電感接近傳感器：什么是電感式接近傳感器？
接近傳感器通常用于許多自動(dòng)化應(yīng)用中。它們用于感應(yīng)物體的存在，不需要與目標(biāo)或被感應(yīng)物體進(jìn)行物理接觸，這就是為什么它們通常被稱為非接觸式傳感器的原因。常見的接近傳感器類型包括光電，電容和電感傳感器。
此處顯示了典型的電感式接近傳感器的操作。振蕩器產(chǎn)生一個(gè)從感應(yīng)面輻射出來的電磁場，從而在附近的金屬物體中感應(yīng)出渦流。這會(huì)引起振蕩幅度的變化，從而觸發(fā)輸出狀態(tài)的變化。
感應(yīng)傳感器根據(jù)法拉第定律運(yùn)行。陳述法拉第定律的一種方法是，導(dǎo)線線圈中的磁通量變化會(huì)在附近的線圈中感應(yīng)出電壓。這可通過以下方式應(yīng)用于感應(yīng)式接近傳感器：傳感器本身包含一個(gè)振蕩器電路和一個(gè)線圈，電磁場會(huì)從中輻射出電磁場并在附近的任何金屬物體中感應(yīng)出渦流。渦流的作用是減弱放大器的振蕩。振蕩的減少被記錄為金屬物體的存在。
因?yàn)橹挥薪饘傥矬w才具有感應(yīng)特性，所以感應(yīng)傳感器不能用于檢測塑料或紙板或其他非金屬物體。但是，不同的金屬具有不同的感應(yīng)特性，被感測的金屬類型將影響感測距離。例如，鐵磁性材料（如鋼）通常具有最長的感應(yīng)距離，而有色金屬（如鋁或銅）的感應(yīng)距離要短得多。通常，電感式接近傳感器非常適合短距離應(yīng)用，因?yàn)殡S著傳感器與待檢測對(duì)象之間距離的增加，電感效應(yīng)會(huì)逐漸消失。
微型電感式接近傳感器，直徑3毫米，長度12或16毫米，用于標(biāo)準(zhǔn)接近傳感器無法安裝的狹窄空間。
感應(yīng)式接近傳感器在骯臟的環(huán)境中保持良好的狀態(tài)，在這種環(huán)境中，污染物不會(huì)干擾傳感器檢測金屬物體的能力。例如，它們可以抵抗傳感器和要檢測的物體之間的環(huán)境中的灰塵，灰塵和煙塵。至于在傳感器表面上積聚的污染物，例如灰塵，油，油脂或煙灰，這些都不會(huì)影響感應(yīng)式傳感。但是，機(jī)械應(yīng)用中的金屬污染物（例如金屬屑）會(huì)影響傳感器的運(yùn)行。關(guān)鍵是要確保了解應(yīng)用程序包含的污染物類型，以便選擇可以處理污染物并有效運(yùn)行的正確傳感器類型。
電感接近傳感器：接近傳感器
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接近傳感器
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本詞條由“科普中國”科學(xué)百科詞條編寫與應(yīng)用工作項(xiàng)目
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。
接近傳感器，是代替限位開關(guān)等接觸式檢測方式，以無需接觸檢測對(duì)象進(jìn)行檢測為目的的傳感器的總稱。能檢測對(duì)象的移動(dòng)信息和存在信息轉(zhuǎn)換為電氣信號(hào)。在換為電氣信號(hào)的檢測方式中，包括利用電磁感應(yīng)引起的檢測對(duì)象的金屬體中產(chǎn)生的渦電流的方式、捕測體的接近引起的電氣信號(hào)的容量變化的方式、利石和引導(dǎo)開關(guān)的方式。
中文名
接近傳感器
外文名
Proximity sensor
采 用
無接點(diǎn)輸出方式
構(gòu) 成
光電型、磁力型等
補(bǔ) 充
代替限位開關(guān)等接觸式檢測方式
別 名
接近開關(guān)
目錄
1
概要
2
原理
3
種類
?
電容式接近傳感器
?
電感式接近傳感器
?
