标物的损坏。
● 无触点输出，操作寿命长。
● 即使在有水或油喷溅的苛刻环境 中也能稳定检测。
● 反应速度快。
● 小型感测头，安装灵活。 16
结构图
17
工作原理
18
光电开关电路
19
电动机采用接近开关实现自动停止
20
21
23
2.涡流式接近开关
• 这种开关有时也叫电感式接近开 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 的通或断。这种接近开关所能检 测的物体必须是导电体。
24
3.电容式接近开关
43接近开关种类繁多用途也越来越广泛但是应根据实际控制要求选好用好度高灵敏高稳定度高精确度抗干扰能力强低价格低功耗的接近开关与plc等其他控制设备一起在恶劣的环境下共同快速准确地实现现场控制任务
重复精度测定;将动作片固定在量具上， 由开关动作距离的120%以外，从开关 感应面正面靠近开关的动作区，运动 速度控制在0.1mm/s上。当开关动作时， 读出量具上的读数，然后退出动作区， 使开关断开。如此重复10次，最后计 算10次测量值的最大值和最小值与10 次平均值之差，差值大者为重复精度 误差.
42
结束语：
接近开关种类繁多，用途
也越来越广泛，但是应根据 实际控制要求，选好、用好 度高灵敏、高稳定度、高精 确度、抗干扰能力强、低价 格、低功耗的接近开关，与 PLC等其他控制设备一 起在 恶劣的环境下共同快速、准 确地实现现场控制任务。 43
参考文献：
（1）王俊峰 电力产品的设计与制作 北 京：北京理工大学出版社 1995，3
自动热风扇
14
自动门
15
特性： ● 非接触检测，避免了对传感器自 身和目标物的损坏。
● 无触点输出，操作寿命长。
● 即使在有水或油喷溅的苛刻环境 中也能稳定检测。
● 反应速度快。
● 小型感测头，安装灵活。 16
结构图
17
工作原理
18
光电开关电路
19
电动机采用接近开关实现自动停止
20
21
23
2.涡流式接近开关
• 这种开关有时也叫电感式接近开 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 的通或断。这种接近开关所能检 测的物体必须是导电体。
24
3.电容式接近开关
43接近开关种类繁多用途也越来越广泛但是应根据实际控制要求选好用好度高灵敏高稳定度高精确度抗干扰能力强低价格低功耗的接近开关与plc等其他控制设备一起在恶劣的环境下共同快速准确地实现现场控制任务
电容式接近开关的使用教学课件
灵敏度调整
通过调整灵敏度，可以优 化接近开关的检测范围和 精度，提高设备的响应速 度。
延时设置
合理设置延时时间，避免 因环境干扰或目标物体的 速度变化导致误检测。
常见问题与解决方法
检测不到目标物体
检查接近开关的安装位置和方向是否 正确，以及目标物体的材质和尺寸是 否符合要求。
稳定性差
定期进行设备校准和维护，确保接近 开关的性能稳定可靠。
THANKS
感谢观看
电容式接近开关的使用教 学课件
• 引言 • 电容式接近开关基础知识 • 电容式接近开关的安装与调试 • 电容式接近开关的使用技巧 • 案例分析与实践操作 • 总结与展望
01
引言
课程介绍
课程名称
电容式接近开关的使用教学
适用对象
电气工程、自动化、机电一体化等专业的学生及 工程师
课程性质
专业必修课或选修课
01
02
准备工具和材料
准备必要的工具和材料，如螺丝刀、 电钻、固定架等，以及接近开关本身。
03
固定传感器
使用适当的螺丝或固定架将电容式接 近开关固定在预定的位置上，确保传 感器稳定可靠。
05
04
连接线路
根据接近开关的接口类型，将对应的 线路连接到传感器上，确保连接牢固 可靠。
调试方法
测试传感器
通过实际测试来检查传感器是 否正常工作，可以通过物体接 近传感器来观察输出信号是否
如遇接近开关的元件损坏 或老化，应及时更换，以 保证设备的正常运行和使 用寿命。
05
案例分析与实践操作
案例一：在工业自动化中的应用
总结词
工业自动化是电容式接近开关的重要应用领域，通过非接触检测，实现对物体 位置和运动的精确控制。
