什麼是接近傳感器?接近傳感器的分類和工作原理

接近傳感器被廣泛用於各種自動化生產線,機電一體化設備及石油、化工、軍工、科研等多種行業,那什麼是接近傳感器呢?

接近傳感器

接近傳感器,是指代替限位開關等接觸式檢測方式 ,以無需接觸檢測對象進行檢測為目的傳感器的總稱。其能將檢測對象的移動信息和存在信息轉換為電氣信號。

在轉換為電氣信號的檢測方式 中,包括利用電磁感應引起的檢測對象的金屬體中產生的渦電流的方式 、捕測體的接近引起的電氣信號的容量變化 的方式、利石和引導開關的方式。由感應型、靜電容量型、超聲波型、光電型、磁力型等構成。

接近傳感器是利用振動器發生的一個交變磁場,當金屬目標接近這磁場並達到感應距離時,在金屬目標內發生渦流,因此導致衰減,以到接近傳感器的振動器停振。按近傳感器的振動器振動及停振的變化被 後級放大電路處理並轉換成開關信號,觸發驅動控制器件,因此達到接近傳感器的非接觸式之檢測的目的。這就是接近傳感器的運作原理。

技術優勢

1.由於其能以非接觸方式進行檢測,所以不會磨損和損傷檢測對象物。

2.由於採用無接點輸出方式,因此壽命延長(磁力式除外)採用半導體輸出,對接點的壽命無影響。

3.與光檢測方式不同,適合在水和油等環境下使用檢測時幾乎不受檢測對象的汙漬、油和水等的影響。此外,還包括特氟龍外殼及耐藥品良好的產品。

4.與接觸式開關相比,可實現高速響應。

5.與接觸式開關相比,可實現高速響應。

6.不受檢測物體顏色的影響:對檢測對象的物理性質變化進行檢測,所以幾乎不受表面顏色等的影響。

7.與接觸式不同,會受周圍溫度、周圍物體、同類傳感器的影響,包括感應型、靜電容量型在內,傳感器之間相互影響。因此,對於傳感器的設置,需要考慮相互干擾。此外,在感應型中,需要考慮周圍金屬的影響,而在靜電容量型中則需考慮周圍物體的影響。

當金屬檢測體接近傳感器的感應區域,開關能無接觸,無壓力、無火花、迅速發出電氣指令,準確反應出運動機構的位置和行程,即使用於一般的行程控制,其定位精度、操作頻率、使用壽命、安裝調整的方便性和對惡劣環境的適用能力,都是一般機械式行程開關所不能相比的。

接近傳感器的分類

接近傳感器按工作原理分:

高頻振動型、電容型、感應電橋型、永久磁鐵型和霍耳效應型等。

按操作原理可分為三類:

利用電磁感應的高頻振盪型,使用磁鐵的磁力型和利用電容變化的電容型。

按檢測方法分:

通用型:主要檢測黑色金屬(鐵)

所有金屬型:在相同的檢測距離內,檢測任何金屬。

有色金屬型:主要檢測鋁一類的有色金屬。

根據結構類型分:

1.兩線制接近傳感器:

兩線制接近傳感器安裝簡單,接線方便;應用比較廣泛,但卻有殘餘電壓和漏電流大的缺點。

2.直流三線式:

直流三線式接近傳感器的輸出有NPN和PNP兩種,70年代日本產品絕大多數是NPN輸出,西歐各國NPN、PNP兩種輸出型都有。PNP輸出接近傳感器一般應用在plc或計算機作為控制指令較多,NPN輸出接近傳感器用於控制直流繼電器較多,在實際應用中要根據控制電路的特性選擇其輸出形式。

不同類型接近傳感器的工作原理

電容式接近傳感器的工作原理:電容式接近傳感器由高頻振盪器和放大器等組成,由傳感器的檢測面與大地間構成 一個電容器,參與振盪迴路工作,起始處於振盪狀態。當物體接近傳感器檢測面時,迴路的電容量發生變化,使高頻振盪器振盪。振盪與停振這二種狀態 轉換為電信號經放大器轉化成二進制的開關信號。

電感式接近傳感器的工作原理:電感式接近傳感器由高頻振盪、檢波、放大、觸 發及輸出電路等組成。振盪器在傳感器檢測面產生一個交變電磁場。當金屬物體接近傳感器檢測面時,金屬中產生的渦流吸收了振盪器的能量,使振盪減弱以至停振。振盪器的振盪及停振這二種狀態,轉換為電信號通過整形放大轉換成二進度的開關信號,經功率放大後輸出。

高頻振盪型接近傳感器的工作原理:由LC高頻振盪和放大處理器電路組成,當金屬物體接近振盪感應頭時會產生渦流,使接近傳感器振盪能力衰減,內部電路的參數發生變化,由此識別出有無金屬物體接近,進而控制開關的通或斷。

所有金屬型傳感器的工作原理:所有金屬型傳感器基本上屬於高頻振盪型。和普通型一樣,它也有一個振盪電路,電路中因感應電流在目標內流動引起的能量損失影響到振盪頻率。目標物接近傳感器時,不論目標物金屬種類如何,振盪頻率都會提高。傳感器檢測到這個變化並輸出檢測信號。

有色金屬傳感器的工作原理:有色金屬傳感器基本上屬於高頻振盪型。它有一個振盪電路,電路中因感應電流在目標物內流動引起的能量損失影響到振盪頻率的變化。當鋁或銅之類的有色金屬目標接近傳感器時,振盪頻率增高;當鐵一類的黑色金屬目標物接近傳感器時,振盪頻率降低。如果振盪頻率高於參考頻率,傳感器輸出信號。

通用型接近傳感器的工作原理:振盪電路中的線圈L產生一個高頻磁場。當目標物接近磁場時,由於電磁場感 應在目標物中產生一個感應電流(渦電流)。隨著目標物接近傳感器,感應電流增強,引起振盪電路中負載加大。然後,振盪減弱直至停止。傳感器自用振幅檢測電路檢測到振盪狀態的變化,並輸出檢測信號。


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