光電式接近傳感器
4
特長
5
應(yīng)用
接近傳感器概要
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語音
接近傳感器是一種具有感知物體接近能力的器件，它利用位移傳感器對(duì)接近的物體具有敏感特性來識(shí)別物體的接近，并輸出相應(yīng)開關(guān)信號(hào)，因此，通常又把接近傳感器稱為接近開關(guān)。
[1]
它是代替開關(guān)等接觸式檢測式檢測方式，以無需接觸被檢測對(duì)象為目的的傳感器的總稱，它能檢測對(duì)象的移動(dòng)和存在信息并轉(zhuǎn)化成電信號(hào)。
[2]
在JIS規(guī)格中，根據(jù)IEC-5-2的非接觸式位置檢測用開關(guān)，制定了JIS規(guī)格（JIS C 8201-5-2低壓開關(guān)裝置及控制裝置、第5控制電路機(jī)器及開關(guān)元件、第2節(jié)接近開關(guān)）。在JIS的定義中，在傳感器中也能以非接觸方式檢測到物體的接近和附近檢測對(duì)象有無的產(chǎn)品總稱為“接近開關(guān)”，由感應(yīng)型、靜電容量型、超聲波型、光電型、磁力型等構(gòu)成。在本技術(shù)指南中，將檢測金屬存在的感應(yīng)型接近傳感器、檢測金屬及非金屬物體存在的靜電容量型接近傳感器、利用磁力產(chǎn)生的直流磁場的開關(guān)定義為“接近傳感器”。
接近傳感器原理
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語音
感應(yīng)型接近傳感器的檢測原理通過外部磁場影響，檢測在導(dǎo)體表面產(chǎn)生的渦電流引起的磁性損耗。在檢測線圈內(nèi)使其產(chǎn)生交流磁場，并檢測體的金屬體產(chǎn)生的渦電流引起的阻抗變化進(jìn)行檢測的方式。此外，作為另外一種方式，還包括檢測頻率相位成分的鋁檢測傳感器，和通過工作線圈僅檢測阻抗變化成分的全金屬傳感器。在檢測體一側(cè)和傳感器一側(cè)的表面上，發(fā)生變壓器的狀態(tài)。
接近傳感器種類
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語音
接近傳感器電容式接近傳感器
電容式接近傳感器是一個(gè)以電極為檢測端的經(jīng)電電容接近開關(guān)，它由高頻振蕩電路、檢波電路、放大電路、整形電路及輸出電路組成。
[1]
平時(shí)檢測電極與大地之間存在一定的電容量，它成為振蕩電路的一個(gè)組成部分。當(dāng)被檢測物體接近檢測電極時(shí)，由于檢測電極加有電壓，檢測電極就會(huì)受到靜電感應(yīng)而產(chǎn)生極化現(xiàn)象，被測物體越靠近檢測電極，檢測電極上的感應(yīng)電荷就越多。由于檢測電極上的靜電電容為
，所以隨著電荷量的增多，使檢測電極電容C隨之增大。由于振蕩電路的振蕩頻率
與電容成反比，所以當(dāng)電容C增大時(shí)振蕩電路的振蕩減弱，甚至停止振蕩。振蕩電路的振蕩與停振這兩種狀態(tài)被檢測電路轉(zhuǎn)換為開關(guān)信號(hào)后向外輸出。
[1]
接近傳感器電感式接近傳感器
電感式接近傳感器由高頻振蕩電路、檢波電路、放大電路、整形電路及輸出電路組成。檢測用敏感元件為檢測線圈，它是振蕩電路的一個(gè)組成部分，振蕩電路的振蕩頻率為
。當(dāng)檢測線圈通以交流電時(shí)，在檢測線圈的周圍就產(chǎn)生一個(gè)交變的磁場，當(dāng)金屬物體接近檢測線圈時(shí)，金屬物體就會(huì)產(chǎn)生電渦流而吸收磁場能量，使檢測線圈的電感L發(fā)生變化，從而使振蕩電路的振蕩頻率減小，以至停振。振蕩與停振這兩種狀態(tài)經(jīng)監(jiān)測電路轉(zhuǎn)換為開關(guān)信號(hào)輸出。
[1]
需要注意的是：與電容式接近傳感器相同，電感式接近傳感器檢測的被測物體也是金屬導(dǎo)體，非金屬導(dǎo)體不能用該方法測量。振幅變化隨目標(biāo)物金屬種類而不同，因此檢測距離也隨目標(biāo)物金屬的種類而不同。
[1]
接近傳感器光電式接近傳感器