2接近开关的结构及工作原理-
3、霍尔接近开关
（1）它（甚至透过非黑色金属）响应于一个永久的磁 场。作用距离大于电感接近开关。响应曲线与永 久磁场的方向有关。
（2）当一个磁性目标（永久磁铁或外部磁场）接近时， 线圈铁芯的导磁性（线圈的电感量L是由它决定的） 变小，线圈的电感量也减小，Q值增加。激励振荡 器振荡，并使振荡电流增加。
2接近开关的结构及工作原理-
一、有源型接近开关结构:
有源型接近开关主要包括检测元件、放大电路、 输出驱动电路3部分，一般采用5V~24V的直流电流，或 220V交流电源等。
图1 有源型接近开关结构框图
二、各类接近开关的工作原理
1、电容式接近开关
（1）电容式接近开关的感应面由两个同轴 金属电极构成，很象“打开的”电容 器电极，该两个电极构成一个电容， 串接在RC振荡回路内。
2、电感式接近开关工作原理
电感式传感器由三大部分组成：振荡器、开关电 路及放大输出电路。振荡器产生一个交变磁场。当金 属目标接近这一磁场，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。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。
二、各类接近开关的工作原理
1、电容式接近开关
（2）电源接通时，RC振荡器不振荡，当一目标朝着电容 器的电靠近时，电容器的容量增加，振荡器开始振 荡。通过后级电路的处理，将振和振荡两种信号转 换成开关信号，从而起到了检测有无物体存在的目 的。该传感器能检测金属物体，也能检测非金属物 体，对金属物体可以获得最大的动作距离，对非金 属物体动作距离决定于材料的介电常数，材料的介 电常数越大，可获得的动作距离越大。可以检测各 种固体、液体或粉状物体。
2
电容式接近开关56页PPT
•
26、我们像鹰一样，生来就是自由的 ，但是 为了生 存，我 们不得 不为自 己编织 一个笼 子，然 后把自 己关在 里面。 ——博 莱索
•
27、法律如果不讲道理，即延续时 间再长 ，也还 是没有 制约力 的。— —爱·科 克
•
28、好法律是由坏风俗创造出来的。 ——马 克罗维 乌斯
•
29、在一切能够接受法律支配的人类 的状态 中，哪 里没有 法律， 那里就 没有自 由。— —洛克
•
30、风俗可以造就法律，也可以废除 法律。 ——塞·约翰逊
电容式接近开关
66、节制使快乐增加并使享受加强。 ——德 谟克利 特 67、今天应做的事没有做，明天再早也 是耽误 了。——裴斯 泰洛齐 68、决定一个人的一生，以及整个命运 的，只 是一瞬 之间。 ——歌 德 69、懒人无法享受休息之乐。——拉布 克 70、浪费时间是一桩大罪过。——卢梭
接近开关光电开关课件
04
接近开关与光电开关对比分析
性能优势对比
接近开关
非接触式检测，灵敏度高，响应速度 快，抗干扰能力强，寿命长。
光电开关
检测距离远，分辨率高，可实现多种 检测功能，如颜色、形状等，适用于 恶劣环境。
应用场景差异分析
接近开关
适用于金属、非金属等物体的位置检测、计数、安全保护等 场合。
光电开关
适用于自动化生产线、物流输送、包装机械等需要进行远距 离、高精度检测的场合。
绿色环保与可持续发展
关注开关产品在环保和可持续发展方面的趋势，如节能降耗、环保 材料应用等。
感谢您的观看
THANKS
位置检测与控制
在自动化生产线中，接近开关和光电开关可用于检测工件、机械 臂等物体的位置，实现精确控制。
传送带监控
通过接近开关监测传送带上的物品，确保物品在传送过程中不会丢 失或卡住。
安全防护
在危险区域设置光电开关，当人员或物体进入时，及时触发警报或 停机，保障生产安全。
实例二：智能家居安防系统中的应用
门窗入侵检测
在门窗上安装接近开关或光电开关，当有人非法 闯入时，触发报警系统。
智能照明
利用光电开关检测室内光线强度，自动调节照明 设备的亮度，实现节能与舒适照明。
智能家电控制
通过接近开关实现家电设备的自动开关，提高生 活便利性。
实例三：汽车制造行业中的应用
车身焊接与装配
01
