接近传感器

用于检测物体位移的器件

接近 传感器 ,是代替限位开关等接触式检测方式,以无需接触检测对象进行检测为目的的传感器的总称。能将检测对象的移动信息和存在信息转换为电气信号。在换为电气信号的检测方式中,包括利用 电磁感应 引起的检测对象的金属体中产生的 涡电流 的方式、捕测体的接近引起的电气信号的容量变化的方式、利石和引导开关的方式。

概要

在JIS规格中,根据IEC60947-5-2的非接触式位置检测用开关,制定了JIS规格(JIS C 8201-5-2 低压开关 装置及控制装置、第5控制电路机器及开关元件、第2节接近开关)。在JIS的定义中,在 传感器 中也能以非接触方式检测到物体的接近和附近检测对象有无的产品总称为“接近开关”,由感应型、 静电 容量型、 超声波 型、光电型、磁力型等构成。在本技术指南中,将检测金属存在的感应型接近传感器、检测金属及非金属物体存在的静电容量型接近传感器、利用磁力产生的直流 磁场 的开关定义为“接近传感器”。

功能特点

①由于能以非接触方式进行检测,所以不会磨损和损伤检测对象物。

②由于采用无接点输出方式,因此寿命延长(磁力式除外)采用半导体输出,对接点的寿命无影响。

③与光检测方式不同,适合在水和油等环境下使用检测时几乎不受检测对象的污渍和油、水等的影响。此外,还包括特 龙外壳型及耐药品良好的产品

④与接触式开关相比,可实现高速响应

⑤能对应广泛的温度范围

⑥不受检测物体颜色的影响对检测对象的 物理性质 变化进行检测,所以几乎不受表面颜色等的影响

⑦与接触式不同,会受周围温度的影响、周围物体、同类 传感器 的影响包括感应型、 静电 容量型在内,传感器之间相互影响。因此,对于传感器的设置,需要考虑相互干扰。此外,在感应型中,需要考虑周围金属的影响,而在静电容量型中则需考虑周围物体的影响。

原理

感应型接近传感器的检测原理

通过外部 磁场 影响,检测在 导体 表面产生的 涡电流 引起的磁性损耗。在检测 电感线圈 内使其产生交流磁场,并检测体的金属体产生的涡电流引起的 阻抗 变化进行检测的方式。

此外,作为另外一种方式,还包括检测频率 相位 成分的铝检测 传感器 ,和通过工作线圈仅检测阻抗变化成分的全金属传感器。

在检测体一侧和 传感器 一侧的表面上,发生变压器的状态。

种类

电容 式接近传感器

电容 式接近传感器是一个以 电极 为检测端的经电电容接近开关,它由高频振荡电路、检波电路、放大电路、整形电路及输出电路组成。

平时检测电极与大地之间存在一定的 电容量 ,它成为振荡电路的一个组成部分。当被检测物体接近检测电极时,由于检测电极加有电压,检测电极就会受到 静电感应 而产生 极化 现象,被测物体越靠近检测电极,检测电极上的感应电荷就越多。由于检测电极上的 静电 电容为,所以随着电荷量的增多,使检测电极电容C随之增大。由于振荡电路的振荡频率与 电容 成反比,所以当电容C增大时振荡电路的振荡减弱,甚至停止振荡。振荡电路的振荡与停振这两种状态被检测电路转换为开关信号后向外输出。

电感式接近传感器

电感式接近传感器由高频振荡电路、检波电路、放大电路、整形电路及输出电路组成。检测用敏感元件为检测 电感线圈 ,它是振荡电路的一个组成部分,振荡电路的振荡频率为。当检测线圈通以 交流电 时,在检测线圈的周围就产生一个交变的 磁场 ,当金属物体接近检测线圈时,金属物体就会产生电 涡流 而吸收磁场能量,使检测线圈的 电感 L发生变化,从而使振荡电路的振荡频率减小,以至停振。振荡与停振这两种状态经监测电路转换为开关信号输出。

需要注意的是:与电容式接近传感器相同,电感式接近传感器检测的被测物体也是金属 导体 ,非金属导体不能用该方法测量。振幅变化随目标物金属种类而不同,因此检测距离也随目标物金属的种类而不同。

光电式接近传感器

光电式接近 传感器 中, 发光二极管 (或半导体激光管)的光束轴线和光电 三极管 的轴线在一个平面上,并成一定的夹角,两轴线在传感器前方交于一点。当被检测物体表面接近交点时,发光二极管的反射光被光电三极管接收,产生电信号。当物体远离交点时,反射区不在光电三极管的视角内,检测电路没有输出。一般情况下,送给发光二极管的驱动电流并不是直流电流,而是一定频率的交变电流,这样,接收电路得到的也是同频率的交变信号。如果对接收来的信号进行滤波,只允许同频率的信号通过,可以有效地防止其他杂光的干扰,并可以提高 发光二极管 的发光强度。

选型

1.对于不同的材质的检测体和不同的检测距离,应选用不同类型的接近传感器,以使其在系统中具有高的性能价格比。

2.当检测体为 金属材料 时,应选用高频振荡型接近传感器,该类型接近传感器对铁 、A3钢类检测体检测最灵敏。对铝、 黄铜 和 不锈钢 类检测体,其检测灵敏度就低。

3.当检测体为非金属材料时,如;木材、纸张、塑料、 玻璃 和水等,应选用 电容 型接近传感器。

4.金属体和非金属要进行远距离检测和控制时,应选用光电型接近传感器或 超声波 型接近传感器。

应用

接近传感器主要用于检测物体的位移,在航空、航天技术以及工业生产中都有广泛的应用。在日常生活中,如宾馆、饭店、车库的 自动门 、自动 热风机 上都有应用。在安全防盗方面,如资料档案、财会、金融、博物馆、金库等重地,通常都装有由各种接近开关组成的防盗装置。在测量技术中,长度、位置的测量;在 控制技术 中,如位移、速度、加速度的测量和控制,也都使用者大量地接近开关。

参考资料

  1. 接近传感器原理 上海霍通电子有限公司 2016-05-11