光電式接近傳感器中，發(fā)光二極管（或半導(dǎo)體激光管）的光束軸線和光電三極管的軸線在一個(gè)平面上，并成一定的夾角，兩軸線在傳感器前方交于一點(diǎn)。當(dāng)被檢測物體表面接近交點(diǎn)時(shí)，發(fā)光二極管的反射光被光電三極管接收，產(chǎn)生電信號(hào)。當(dāng)物體遠(yuǎn)離交點(diǎn)時(shí)，反射區(qū)不在光電三極管的視角內(nèi)，檢測電路沒有輸出。一般情況下，送給發(fā)光二極管的驅(qū)動(dòng)電流并不是直流電流，而是一定頻率的交變電流，這樣，接收電路得到的也是同頻率的交變信號(hào)。如果對(duì)接收來的信號(hào)進(jìn)行濾波，只允許同頻率的信號(hào)通過，可以有效地防止其他雜光的干擾，并可以提高發(fā)光二極管的發(fā)光強(qiáng)度。
[3]
接近傳感器特長
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語音
① 由于能以非接觸方式進(jìn)行檢測，所以不會(huì)磨損和損傷檢測對(duì)象物。② 由于采用無接點(diǎn)輸出方式，因此壽命延長（磁力式除外）采用半導(dǎo)體輸出，對(duì)接點(diǎn)的壽命無影響。③ 與光檢測方式不同，適合在水和油等環(huán)境下使用檢測時(shí)幾乎不受檢測對(duì)象的污漬和油、水等的影響。此外，還包括特氟龍外殼型及耐藥品良好的產(chǎn)品④ 與接觸式開關(guān)相比，可實(shí)現(xiàn)高速響應(yīng)⑤ 能對(duì)應(yīng)廣泛的溫度范圍⑥ 不受檢測物體顏色的影響對(duì)檢測對(duì)象的物理性質(zhì)變化進(jìn)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(huì)受周圍溫度的影響、周圍物體、同類傳感器的影響包括感應(yīng)型、靜電容量型在內(nèi)，傳感器之間相互影響。因此，對(duì)于傳感器的設(shè)置，需要考慮相互干擾。此外，在感應(yīng)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。
接近傳感器應(yīng)用
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語音
接近傳感器主要用于檢測物體的位移，在航空、航天技術(shù)以及工業(yè)生產(chǎn)中都有廣泛的應(yīng)用。在日常生活中，如賓館、飯店、車庫的自動(dòng)門、自動(dòng)熱風(fēng)機(jī)上都有應(yīng)用。在安全防盜方面，如資料檔案、財(cái)會(huì)、金融、博物館、金庫等重地，通常都裝有由各種接近開關(guān)組成的防盜裝置。在測量技術(shù)中，長度、位置的測量；在控制技術(shù)中，如位移、速度、加速度的測量和控制，也都使用者大量的接近開關(guān)。
[1]
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浙江科旭機(jī)電有限公司
歐姆龍接近傳感器E2E系列選型手冊
接近傳感器（接近開關(guān)）是代替限位開關(guān)等接觸式檢測方式，以無需接觸檢測對(duì)象進(jìn)行檢測為目的的傳感器的總稱。能檢測對(duì)象的移動(dòng)信息和存在信息轉(zhuǎn)換為電氣信號(hào)。在換為電氣信號(hào)的檢測方式中，包括利用電磁感應(yīng)引起的檢測對(duì)象的金屬體中產(chǎn)生的渦電流的方式、捕測體的接近引起的電氣信號(hào)的容量變化的...
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參考資料
1.
張玉蓮主編．傳感器與自動(dòng)檢測技術(shù)．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2013：96-100
2.
侯海亭，郭天賜，李南極編著．智能手機(jī)維修從入門到精通．北京：清華大學(xué)出版社，2013：147-147
3.
張發(fā)軍編．機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì) ．武漢：華中科技大學(xué)出版社，2013：85-88
電感接近傳感器：電感式接近傳感器
）
Int.CI
權(quán)利要求說明書
說明書
幅圖
（
54
）發(fā)明名稱
電感式接近傳感器
（
57
）摘要
?