在车身焊接和装配过程中，接近开关和光电开关用于检测工件
性能参数
包括检测距离、响应时间、输出信号类型及负载能力等。其中检测距离是指接近开关能够检测到物体的最大距离； 响应时间是指从物体靠近到开关输出信号的时间；输出信号类型通常有NPN和PNP两种；负载能力是指开关能够 承受的最大电流或电压。
《接近开关简介》课件
接近开关将进一步集成无线通信功能，实现远程 控制和数据传输。
智能化技术
通过引入人工智能和机器学习算法，提高接近开 关的智能感知和决策能力。
微型化技术
随着微纳米技术的进步，接近开关将趋向于更小 尺寸，便于集成和隐蔽安装。
应用领域的拓展
智能家居
接近开关将广泛应用于智能家居设备，实现自动化控制和节能。
医疗健康
功能。
物流分拣系统
在物流分拣系统中，接近开关用 于检测包裹的位置和大小，实现
快速、准确的分拣。
安全防护系统
02
03
电梯安全防护
接近开关用于检测电梯门 是否关闭，防止夹人和意 外伤害。
工厂安全防护
在工厂中，接近开关用于 检测工人与危险设备之间 的距离，避免发生意外事 故。
消防报警系统
在消防报警系统中，接近 开关用于检测烟雾、火焰 等危险源，及时发出报警 信号。
接近开关可应用于医疗设备中，如监测病人生命体征和医疗器械的 自动控制。
智能交通
在智能交通领域，接近开关可用于车辆检测、交通信号控制等。
市场前景分析
市场需求增长
01
随着智能化、自动化需求的提升，接近开关市场需求将持续增
长。
竞争格局变化
02
技术创新将推动市场洗牌，具备技术优势的企业将占据更大市
场份额。
工作原理基于磁感应、光电效应、电容变化等原理，通过感知物体的 接近并输出相应的电信号，实现对物体位置的检测和控制。
种类与特点
根据工作原理的不同，接近开关可以分为磁性接近开关、光电式接近开关、电容 式接近开关等。
每种类型的接近开关都有其独特的特点和应用范围，如磁性接近开关对铁磁性物 体的检测效果好，而光电式接近开关则对透明物体的检测较为敏感。
智能化技术
通过引入人工智能和机器学习算法，提高接近开 关的智能感知和决策能力。
微型化技术
随着微纳米技术的进步，接近开关将趋向于更小 尺寸，便于集成和隐蔽安装。
应用领域的拓展
智能家居
接近开关将广泛应用于智能家居设备，实现自动化控制和节能。
医疗健康
功能。
物流分拣系统
在物流分拣系统中，接近开关用 于检测包裹的位置和大小，实现
快速、准确的分拣。
安全防护系统
02
03
电梯安全防护
接近开关用于检测电梯门 是否关闭，防止夹人和意 外伤害。
工厂安全防护
在工厂中，接近开关用于 检测工人与危险设备之间 的距离，避免发生意外事 故。
消防报警系统
在消防报警系统中，接近 开关用于检测烟雾、火焰 等危险源，及时发出报警 信号。
接近开关可应用于医疗设备中，如监测病人生命体征和医疗器械的 自动控制。
智能交通
在智能交通领域，接近开关可用于车辆检测、交通信号控制等。
市场前景分析
市场需求增长
01
随着智能化、自动化需求的提升，接近开关市场需求将持续增
长。
竞争格局变化
02
技术创新将推动市场洗牌，具备技术优势的企业将占据更大市
场份额。
工作原理基于磁感应、光电效应、电容变化等原理，通过感知物体的 接近并输出相应的电信号，实现对物体位置的检测和控制。
种类与特点
根据工作原理的不同，接近开关可以分为磁性接近开关、光电式接近开关、电容 式接近开关等。
每种类型的接近开关都有其独特的特点和应用范围，如磁性接近开关对铁磁性物 体的检测效果好，而光电式接近开关则对透明物体的检测较为敏感。
最新2.1-接近开关物体位置检测PPT课件
穆迪对这一幕漠不关心，正在解开他带来的那 两个大口袋的带子。等他直起身来，面前是呼哧呼 哧地喘着粗气的六个哈利·波特。
弗雷德和乔治转脸看着对方，同时说道： “哇——我们一模一样！”
——（英）J·K·罗琳《哈利·波特与死亡圣器》
2. 融合生活与阅读素材进行组合创新
所写的事迹，大抵有一点见过或听到过的缘由， 但决不全用这事实，只是采取一端加以改造，或生 发开去，到足以几乎完全发表我的意思为止。人物 的模样儿也一样，没有专用过一个人，往往嘴在浙 江，脸在北京，衣服在山西，是一个拼凑起来的角 色。
