一,電感式接近開關工作原理
電感式接近開關由三大部分組成:振蕩器、開關電路及放大輸出電路。振蕩器產生一個交變磁場。當金屬目標接近這一磁場,并達到感應距離時,在金屬目標內產生渦流,從而導致振蕩衰減,以至停振。振蕩器振蕩及停振的變化被后級放大電路處理并轉換成開關信號,觸發(fā)驅動件,從而達到非接觸式之檢測目的
電路板圖:
原理圖:
電感式接近開關傳感器的選型及使用、調試方法
電感式接近開關由于其有體積小,重復定位精度,使用壽命長,性能好,性,防塵,防油,乃振動等特點,被用于各種自動化線,機電設備及石油、化工、、科研等多種行業(yè)。
一.工作原理
電感式接近開關是一種利用渦流感知物體的傳感器,它由頻振蕩電路、放大電路、整形電路及輸出電路組成。
振蕩器是由繞在磁芯上的線圈而構成的LC振蕩電路。振蕩器通過傳感器的感應面,在其前方產生一個頻交變的電磁場,當外界的金屬物體接近這一磁場,并達到感應區(qū)時,在金屬物體內產生渦流效應,從而導致LC振蕩電路振蕩減弱或停止振蕩,這一振蕩變化,被后置電路放大處理并轉換為一個有確定開關輸出信號,從而達到非接觸式檢測目標之目的。
二.電感式接近開關傳感器的電氣指標
1. 工作電壓:是指電感式接近開關傳感器的供電電壓范圍,在此范圍內可以傳感器的電氣性能及工作。
2. 工作電流:是指電感式接近開關傳感器連續(xù)工作時的zui大負載電流。
3. 電壓降:是指在額定電流下開關導通時,在開關兩端或輸出端所測量到的電壓,
4. 空載電流:是指在沒有負載時,測量所得的傳感器自身所消耗的電流。
5. 剩余電流:是指開關斷開時,流過負載的電流。
6. 極性保護:防止電源極性誤接的保護功能。
7. 短路保護:超過極限電流時,輸出會周期性地封閉或釋放,直至短路被。
三.電感式接近開關傳感器的選型
1. 根據安裝要求,合理選用外形及檢測距離。
2. 根據供電,合理選用工作電壓。
3. 根據實際負載,合理選擇傳感器工作電流。
、常用色線對照:(供參考)
類型
+V 棕 紅
GND 蘭 黑
Vout 黑 綠
四.使用方法
1. 直流兩線制接近開關的ON狀態(tài)和OFF狀態(tài)實際上是電流大、小的變化,當接近開關處于OFF狀態(tài)時,仍有很小電流通過負載,當接近開關處于ON狀態(tài)時,電路上約有5V的電壓降,因此在實際使用中,必須考慮控制電路上的zui小驅動電流和zui驅動電壓,確保電路正常工作。
2. 直流三線制串聯時,應考慮串聯后其電壓降的總和。
3. 如果在傳感器電纜線附近,有壓或動力線存在時,應將傳感器的電纜線單獨裝入金屬導管內,以防干擾。
4. 使用兩線制傳感器時,連接電源時,需確定傳感器先經負載再接至電源,以免損壞內部元件。當負載電流<3mA時,為工作,需接假負載。
R≤US/(IL-3)
P>US2/R
P為假負載消耗功率;
R為假負載阻值;
IL為傳感器的負載電流
使用儀器:萬用表、示波器、電源(+12V)
調試步驟:
1. 接好電源,測量T1的c極電壓應為6V;
2. 用示波器觀察T1的e極,應有頻振蕩波形;若無振蕩波形,應仔細檢查電感線圈接線是否正確,T1周圍R、C參數是否正確無誤,采取相應措施處理,直到出現振蕩波形為止;
3. 用示波器觀察輸出,應為電平,且LED不亮,然后用金屬物體靠近電感線圈,其輸出應變?yōu)殡娖?,同時LED亮,說明工作正常;
4. 若不正常,應檢查T2、T3、T4的狀態(tài)及周圍元件,無金屬物體接近電感線圈時,T2導通,T3、T4截止,有金屬物體接近時,T2截止,T4導通。
二,霍爾接近開關工作原理
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,薄片的兩端就會產生電位差,這種現象就稱為霍爾效應。兩端有的電位差值稱為霍爾電勢U,其表達式為
U=K&miot;I&miot;B/