本發(fā)明涉及一種電感式接近傳感器，其用
于確定導(dǎo)電物體的存在和
/
或距離，所述電感式接
近傳感器被設(shè)計(jì)成評(píng)估以模擬信號(hào)的形式的振
蕩，模擬信號(hào)的幅度依賴于導(dǎo)電物體的存在或不
存在和
/
或依賴于導(dǎo)電物體的距離。根據(jù)本發(fā)明，
電感式接近傳感器包括至少一個(gè)
A/D
轉(zhuǎn)換器，其
將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字輸入信號(hào)；并且包括至少
一個(gè)混合器，其將數(shù)字輸入信號(hào)乘以數(shù)字參考信
號(hào)以便形成數(shù)字輸出信號(hào)，其中數(shù)字參考信號(hào)與
電感式接近開關(guān)由三大部分組成：振蕩器、開關(guān)電路及放大輸出電路。
振蕩器產(chǎn)生一個(gè)交變磁場。當(dāng)金屬目標(biāo)接近這一磁場，并達(dá)到感應(yīng)距離時(shí)，在金屬目標(biāo)內(nèi)產(chǎn)生渦流，從而導(dǎo)致振蕩衰減，以至停振。振蕩器振蕩及停振的變化被后級(jí)放大電路處理并轉(zhuǎn)換成開關(guān)信號(hào)，觸發(fā)驅(qū)動(dòng)控制器件，從而達(dá)到非接觸式之檢測目的
原理
2.霍爾接近開關(guān)工作原理
原理簡介：
當(dāng)一塊通有電流的金屬或半導(dǎo)體薄片垂直地放在磁場中時(shí)，薄片的兩端就會(huì)產(chǎn)生電位差，這種現(xiàn)象就稱為霍爾效應(yīng)。兩端具有的電位差值稱為霍爾電勢U，其表達(dá)式為
U=K·I·B/d
其中K為霍爾系數(shù)，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(yīng)強(qiáng)度，d是薄片的厚度。
由此可見，霍爾效應(yīng)的靈敏度高低與外加磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度成正比的關(guān)系。
霍爾開關(guān)就屬于這種有源磁電轉(zhuǎn)換器件，它是在霍爾效應(yīng)原理的基礎(chǔ)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(hào)轉(zhuǎn)換成實(shí)際應(yīng)用中的電信號(hào)，同時(shí)又具備工業(yè)場合實(shí)際應(yīng)用易操作和可靠性的要求。
霍爾開關(guān)的輸入端是以磁感應(yīng)強(qiáng)度B來表征的，當(dāng)B值達(dá)到一定的程度（如B1）時(shí)，霍爾開關(guān)內(nèi)部的觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，霍爾開關(guān)的輸出電平狀態(tài)也隨之翻轉(zhuǎn)。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(hào)輸出之分。
霍爾開關(guān)具有無觸點(diǎn)、低功耗、長使用壽命、響應(yīng)頻率高等特點(diǎn)，內(nèi)部采用環(huán)氧樹脂封灌成一體化，所以能在各類惡劣環(huán)境下可靠的工作。霍爾開關(guān)可應(yīng)用于接近傳感器、壓力傳感器、里程表等，作為一種新型的電器配件。
線性接近傳感器的原理
工作原理：
線性接近傳感器是一種屬于金屬感應(yīng)的線性器件，接通電源后，在傳感器的感應(yīng)面將產(chǎn)生一個(gè)交變磁場，當(dāng)金屬物體接近此感應(yīng)面時(shí)，金屬中則產(chǎn)生渦流而吸取了振蕩器的能量，使振蕩器輸出幅度線性衰減，然后根據(jù)衰減量的變化來完成無接觸檢測物體的目的。
該接近傳感器具有無滑動(dòng)觸點(diǎn)，工作時(shí)不受灰塵等非金屬因素的影響，并且低功耗，長壽命，可使用在各種惡劣條件下。線性傳感器主要應(yīng)用在自動(dòng)化裝備生產(chǎn)線對(duì)模擬量的智能控制。
電感式接近開關(guān)
工作原理