电感式接近开关组成：
振荡器、开关电路及放大输出电路
高频振荡器产生一个交变磁场， 当金属目标接近这一磁场，并达 到感应距离时，在金属目标内产 生涡流，而涡流又会引发反向的 感应磁场，振荡器受到涡电流引 起的反向磁场从而导致振荡衰减 ，以至停振。
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 ON/OFF，触发驱动控制器件， 从而达到非接触式之检测目的。
3. 线制与输出形式
➢ 从输出形式分类：PNP型和NPN型
➢ 三条引出线：电源线、公共线、信号输出线
NPN输出 当有信号出发 时，信号输出 线和公共线接 通，其输出点 接负载的负电 位，故称为“负 电开关输出” 或“电流降”。
PNP输出 当有信号触发 时，信号输出 线和电源线接 通，指输出点 接负载的正电 位，故称为“正 电开关输出”或 “电流源”
2. 器材准备
器材名称
型号与规格
电容式接近传感器 欧姆龙E2K-C25ME1
三菱PLC
FX2N-48MR
开关电源
输入220V AC,输出24V DC
螺丝刀
通用
万用表
弗雷德和乔治转脸看着对方，同时说道： “哇——我们一模一样！”
——（英）J·K·罗琳《哈利·波特与死亡圣器》
2. 融合生活与阅读素材进行组合创新
所写的事迹，大抵有一点见过或听到过的缘由， 但决不全用这事实，只是采取一端加以改造，或生 发开去，到足以几乎完全发表我的意思为止。人物 的模样儿也一样，没有专用过一个人，往往嘴在浙 江，脸在北京，衣服在山西，是一个拼凑起来的角 色。
电感式接近开关组成：
振荡器、开关电路及放大输出电路
高频振荡器产生一个交变磁场， 当金属目标接近这一磁场，并达 到感应距离时，在金属目标内产 生涡流，而涡流又会引发反向的 感应磁场，振荡器受到涡电流引 起的反向磁场从而导致振荡衰减 ，以至停振。
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 ON/OFF，触发驱动控制器件， 从而达到非接触式之检测目的。
3. 线制与输出形式
➢ 从输出形式分类：PNP型和NPN型
➢ 三条引出线：电源线、公共线、信号输出线
NPN输出 当有信号出发 时，信号输出 线和公共线接 通，其输出点 接负载的负电 位，故称为“负 电开关输出” 或“电流降”。
PNP输出 当有信号触发 时，信号输出 线和电源线接 通，指输出点 接负载的正电 位，故称为“正 电开关输出”或 “电流源”
2. 器材准备
器材名称
型号与规格
电容式接近传感器 欧姆龙E2K-C25ME1
三菱PLC
FX2N-48MR
开关电源
输入220V AC,输出24V DC
螺丝刀
通用
万用表
接近开关和光电开关工作原理 ppt课件
由于光电开关输出回路和输入回路是电隔离的（即电缘 绝），所以它可以在许多场合得到应用 。
采用集成电路技术和SMT表面安装工艺而制造的新一代光 电开关器件，具有延时、展宽、外同步、抗相互干扰、可靠 性高、工作区域稳定和自诊断等智能化功能。
这种新颖的光电开关是一种采用脉冲调制的主动式光电 探测系统型电子开关，它所使用的冷光源有红外光、红色光、 绿色光和蓝色光等，可非接触，无损伤地迅速和控制各种固 体、液体、透明体、黑体、柔软体和烟雾等物质的状态和动 作。具有体积小、功能多、寿命长、精度高、响应速度快、 检测距离远以及抗光、电、磁干扰能力强的优点。
19
接近开关的选用
一般的工业生产场所，通常都选用涡流式接近开关和电容式接近开关。
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可以固定在一块金属物上的物体时，一般都选用涡
流式接近开关，因为它的响应频率高、抗环境干扰性能好、应用范围广、价
格较低。
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。
ppt课件
4
主要功能
