電氣小知識(接近開關的基礎應用)

接近開關是什麼?

接近開關是當需要檢出的物體接近感知感應器的特定的位置的時候,在不接觸狀態就能夠檢出並進行ON、 OFF的開關。又稱無觸點行程開關,是應用比較廣泛的電子開關傳感器。當金屬類物體接近開關的感應區域時,開關內的“感知”元件位移傳感器利用自身對接近物體的敏感特性控制開關進行導通或斷開,從而迅速發出電氣指令,準確反應出運動機構的位置和行程。因其定位精度、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,比一般機械式行程開關要強。在自動控制系統中常被用於限位、計數、定位控制和自動保護環節等。


電氣小知識(接近開關的基礎應用)

接近開關的種類

當有物體移向接近開關到一定距離時,位移傳感器才有“感知”,開關才會動作。通常把這個距離叫“檢出距離”。當有時被檢測物體按一定的時間間隔,依次移動向接近開關,又依次離開,這樣不斷地重複,形成一種頻率,這種響應特性被稱為“響應頻率”,不同的接近開關檢測出距離和響應頻率也不同。因為位移傳感器可以根據不同的原理和不同的方法做成,而不同的位移傳感器的“感知”方法也不同,所以接近開關有多種分類。

電感式接近開關

它是利用導電物體在接近這個能產生電磁場接近開關時,使物體內部產生渦流。這個渦流反作用到接近開關,使開關內部電路參數發生變化,由此識別出有無導電物體移近,進而控制開關的通或斷。這種接近開關所能檢測的物體必須是導電體。

1.原理:由電感線圈和電容及晶體管組成振盪器,併產生一個交變磁場,當有金屬物體接近這一磁場時就會在金屬物體內產生渦流,從而導致振盪停止,這種變化被後極放大處理後轉換成晶體管開關信號輸出。

2.特點:A、抗干擾性能好,開關頻率高,大於200 Hz B、只能感應金屬。

3.應用在各種機械設備上做位置檢測、計數信號拾取等。

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電容式接近開關

這種開關的測量通常是構成電容器的一個極板,而另一個極板是開關的外殼。這個外殼在測量過程中通常是接地或與設備的機殼相連接。當有物體移向接近開關時,不論它是否為導體,由於它的接近,總要使電容的介電常數發生變化,從而使電容量發生變化,使得和測量頭相連的電路狀態也隨之發生變化,由此便可控制開關的接通或斷開。這種接近開關檢測的對象,不限於導體,也可以檢測絕緣的液體或粉狀物等。

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霍爾接近開關

霍爾元件是一種磁敏元件。利用霍爾元件做成的開關,叫做霍爾開關。當磁性物件移近霍爾開關時,開關檢測面上的霍爾元件因產生霍爾效應而使開關內部電路狀態發生變化,由此識別附近有磁性物體存在,進而控制開關的通或斷。這種接近開關的檢測對象必須是帶有磁性的物體。

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熱釋電接近開關

用能感知溫度變化的元件做成的開關,這種開關是將熱釋電元件安裝在開關的檢測面上,當有與環境溫度不同的物體接近時,熱釋電元件的輸出發生變化,由此檢測出物體接近。

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其它型式

當觀察者或系統對波源的距離發生改變時,接近到的波的頻率會發生偏移,這種現象稱為多普勒效應。聲納和雷達就是利用這個效應的原理製成的。利用多普勒效應可製成超聲波接近開關、微波接近開關等。當有物體移近時,接近開關接收到的反射信號會產生多普勒頻移,由此可以識別出有無物體接近。

接近開關內部構成例圖:

電氣小知識(接近開關的基礎應用)

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以上是為例圖,不同類型的接近開關內部構造和使用的元件也不相同,但大致佈局相通。

接近開關性能特點

① 因為不用接觸就可以感知、檢出,所以壽命比較長。

② 頻率響應快,能夠高速應答 。

③ 防水、防震、耐腐濁性能強。

④ 金屬、一般物質均可被檢出。

⑤ 檢出距離短,檢出的穩定性高且動作可靠 。

接近開關型號的說明

例如:歐姆龍(omRon)接近開關

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歐姆龍E2E-X5ME1-Z型接近開關

E2E:E2E代表歐姆龍的電感式接近開關的一個產品系列。

X:圓柱形,帶有螺母。(C圓柱形,不帶螺母)

5:檢測距離5mm。(數字代表檢測距離,單位:mm。R表示小數點)

M:非屏蔽行。(無標記表示屏蔽行)

E:直流3線式NPN集電極負載內置輸出。(B表示直流3線式PNP開路集電極輸出。C表示直流3線式NPN開路集電極輸出。D表示直流2線式有極性、無極性。F表示直流3線式PNP集電極負載內置輸出。T交直流2線式。Y交流2線式。)