電感式接近開關(guān)由三大部分組成：振蕩器、開關(guān)電路及放大輸出電路。振蕩器產(chǎn)生一個(gè)交變磁場。當(dāng)金屬目標(biāo)接近這一磁場，并達(dá)到感應(yīng)距離時(shí)，在金屬目標(biāo)內(nèi)產(chǎn)生渦流，從而導(dǎo)致振蕩衰減，以至停振。振蕩器振蕩及停振的變化被后級(jí)放大電路處理并轉(zhuǎn)換成開關(guān)信號(hào)，觸發(fā)驅(qū)動(dòng)控制器件，從而達(dá)到非接觸式之檢測目的。
電感式接近開關(guān)原理
1.電感式接近開關(guān) 工作原理
電感式接近開關(guān)由三大部分組成：振蕩器、開關(guān)電路及放大輸出電路。振蕩器產(chǎn)生一個(gè)交變磁場。當(dāng)金屬目標(biāo)接近這一磁場，并達(dá)到感應(yīng)距離時(shí)，在金屬目標(biāo)內(nèi)產(chǎn)生渦流，從而導(dǎo)致振蕩衰減，以至停振。振蕩器振蕩及停振的變化被后級(jí)放大電路處理并轉(zhuǎn)換成開關(guān)信號(hào)，觸發(fā)驅(qū)動(dòng)控制器件，從而達(dá)到非接觸式之檢測目的
2.霍爾接近開關(guān)工作原理
當(dāng)一塊通有電流的金屬或半導(dǎo)體薄片垂直地放在磁場中時(shí)，薄片的兩端就會(huì)產(chǎn)生電位差，這種現(xiàn)象就稱為霍爾效應(yīng)。兩端具有的電位差值稱為霍爾電勢U，其表達(dá)式為U=K·I·B/d其中K為霍爾系數(shù)，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(yīng)強(qiáng)度，d是薄片的厚度。
由此可見，霍爾效應(yīng)的靈敏度高低與外加磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度成正比的關(guān)系。霍爾開關(guān)就屬于這種有源磁電轉(zhuǎn)換器件，它是在霍爾效應(yīng)原理的基礎(chǔ)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(hào)轉(zhuǎn)換成實(shí)際應(yīng)用中的電信號(hào)，同時(shí)又具備工業(yè)場合實(shí)際應(yīng)用易操作和可靠性的要求。霍爾開關(guān)的輸入端是以磁感應(yīng)強(qiáng)度B來表征的，當(dāng)B值達(dá)到一定的程度（如B1）時(shí)，霍爾開關(guān)內(nèi)部的觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，霍爾開關(guān)的輸出電平狀態(tài)也隨之翻轉(zhuǎn)。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(hào)輸出之分。霍爾開關(guān)具有無觸電、低功耗、長使用壽命、響應(yīng)頻率高等特點(diǎn)，內(nèi)部采用環(huán)氧樹脂封灌成一體化，所以能在各類惡劣環(huán)境下可靠的工作。霍爾開關(guān)可應(yīng)用于接近傳感器、壓力傳感器、里程表等，作為一種新型的電器配件。
3.線性接近傳感器的原理
線性接近傳感器是一種屬于金屬感應(yīng)的線性器件，接通電源后，在傳感器的感應(yīng)面將產(chǎn)生一個(gè)交變磁場，當(dāng)金屬物體接近此感應(yīng)面時(shí)，金屬中則產(chǎn)生渦流而吸取了振蕩器的能量，使振蕩器輸出幅度線性衰減，然后根據(jù)衰減量的變化來完成無接觸檢測物體的目的。
該接近傳感器具有無滑動(dòng)觸點(diǎn)，工作時(shí)不受灰塵等非金屬因素的影響，并且低功耗，長壽命，可使用在各種惡劣條件下。線性傳感器主要應(yīng)用在自動(dòng)化裝備生產(chǎn)線對(duì)模擬量的智能控制。
4. 電感式接近開關(guān)工作原理