检验距离 尺寸控制 检测物体存在有否 转速与速度控制 计数及控制 检测异常 计量控制 识别对象 信息传送
ppt课件
5
无源接近开关 涡流式也称电感式 电容式 霍尔式 光电式 其他型式
接近开关 结构型式
ppt课件
6
涡流式 接近开关
3、高度调节时光电开关感测不到货物时，可适当修正光电开关方 向，使其直射货物中心；如不见效，可打开光电开关外壳调整感测 距离，顺时针方向调节灵敏度旋钮，顺时针方向旋转，直至达到可 靠感测到为止。
4、方向调节，光电开关感测到物体以外时，可逆时针调节灵敏度 旋钮，逆时针方向向旋转，直至达到感测不到外物为止，再后是值 得注意的地方是严禁带电操作！注意安全！
采用集成电路技术和SMT表面安装工艺而制造的新一代光 电开关器件，具有延时、展宽、外同步、抗相互干扰、可靠 性高、工作区域稳定和自诊断等智能化功能。
这种新颖的光电开关是一种采用脉冲调制的主动式光电 探测系统型电子开关，它所使用的冷光源有红外光、红色光、 绿色光和蓝色光等，可非接触，无损伤地迅速和控制各种固 体、液体、透明体、黑体、柔软体和烟雾等物质的状态和动 作。具有体积小、功能多、寿命长、精度高、响应速度快、 检测距离远以及抗光、电、磁干扰能力强的优点。
19
接近开关的选用
一般的工业生产场所，通常都选用涡流式接近开关和电容式接近开关。
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可以固定在一块金属物上的物体时，一般都选用涡
流式接近开关，因为它的响应频率高、抗环境干扰性能好、应用范围广、价
格较低。
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。
ppt课件
4
主要功能
检验距离 尺寸控制 检测物体存在有否 转速与速度控制 计数及控制 检测异常 计量控制 识别对象 信息传送
ppt课件
5
无源接近开关 涡流式也称电感式 电容式 霍尔式 光电式 其他型式
接近开关 结构型式
ppt课件
6
涡流式 接近开关
3、高度调节时光电开关感测不到货物时，可适当修正光电开关方 向，使其直射货物中心；如不见效，可打开光电开关外壳调整感测 距离，顺时针方向调节灵敏度旋钮，顺时针方向旋转，直至达到可 靠感测到为止。
4、方向调节，光电开关感测到物体以外时，可逆时针调节灵敏度 旋钮，逆时针方向向旋转，直至达到感测不到外物为止，再后是值 得注意的地方是严禁带电操作！注意安全！
电容式接近开关56页PPT
电容式接近开关
1、纪律是管理关系的形式。——阿法 纳西耶 夫 2、改革如果不讲纪律，就难以成功。
3、道德行为训练，不是通过语言影响 ，而是 让儿童 练习良 好道德 行为， 克服懒 惰、轻 率、不 守纪律 、颓废 等不良 行为。 4、学校没有纪律便如磨房里没有水。 ——夸 觉的 纪律性 ，这是 儿童道 德教育 最重要 的部分 。—— 陈鹤琴
Thank you
6、最大的骄傲于最大的自卑都表示心灵的最软弱无力。——斯宾诺莎 7、自知之明是最难得的知识。——西班牙 8、勇气通往天堂，怯懦通往地狱。——塞内加 9、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。——赫尔普斯 10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。——笛卡儿
1、纪律是管理关系的形式。——阿法 纳西耶 夫 2、改革如果不讲纪律，就难以成功。
3、道德行为训练，不是通过语言影响 ，而是 让儿童 练习良 好道德 行为， 克服懒 惰、轻 率、不 守纪律 、颓废 等不良 行为。 4、学校没有纪律便如磨房里没有水。 ——夸 觉的 纪律性 ，这是 儿童道 德教育 最重要 的部分 。—— 陈鹤琴
Thank you
6、最大的骄傲于最大的自卑都表示心灵的最软弱无力。——斯宾诺莎 7、自知之明是最难得的知识。——西班牙 8、勇气通往天堂，怯懦通往地狱。——塞内加 9、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。——赫尔普斯 10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。——笛卡儿