1:常開-ON。(2表示常閉-NC)

Z:國內生產。

每個品牌廠商都有自己的型號代碼含義,再選型時可以根據品牌型號到官網查詢詳細功能。

接近開關適用電壓注意事項

接近開關有直流(DC)專用和交流·直流(AC・DC)通用。

在交流(AC)迴路中使用直流(DC)專用接近開關的話,會造成接近開關不能ON或破損,所以需要注意。

①在包裝袋上會有開關的電壓信息。

②在開關線纜上除了型號也會有電壓信息。

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接近開關檢出距離注意事項

檢出距離是接近開關能夠確認的最大距離。

例如 7㎜檢出類型(E2E-X7D1)的接近開關中央部的檢出距離是7㎜,越往外能夠檢出的距離變短。另外,檢測的材質不同所能夠檢出的距離也不同,一般金屬的話是檢出距離是7㎜,銅・鋁・鑄件等能夠檢出的距離變短為4~5㎜。

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接近開關指示燈注意事項

接近開關在OFF的狀態下滅燈,在ON的狀態下距離遠的話為紅色、隨著不斷接近變為綠色燈亮。這裡的檢出距離是引起接近開關動作的最大距離,調整穩定動作的距離時  將位置調整到刻印的檢出距離的一半以下比較好。(動作穩定距離內綠色亮燈)

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對於設備來說,幾乎所有的接近開關都是常時開類型的接近開關,但超程(OT)檢出的話使用常時關開關,需要注意。

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接近開關的屏蔽型與非屏蔽型的注意事項

屏蔽型的接近傳感器磁通集中在傳感器的前部,檢測線圈的側面用金屬覆蓋,作為傳感器的安裝方法,可以埋入金屬中。


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非屏蔽型的傳感器磁通廣泛發生在傳感器的前部,檢測線圈的側面被金屬覆蓋,因容易受周圍金屬(磁性體)的影響,開關和安裝支架之間也存在干擾,而且開關之間還會相互干擾,所以需要在安裝距離上多加註意。

一般安裝在金屬支架中時,接近開關高度要距離支架要大於2倍的檢測距離,周圍金屬的距離要保持和接近開關直徑相同大小的空間,這樣才能沒有安裝支架的影響。 再者就是接近開關之間的距離,對面安裝距離要大於2倍的檢測距離,並排安裝間距要大於2倍的接近開關直徑。

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接近開關的交換方法


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鬆開卸下連接器。

電線用紮帶固定電線時,要把紮帶切斷。(電線未固定時需要記錄下是怎麼走線的)

確認接近開關的頭部從支架伸出來的尺寸,並記錄。(用遊標卡尺和尺子測量)

取下接近開關的固定螺母。(有單體接近開關的拆卸方法和包括支架的拆卸方法,要根據設備狀態選擇容易操作的方法)

安裝新的接近開關。(調整至與取下前相同的狀態。)

按電線原本的狀態走線擰緊連接器。電源ON,放入接近SW的檢出對象(工件等),確認是否正常ON・OFF。

鋁製品加工環境中即使有少量的細小鋁質切屑附著在接近開關頭部也不會有反應,但如果是大量的切屑或鋁塊的話傳感器會有反應並ON。注意接近開關被用在鋁製加工環境,如果出現故障或誤動作時要查看開關上是否粘粘有鋁屑,及時清理。

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注意:原先的調整使開關發生破損時,再與原來一樣調整的話會立刻與檢測物發生碰撞破損。 因此,需要重新調整。(最壞的情況可能會接地,發生火災)

確認接近SW用位移傳感器機構上的曠量與接近開關的檢出距離相符。

接近開關連接及配線

工廠裡使用最多的傳感器是DC,所以三菱PLC以及FANUC PMC都可以直接使用。但是在配線時的連接需要注意正負極的電源極性。

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上圖中的E2E-X□D1-M1GJ使用時的端子臺連接圖。圖中顯示的是4線式,配線有白色藍色。多餘出來的線 要用絕緣帶捲起,進行末端的處理。因為接近開關有各種各樣的輸出形態,所以配線顏色不能一概而論。施工時先確認目錄或說明書再配線。

接近開關日常點檢注意事項


電氣小知識(接近開關的基礎應用)

①.檢測物位置不良是否有可能會引起誤動作,開關檢測面是否有切屑附著?②.開關固定螺母是否鬆動?

③.通信線纜絕緣外皮有沒有劃傷、損傷?

④.檢測物與開關的距離是否保持合理。

⑤.開關檢測面有沒有來自外部的干涉或劃傷?

⑥.中繼連接器是否鬆動?

以上內容即為接近開關的基礎應用知識,總結出來可以給大家在以後日常維修中作為供參考。


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