電感式接近開關(guān)由三大部分組成：振蕩器、開關(guān)電路及放大輸出電路。振蕩器產(chǎn)生一個(gè)交變磁場。當(dāng)金屬目標(biāo)接近這一磁場，并達(dá)到感應(yīng)距離時(shí)，在金屬目標(biāo)內(nèi)產(chǎn)生渦流，從而導(dǎo)致振蕩衰減，以至停振。振蕩器振蕩及停振的變化被后級(jí)放大電路處理并轉(zhuǎn)換成開關(guān)信號(hào)，觸發(fā)驅(qū)動(dòng)控制器件，從而達(dá)到非接觸式之檢測目的。
附錄1：部分常用材料的值
接近開關(guān)工作原理
1、概述
接近傳感器可以在不與目標(biāo)物實(shí)際接觸的情況下檢測靠近傳感器的金屬目標(biāo)物。根據(jù)操作原理，接近傳感器大致可以分為以下三類：利用電磁感應(yīng)的高頻振蕩型，使用磁鐵的磁力型和利用電容變化的電容型。 特性：
● 非接觸檢測，避免了對(duì)傳感器自身和目標(biāo)物的損壞。
● 無觸點(diǎn)輸出，操作壽命長。
● 即使在有水或油噴濺的苛刻環(huán)境中也能穩(wěn)定檢測。 ● 反應(yīng)速度快。
● 小型感測頭，安裝靈活。
2、類型
（1）按配置來分
（2）、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(nèi)檢測任何金屬。
●有色金屬型：主要檢測鋁一類的有色金屬。
3、高頻振蕩型接近傳感器的工作原理
電感式接近傳感器由高頻振蕩、檢波、放大、觸發(fā)及輸出電路等組成。振蕩器在傳感器檢測面產(chǎn)生一個(gè)交變電磁場，當(dāng)金屬物體接近傳感器檢測面時(shí)，金屬中產(chǎn)生的渦流吸收了振蕩器的能量，使振蕩減弱以至停振。振蕩器的振蕩及停振這二種狀態(tài)，轉(zhuǎn)換為電信號(hào)通過整形放大轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制的開關(guān)信號(hào)，經(jīng)功率放大后輸出。下面為詳細(xì)介紹：
（1）通用型接近傳感器的工作原理
振蕩電路中的線圈L產(chǎn)生一個(gè)高頻磁場。當(dāng)目標(biāo)物接近磁場時(shí)，由于電磁感應(yīng)在目標(biāo)物中產(chǎn)生一個(gè)感應(yīng)電流（渦電流）。隨著目標(biāo)物接近傳感器，感應(yīng)電流增強(qiáng)，引起振蕩電路中的負(fù)載加大。然后，振蕩減弱直至停止。傳感器利用振幅檢測電路檢測到振蕩狀態(tài)的變化，并輸出檢測信號(hào)。
振幅變化的程度隨目標(biāo)物金屬種類的不同而不同，因此檢測距離也隨目標(biāo)物金屬的種類不同而不同。
（2）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于高頻振蕩型。和普通型一樣，它也有一個(gè)振蕩電路，電路中因感應(yīng)電流在目標(biāo)物內(nèi)流動(dòng)引起的能量損失影響到振蕩頻率。目標(biāo)物接近傳感器時(shí)，不論目標(biāo)物金屬種類如何，振蕩頻率都會(huì)提高。傳感器檢測到這個(gè)變化并輸出檢測信號(hào)。
（3）有色金屬型傳感器工作原理
有色金屬傳感器基本上屬于高頻振蕩型。它有一個(gè)振蕩電路，電路中因感應(yīng)電流在目標(biāo)物內(nèi)流動(dòng)引起的能量損失影響到振蕩頻率的變化。當(dāng)鋁或銅之類的有色金屬目標(biāo)物接近傳感器時(shí)，振蕩頻率增高；當(dāng)鐵一類的黑色金屬目標(biāo)物接近傳感器時(shí)，振蕩頻率降低。如果振蕩頻率高于參考頻率，傳感器輸出信號(hào)。
電容式接近傳感器的原理
1.電容式接近傳感器由高頻振蕩器和放大器等組成，由傳感器的檢測面與大地間構(gòu)成一個(gè)電容器，參與振蕩回路工作，起始處于振蕩狀態(tài)。當(dāng)物體接近傳感器檢測面對(duì)，回路的電容量發(fā)生變化，使高頻振蕩器振蕩。振蕩與停振這二種狀態(tài)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)經(jīng)放大器轉(zhuǎn)化成二進(jìn)制的開關(guān)信號(hào)。
2.常用術(shù)語