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
谐振电路
谐振式电路的原理方框图，电容传感器的电容Cx作为谐振回路（L2，C2 ，Cx）调谐电容的一部分。谐振回路通过电感耦合，从稳定的高频振荡器 取得振荡电压。
工作原理: 当电容传感器的电容Cx发生变化时，谐振回路的谐振频率发生变化，相
对于高频振荡器的频率来说是失谐的，这样使得谐振回路两端的电压振幅也 就发生了变化，也就是说，该电路具有将电容Cx的变化转换为谐振回路两 端电压振幅变化的作用，即谐振回路两端将获得一个受电容Cx变化量调制 的调幅波。该调幅波经检波器检波后，再经过放大器放大即可指示出输入量 的大小。
调频接收系统可以分为直放式调频和外差式调频两种类 型。外差式调频线路比较复杂，但选择性高，特性稳定，抗 干扰性能优于直放式调频。
3. 调频电路
1 f
2p L0Cx
用调频系统作为电容传感器的测量电路主要具有以下特点： •（1）抗外来干扰能力强； •（2）特性稳定； •（3）能取得高电平的直流信号（伏特数量级）； •（4）因为是频率输出，易于同数字仪器和计算机接口。
•
•
U
o
U
d
2 d0
（其 C x1d 中 0 A d， C x2d0 A d）
优点：把变间隙式电容传感器的位移与电容的非线 性关系 转化为位移与输出电压的线性关系。
缺点：由于电路输出为交流电，应进行相敏检波 后，才能辨别位移方向。
3.调频电路
电容式传感器作为振荡器谐振回路的一部分，当输入量 使电容量发生变化后，就使振荡器的振荡频率发生变化，频 率的变化在鉴频器中变换为振幅的变化，经过放大后就可以 用仪表指示或用记录仪器记录下来。
为了获得较好的线性关系，一般谐振电路的工作点选在谐振曲线的一
边，即最大振幅Um 的70%附近地方，如图所示，且工作范围尽量选 在接近线性的BC段内。 这种电路的特点是比较灵敏，但缺点是：
•（1）工作点不容易选好，变化范围也较窄；
•（2）传感器与谐振回路要离得比较近，否则电缆的杂散电容对电路的
•
影响较大；
3．变介电常数电容式传感器 变介电常数电容式传感器原理动画演示
常用材料的介电常数
经推导可知变介电常数式电容传感器其电容 与位移或液体高度成线性关系，可由以下表达式 表示：
Cx ABx
其中A、B均为与结构和介质有关的常数
三种电容式传感器比较表
二、测量转换电路
电容式传感器
测量电路
1.运算放大器电路
电容C1和C2的充电时间为:
T1
R1C1lLeabharlann n U1 U1 UfT2 R2C2lnU1U1Uf
电阻R1=R2=R， 综合以上三式:
Uo UABC C11 C C22U1
上式说明，直流输出电压正比于电容C1与C2的差值，其 极性可正可负。
说明: (1)利用平行板电容公式，在变间隙的情况下可得:
Uo UABdd22 dd11U1
电压或频率信号
2. 变压器电桥电路
Cx1 C0 C Cx2 C0 C
•
•
•
•
•
U
Uo UCx2 2
＝U
Z Z Cx1
Cx2
ZCx2
U 2
•
•
•
U
1 U ＝U Cx1 Cx2
11
jCx2 2 2 Cx1 Cx2
jCx1 jCx2
可得：
•
• U C Uo
2 C0
对于变间隙式差分电容传感器经分析推导可得：
常数就发生改变，这时电路中各点的电压波形如图（b）所 示，由图可见，A，B两点平均电压值不再为零。当矩形电 压波通过低通滤波器后，可得出直流分量:
Uo UABT T11 T T22U1
T1 ─ C1的充电时间； T2 ─ C2的充电时间； U1 ─ 触发器输出的高电位
由于U1的值是已知的，因此，输出直流电压UAB随T1和 T2而变，亦即随UA和UB的脉冲宽度而变，从而实现了输出 脉冲电压的调宽。当然，必须使参考电位Uf小于U1。由电路 可得出，电容C1和C2的充电时间为:
•（3）为了提高测量精度，振荡器的频率要求具有很高的稳定性。
.
