了解一下感应接近传感器(接近开关)

在工业控制、电子制作、数控DIY等场合中,经常会用到感应接近传感器,也俗称接近开关,是一种用于检测物体输出开关量的传感器。常见的分类有电感式、电容式以及霍尔式。本文主要是来了解一下电感式接近传感器,它通常用于代替限位开或微动开关等机械式开关用于检测金属物件的有无。

 

电感式接近传感器是以检测”涡电流”的方式来检测是物件接近的情况。所能检测的物件通常可为磁性金属和非磁性金属,磁性金属像铁、SUS440,非磁性金属像SUS304(介于磁性和非磁性之间)、铝、黄铜、铜等等。不同的型号对这些金属的灵敏度不一样,所能检测物件的距离也不一样,电感式一般是在0.8-30mm,选用时要看具体的型号参数进行选择。

 

 

接近传感器在工作时,内部检测线圈会产生高频磁场,当金属物体靠近线圈产生的磁场时,金属物体会出现感应电流,也就是涡流。当金属物体产生涡流时,会反作用于检测线圈,使得线圈的阻抗发生变化,电路停止振荡,电路输出开关信号,控制传感器输出电路的通或断。

上图是接近传感器的典型应用电路图。

从电源输入方式上分,有直流或交流2种,通常三线或多线的都是使用直流DC电源,二线式的会有直流或交流之分。二线式的除了能简化配线外,相对来说也消耗更低的电流。

从输出形式上分PNP集电极开路和NPN集电极开路。 如果你不懂电子学,可以这样去理解它们的区别。

NPN的传感器负载一端必须要先接到电源正极,当传感器内部NPN管导通时,可以看成电流流过负载,然后经过NPN管,再流到电源负极,形成回路。

PNP型的传感器的负载是连接于输出端和电源负极之间,当传感器内部PNP 管导通时,可以看成电流流过NPN管,然后经过负载,再流到电源负极,形成回路。

至于要在控制电路中选用那一种输出形式的接近传感器,则需要看控制器的要求,并不是所有电路都能同时支持这两种输出形式。

从动作模式(检测物体靠近时)分,可以分成NO(常开)和NC(常闭)。NO(常开)是指检测过程中,传感器输出端内部一直都是处于开路状态,只有当检测到物体时,传感器输出端内部才会导通。NC(常闭)是指检测过程中,传感器输出端内部一直都是处于导通状态,只有当检测到物体时,传感器输出端内部才会断开。

选择接近传感器可以从电源电压、开关容量(负载电流)、输出形式、动作模式、消耗电流、是否有指示灯等多个参数去考虑。

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下面视频是一种NPN型NC模式的接近传感器的演示 

视频中接近传感器接入DC12V,并连接一个LED指示灯条,可以看到在没有检测到金属物体时,输出端一直是处于常闭导通状态,LED指示灯条点亮。当有金属接近时,输出端断开,LED指示灯条熄灭。因为是NPN型,所以在导通时检测到的电压是管压降约为0.8V,而断开后检测到是被内部电路上拉到的电源电压。

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