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,是薄片的厚度。
由此可見,霍爾效應的靈敏度與外加磁場的磁感應強度成正比的關系。
霍爾開關就屬于這種有源磁電轉換器件,它是在霍爾效應原理的基礎上,利用集成封裝和組裝工藝制作而成,它可方便的把磁輸入信號轉換成實際應用中的電信號,同時又備工業(yè)場合實際應用易操作和性的要求。
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,霍爾開關內部的觸發(fā)器翻轉,霍爾開關的輸出電平狀態(tài)也隨之翻轉。輸出端一般采用晶體管輸出,和其他傳感器類似有NPN、PNP、常開型、常閉型、鎖存型(雙極性)、雙信號輸出之分。
霍爾開關有無觸電、功耗、長使用壽命、響應頻率等特點,內部采用環(huán)氧樹脂封灌成,所以能在各類惡劣環(huán)境下的工作?;魻栭_關可應用于接近傳感器、壓力傳感器、里程表等,作為一種的電器配件。
接近開關是工程中經常用到的一種元件設備了,一般來說,接近開關常見的有電容式、電感式和霍爾接近開關三種。電感式接近開關必須檢測金屬材料。電容式傳感器可用無接觸的方式來檢測任意一個物體。與只能檢測金屬物的電感式傳感器比較,電容式傳感器也可以檢測非金屬的材料。霍爾接近開關由霍爾原件組成,有能耗,無損性長壽命的特點。
當接近開關靠近要檢測的物體時,其內部的電路開關打開,而當其離開檢測物體時,開關關閉,這也是接近開關名字的含義。幾種接近開關的體檢測原理在本文中就不敘述了,若有興趣可查閱相關資料。本文主要說明一下如何與正航電子的CHION 和A5 系列PLC 配合使用接近開關。下面以zui常用的三線NPN 接近開關為例來說明接近開關與PLC 如何接線:
NPN 型指的是接近開關的開關輸出元件為NPN 晶體管。其輸出原理圖如下:
圖中,接近開關有三根線:電源正極(VCC)、電源負極(GND 地線)、輸出信號(CTL)。當檢測及控制電路檢測到物體接近時,NPN 晶體管打開,輸出信號線變?yōu)殡娖?。當被測物體離開后,NPN 晶體管關閉,輸出信號線被Rp 電阻拉至電源電壓。
知道了接近開關的輸出原理,我們再了解一下PLC 的輸入原理:
PLC 的輸入電路如圖所示。輸入信號Ix 經過阻容網絡濾波,接入光耦OP。當輸入端Ix 和公共端M 之間的電壓超過一定值時(15V),光耦打開。
如下兩種接線,哪一種對呢?
接線一
接線二
種是正確的,應該是PLC 的公共端接電源正極,接近開關的輸出線接到PLC 的輸入端。當接近開關檢測到物體后,NPN 晶體管打開,Ix 電平變,電流經電源正極->M-> 光耦->電阻R2->NPN 晶體管->電源負極,PLC 檢測到輸入。
那么*種接線方法為什么不正確呢?當接近開關檢測到物體時,輸出信號電平被拉,光耦沒有輸入,當接近開關沒檢測到物體時,輸出信號被VCC 通過Rp 拉。邏輯上也是對的呀?
問題就在于Rp。
要分析這個問題,還要談到PLC 的輸入電路構造。PLC 的輸入點使用的是24V 電平信號,因為要,所以一般來說,PLC 設計成輸入信號電平于15V 時,認為輸入確定為邏輯1,當輸入信號于5V 時,認為輸入信號確定為邏輯0,兩種電平電壓差很大。這樣的輸入信號能力就比一般的TTL 電平強多了,用于工業(yè)環(huán)境。
所以,在PLC 的輸入電路中,R1 和C1 就是起到濾波和的作用。當輸入電壓比較小時(可能為干擾),R1 起到分流的作用,將一部分電流分走,使光耦不能達到啟動的足夠電流。
當按照*種方法接線時,電源電壓信號經Rp、R2 串聯,到達R1 和光耦輸入端。一般來說,接近開關的內部上拉一般為弱上拉,也就是Rp 比較大,一般為5~100K 歐姆左右。那么電壓經分壓后,PLC 輸入端的電壓也比較了,可能為幾伏到十幾伏,達不到邏輯1 的電平要求。
因此,*種接線方法是錯誤的,應按照種方法接線。