电容传感器的谐振电路
4. 脉冲宽度调制电路
经分析推导得：
U0＝ C C1 1－ ＋ C C2 2U1＝ CC 0U1
由图可见A，B两点平均电压值UAB为零。但是，差动电 容C1和C2值不相等时，如C1＞C2，则C1和C2充放电时间
式中d1，d2 ─ 分别为C1，C2电极极板间的距离。 当差动电容C1=C2=C0时，即d1=d2=d0时，Uo=0。当差动 电容C1≠C2，设C1＞C2，即d1= d0－△d，d2= d0＋△d， 则式
Uo
d d0
U1
(2)在变面积的情况下有
Uo UABSS11 SS22U1
式中S1，S2─—分别为C1，C2电极极板面积。
1．变极距式电容传感器
C0
A d0
Cx
A d0
x
变极距式电容传感器原理动画演示
结构示意图
1－定极板 2－动极板
电容量与极板距离的关系
变极距式电容传感器结构及特性曲线
忽略高次项得
C 2C0
d d0
则灵敏度系数
kC2C0 d d0
2s
d0 2
结论：
①差动结构可使传感器灵敏度提高一倍。
②减小了非线性误差。
Uo
S S
U1
由此可见，对于差动脉冲调宽电路，不论是改变平板电 容器的极板面积或是极板距离，其变化量与输出量都成线性 关系。
公式与变压器电桥形式相同，但变压器电桥输 出的是交流电，而脉冲调宽电路输出的是直流电。 脉冲调宽电路具有以下五方面的特点： ①消除了非线性； ②不需要相敏检波即能获得较大的直流输出； ③电路只采用直流电源，不需要频率发生器； ④频率对输出无影响； ⑤对输出矩形波纯度要求不高。
③能够更好地克服温度等外界共模信号干扰。
2．变面积式电容式传感器
x θ
S
C
0
d
S (1 q / p )
C
C (1 q / p )
x
d
0
a)
动极板有角位移时，与定极板的有效面积变化， 变面积式电容传感器的输出特性是线性的，灵敏度 是常数。这一类传感器多用于检测直线位移、角位 移、尺寸等参量。
一、工作原理及结构形式
电容传感器的理想公式为
CA0rA
dd
d ——极板间距离； A ——极板面积； ε——电容极板间介质的介电常数。
改变d、A、 三个参量中的任意一个量，均可使
平板电容的电容量C 改变。 固定三个参量中的两个，可以做成三种类型的电
容传感器。
声传感器应用模型
几种不同电容式传感器的原理结构图
谐振式电路的原理方框图，电容传感器的电容Cx作为谐振回路（L2，C2 ，Cx）调谐电容的一部分。谐振回路通过电感耦合，从稳定的高频振荡器 取得振荡电压。
工作原理: 当电容传感器的电容Cx发生变化时，谐振回路的谐振频率发生变化，相
对于高频振荡器的频率来说是失谐的，这样使得谐振回路两端的电压振幅也 就发生了变化，也就是说，该电路具有将电容Cx的变化转换为谐振回路两 端电压振幅变化的作用，即谐振回路两端将获得一个受电容Cx变化量调制 的调幅波。该调幅波经检波器检波后，再经过放大器放大即可指示出输入量 的大小。
调频接收系统可以分为直放式调频和外差式调频两种类 型。外差式调频线路比较复杂，但选择性高，特性稳定，抗 干扰性能优于直放式调频。
3. 调频电路
1 f
2p L0Cx
用调频系统作为电容传感器的测量电路主要具有以下特点： •（1）抗外来干扰能力强； •（2）特性稳定； •（3）能取得高电平的直流信号（伏特数量级）； •（4）因为是频率输出，易于同数字仪器和计算机接口。
•
•
U
o
U
d
2 d0
（其 C x1d 中 0 A d， C x2d0 A d）
优点：把变间隙式电容传感器的位移与电容的非线 性关系 转化为位移与输出电压的线性关系。
缺点：由于电路输出为交流电，应进行相敏检波 后，才能辨别位移方向。
3.调频电路
电容式传感器作为振荡器谐振回路的一部分，当输入量 使电容量发生变化后，就使振荡器的振荡频率发生变化，频 率的变化在鉴频器中变换为振幅的变化，经过放大后就可以 用仪表指示或用记录仪器记录下来。
为了获得较好的线性关系，一般谐振电路的工作点选在谐振曲线的一
边，即最大振幅Um 的70%附近地方，如图所示，且工作范围尽量选 在接近线性的BC段内。 这种电路的特点是比较灵敏，但缺点是：
•（1）工作点不容易选好，变化范围也较窄；
•（2）传感器与谐振回路要离得比较近，否则电缆的杂散电容对电路的