接近開關(guān)兩種安裝方式的區(qū)別一般接近開關(guān)有兩種安裝方式：齊平安裝和非齊平安裝。 齊平安裝：接近開關(guān)頭部可以和金屬安裝支架相平安裝。 非齊平安裝：接近開關(guān)頭部不能和金屬安裝支架相平安裝。 一般，可以齊平安裝的接近開關(guān)也可以非齊平安裝，但非齊平安裝的接近開關(guān)不能齊平安裝。這是因?yàn)椋梢札R平安裝的接近開關(guān)頭部帶有屏蔽，齊平安裝時(shí)，其檢測不到金屬安裝支架，而非齊平安裝的接近開關(guān)不帶屏蔽，當(dāng)齊平安裝時(shí)，其可以檢測到金屬安裝。正因?yàn)槿绱耍驱R平安裝的接近開關(guān)的靈敏度比齊平安裝的靈敏度要大些，在實(shí)際應(yīng)用中可以根據(jù)實(shí)際需要選用
1）如同我在3樓第5）條中所說的，接入PLC的三線制接近開關(guān)是用NPN型還是用PNP型，這要看PLC的硬件情況，很難說孰多孰少！主要是由PLC輸入電路的結(jié)構(gòu)決定的，是日本式還是歐洲式？現(xiàn)先舉西門子公司S7-300 PLC為例，常用的數(shù)字量輸入模塊是32點(diǎn)的SM321，DI32×DC24V（6ES7 321-1BL00-0AA0），該模塊的接線圖如下所示：
從圖中可以看出，外部開關(guān)量輸入觸點(diǎn)的公共端接到了電源的正端，這種情況應(yīng)使用PNP型接近開關(guān)，接線方法按9樓網(wǎng)友所說的。如果使用NPN型，是不能工作的！
2）再看三菱公司的FX1N PLC，輸入電路的結(jié)構(gòu)是典型的日本式，接線圖如下所示：
從圖中可以看出，外部開關(guān)量輸入觸點(diǎn)的公共端接到了電源的0V端，這種情況應(yīng)使用NPN型接近開關(guān)，接線方法還是按9樓網(wǎng)友所說的（只不過PLC的“M”，相當(dāng)于三菱系列中的“COM”）。同理，三菱PLC如果使用PNP型接近開關(guān)，也是不能工作的！
3）本帖中兩個(gè)插圖是在廠商提供的產(chǎn)品樣本的基礎(chǔ)上補(bǔ)充繪制而成的，供參考。
）接近開關(guān)有兩線制和三線制之區(qū)別，三線制接近開關(guān)又分為NPN型和PNP型，它們的接線是不同的。請(qǐng)見下圖所示：
2）兩線制接近開關(guān)的接線比較簡單，接近開關(guān)與負(fù)載串聯(lián)后接到電源即可。
3）三線制接近開關(guān)的接線：紅（棕）線接電源正端；藍(lán)線接電源0V端；黃（黑）線為信號(hào)，應(yīng)接負(fù)載。而負(fù)載的另一端是這樣接的：對(duì)于NPN型接近開關(guān)，應(yīng)接到電源正端；對(duì)于PNP型接近開關(guān)，則應(yīng)接到電源0V端。
4）接近開關(guān)的負(fù)載可以是信號(hào)燈、繼電器線圈或可編程控制器PLC的數(shù)字量輸入模塊。 5）需要特別注意接到PLC數(shù)字輸入模塊的三線制接近開關(guān)的型式選擇。PLC數(shù)字量輸入模塊一般可分為兩類：一類的公共輸入端為電源0V，電流從輸入模塊流出（日本模式），此時(shí)，一定要選用NPN型接近開關(guān)；另一類的公共輸入端為電源正端，電流流入輸入模塊，即阱式輸入（歐洲模式），此時(shí)，一定要選用PNP型接近開關(guān)。千萬不要選錯(cuò)了。
6）兩線制接近開關(guān)受工作條件的限制，導(dǎo)通時(shí)開關(guān)本身產(chǎn)生一定壓降，截止時(shí)又有一定的剩余電流流過，選用時(shí)應(yīng)予考慮。三線制接近開關(guān)雖多了一根線，但不受剩余電流之類不利因素的困擾，工作更為可靠。
7）有的廠商將接近開關(guān)的“常開”和“常閉”信號(hào)同時(shí)引出，或增加其它功能，此種情況，請(qǐng)按產(chǎn)品說明書具體接線。
接近開關(guān)按接線方式可分為三線式和兩線式。
三線式接近開關(guān)有兩個(gè)端子接直流電源的正極和負(fù)極，另一個(gè)端子是接近開關(guān)的輸出端。接近開關(guān)未動(dòng)作時(shí)，輸出電流近似為0。接近開關(guān)動(dòng)作時(shí)，輸出晶體管飽和導(dǎo)通，管壓降近似為0，接近開關(guān)的輸出晶體管相當(dāng)于一個(gè)觸點(diǎn)。