•
影响较大；
3．变介电常数电容式传感器 变介电常数电容式传感器原理动画演示
常用材料的介电常数
经推导可知变介电常数式电容传感器其电容 与位移或液体高度成线性关系，可由以下表达式 表示：
Cx ABx
其中A、B均为与结构和介质有关的常数
三种电容式传感器比较表
二、测量转换电路
电容式传感器
测量电路
1.运算放大器电路
电容C1和C2的充电时间为:
T1
R1C1lLeabharlann n U1 U1 UfT2 R2C2lnU1U1Uf
电阻R1=R2=R， 综合以上三式:
Uo UABC C11 C C22U1
上式说明，直流输出电压正比于电容C1与C2的差值，其 极性可正可负。
说明: (1)利用平行板电容公式，在变间隙的情况下可得:
Uo UABdd22 dd11U1
电压或频率信号
2. 变压器电桥电路
Cx1 C0 C Cx2 C0 C
•
•
•
•
•
U
Uo UCx2 2
＝U
Z Z Cx1
Cx2
ZCx2
U 2
•
•
•
U
1 U ＝U Cx1 Cx2
11
jCx2 2 2 Cx1 Cx2
jCx1 jCx2
可得：
•
• U C Uo
2 C0
对于变间隙式差分电容传感器经分析推导可得：
常数就发生改变，这时电路中各点的电压波形如图（b）所 示，由图可见，A，B两点平均电压值不再为零。当矩形电 压波通过低通滤波器后，可得出直流分量:
Uo UABT T11 T T22U1
T1 ─ C1的充电时间； T2 ─ C2的充电时间； U1 ─ 触发器输出的高电位
由于U1的值是已知的，因此，输出直流电压UAB随T1和 T2而变，亦即随UA和UB的脉冲宽度而变，从而实现了输出 脉冲电压的调宽。当然，必须使参考电位Uf小于U1。由电路 可得出，电容C1和C2的充电时间为:
•（3）为了提高测量精度，振荡器的频率要求具有很高的稳定性。
.
电容传感器的谐振电路
4. 脉冲宽度调制电路
经分析推导得：
U0＝ C C1 1－ ＋ C C2 2U1＝ CC 0U1
由图可见A，B两点平均电压值UAB为零。但是，差动电 容C1和C2值不相等时，如C1＞C2，则C1和C2充放电时间
式中d1，d2 ─ 分别为C1，C2电极极板间的距离。 当差动电容C1=C2=C0时，即d1=d2=d0时，Uo=0。当差动 电容C1≠C2，设C1＞C2，即d1= d0－△d，d2= d0＋△d， 则式
Uo
d d0
U1
(2)在变面积的情况下有
Uo UABSS11 SS22U1
式中S1，S2─—分别为C1，C2电极极板面积。
1．变极距式电容传感器
C0
A d0
Cx
A d0
x
变极距式电容传感器原理动画演示
结构示意图
1－定极板 2－动极板
电容量与极板距离的关系
变极距式电容传感器结构及特性曲线
忽略高次项得
C 2C0
d d0
则灵敏度系数
kC2C0 d d0
2s
d0 2
结论：
①差动结构可使传感器灵敏度提高一倍。
②减小了非线性误差。
Uo
S S
U1
由此可见，对于差动脉冲调宽电路，不论是改变平板电 容器的极板面积或是极板距离，其变化量与输出量都成线性 关系。
公式与变压器电桥形式相同，但变压器电桥输 出的是交流电，而脉冲调宽电路输出的是直流电。 脉冲调宽电路具有以下五方面的特点： ①消除了非线性； ②不需要相敏检波即能获得较大的直流输出； ③电路只采用直流电源，不需要频率发生器； ④频率对输出无影响； ⑤对输出矩形波纯度要求不高。
③能够更好地克服温度等外界共模信号干扰。
2．变面积式电容式传感器
x θ
S
C
0
d
S (1 q / p )
C
C (1 q / p )
x
d
0
a)
动极板有角位移时，与定极板的有效面积变化， 变面积式电容传感器的输出特性是线性的，灵敏度 是常数。这一类传感器多用于检测直线位移、角位 移、尺寸等参量。
一、工作原理及结构形式
电容传感器的理想公式为
CA0rA
dd
d ——极板间距离； A ——极板面积； ε——电容极板间介质的介电常数。
改变d、A、 三个参量中的任意一个量，均可使
平板电容的电容量C 改变。 固定三个参量中的两个，可以做成三种类型的电
容传感器。
声传感器应用模型
几种不同电容式传感器的原理结构图