兩線式接近開關(guān)的兩根線兼作電源線和信號(hào)線，接近開關(guān)未動(dòng)作時(shí)，需要一定的電流來維持電路的工作，所以有一定的漏電流。兩線式接近開關(guān)只有兩根線，接線方便，可以直接接到PLC的輸入端（見圖1）。圖中的S/S端子是PLC輸入電路內(nèi)部的公共端。
PLC的輸入電流小于邏輯0信號(hào)的最大電流（FX系列PLC為1.5mA）時(shí)，輸入為0信號(hào)，PLC的輸入電流大于邏輯1信號(hào)的最小電流（FX系列為3.5mA）時(shí)，輸入為1信號(hào)。輸入信號(hào)如果在二者之間，PLC讀入的邏輯狀態(tài)不定。FX系列連接兩線式接近開關(guān)允許的最大漏電流為1.5mA。S7-200直接連接兩線式接近開關(guān)允許的最大漏電流為1mA。
兩線式接近開關(guān)的靜態(tài)漏電流約為0.5~1.5mA，在選型時(shí)，應(yīng)保證接近開關(guān)的漏電流小于PLC邏輯0信號(hào)的最大電流，并留有一定的裕量。如果不能滿足這一條件，兩線式接近開關(guān)可能出現(xiàn)誤動(dòng)作。使用時(shí)最好實(shí)測兩線式接近開關(guān)的漏電流的大小。
1 1、輸入傳感器為接近開關(guān)時(shí)，只要接近開關(guān)的輸出驅(qū)動(dòng)力足夠，漏型輸入的PLC輸入端就可以直接與NPN集電極開路型接近開關(guān)的輸出進(jìn)行連接。如圖1。k
但是，當(dāng)采用PNP集電極開路型接近開關(guān)時(shí)，由于接近開關(guān)內(nèi)部輸出端與0V間的電阻很大，無法提供電耦合器件所需要的驅(qū)動(dòng)電流，因此需要增加“下拉電阻”。如圖。增加下拉電阻后應(yīng)注意，此時(shí)的PLC內(nèi)部輸入信號(hào)與接近開關(guān)發(fā)信狀態(tài)相反，即接近開關(guān)發(fā)信時(shí)，“下拉電阻”上端為24V，光電耦合器件無電流，內(nèi)部信號(hào)為“0”；未發(fā)信時(shí)，PLC內(nèi)部DC24V與0V之間，通過光電耦合器件、限流電阻、“下拉電阻”經(jīng)公共端COM構(gòu)成電流回路，輸入為“1”。
下拉電阻的阻值主要決定于PLC輸入光電耦合器件的驅(qū)動(dòng)電流、PLC內(nèi)部輸入電路的限流電阻阻值。通常情況下，其值為1.5—2Kω，計(jì)算公式如下： 第一種公式：R≤［（Ve-0.7）/Ii］-Ri 式中：R——下拉電阻（Kω） Ve——輸入電源電壓（V） Ii——最小輸入驅(qū)動(dòng)電流（mA）
Ri——PLC內(nèi)部輸入限流電阻（Kω）
公式中取發(fā)光二極管的導(dǎo)通電壓為0.7V。
第二種公式：下拉電阻≤［輸入限流電阻/（最小ON電壓/24V）］-輸入限流電阻
2、輸入傳感器為接近開關(guān)時(shí)，只要接近開關(guān)的輸出驅(qū)動(dòng)力足夠，源型輸入的PLC輸入端就可以直接與PNP集電極開路型接近開關(guān)的輸出進(jìn)行連接。如圖2。j
相反，當(dāng)采用NPN集電極開路型接近開關(guān)時(shí)，由于接近開關(guān)內(nèi)部輸出端與24V間的電阻很大，無法提供電耦合器件所需要的驅(qū)動(dòng)電流，因此需要增加“上拉電阻”。如圖。增加下拉電阻后應(yīng)注意，此時(shí)的PLC內(nèi)部輸入信號(hào)與接近開關(guān)發(fā)信狀態(tài)相反，即接近開關(guān)發(fā)信時(shí)，“上拉電阻”上端為0V，光電耦合器件無電流，內(nèi)部信號(hào)為“0”；未發(fā)信時(shí)，PLC內(nèi)部DC24V與0V之間，通過光電耦合器件、限流電阻、“上拉電阻”經(jīng)公共端COM構(gòu)成電流回路，輸入為“1”。
上拉電阻的阻值主要決定于PLC輸入光電耦合器件的驅(qū)動(dòng)電流、PLC內(nèi)部輸入電路的限流電阻阻值。通常情況下，其值為1.5—2Kω，其計(jì)算公式與下拉電阻計(jì)算公式相同。
