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費(fèi)斯托接近開(kāi)關(guān)/傳感器工作原理和應(yīng)用
點(diǎn)擊次數(shù)：3137 發(fā)布時(shí)間：2017-10-11
Festo費(fèi)斯托接近開(kāi)關(guān)/傳感器工作原理和應(yīng)用
2.3電感式接近開(kāi)關(guān)
2.3.1電感式接近開(kāi)關(guān)的基本工作原理
電感式傳感器為信號(hào)發(fā)生器，它被用于在加工機(jī)械，機(jī)器人，生產(chǎn)線以及傳送帶系統(tǒng)中檢測(cè)和功能相關(guān)的動(dòng)作,并將檢測(cè)結(jié)果轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。它是以非接觸的方式工作的。當(dāng)有金屬物體接近規(guī)定的感應(yīng)距離時(shí)，傳感器會(huì)發(fā)出一個(gè)電信號(hào)。電感式接近開(kāi)關(guān)就是利用電渦流效應(yīng)制造的傳感器。
（1）高頻振蕩型電感式接近開(kāi)關(guān)：
它以高頻振蕩器（LC振蕩器）中的電感線圈作為檢測(cè)元件，利用被測(cè)金屬物體接近電感線圈時(shí)產(chǎn)生的渦流效應(yīng)，引起振蕩器振幅或頻率的變化，由傳感器的信號(hào)調(diào)理電路將該變化轉(zhuǎn)換成開(kāi)關(guān)量輸出，從而達(dá)到檢測(cè)的目的。
（2） 差動(dòng)線圈型電感式接近開(kāi)關(guān)：
它有兩個(gè)電感線圈，由其中一個(gè)電感線圈作為檢測(cè)線圈，另一個(gè)電感線圈作為比較線圈；由于被測(cè)金屬物體接近檢測(cè)線圈時(shí)會(huì)產(chǎn)生渦流效應(yīng)，從而引起檢測(cè)線圈中磁通的變化，檢測(cè)線圈的磁通與比較線圈的磁通進(jìn)行比較，然后利用比較后的磁通差，經(jīng)由傳感器的信號(hào)調(diào)理電路將該磁通差轉(zhuǎn)換成電的開(kāi)關(guān)量輸出，從而達(dá)到檢測(cè)的目的。
2.3.2電感式接近開(kāi)關(guān)的分類(lèi)
（1）按工作電源的性質(zhì)進(jìn)行分類(lèi)
①流型：采用交流電源供電，用于交流控制回路。
②流型：采用直流流電源供電，用于直流控制回路。
（2）按接線方式進(jìn)行分類(lèi)
①二線制②三線制③四線制④五線制⑤六線制
（3）按觸點(diǎn)的性質(zhì)分類(lèi)
①常開(kāi)式②常閉式③常開(kāi)與常閉混合式
（4）按輸出邏輯分類(lèi)
①正邏輯型②負(fù)邏輯型③浮空邏輯型④混合型
（5）按外形分類(lèi)
①螺紋型②圓柱型③長(zhǎng)方體型④U型等
（6）按防護(hù)方式分類(lèi)
①防水型②防爆型③耐高溫型④耐高壓型等
2.3.3電感式接近開(kāi)關(guān)的圖形符號(hào)
接近開(kāi)關(guān)通用符號(hào)如圖2.2所示，電感式接近開(kāi)關(guān)如圖2.3所示。
圖2.2接近開(kāi)關(guān)通用符號(hào)圖2.3電感式接按開(kāi)關(guān)圖形符號(hào)
2.3.4電感式傳感器的特點(diǎn)
-無(wú)機(jī)械磨損和撕扯動(dòng)作，因此使用壽命長(zhǎng)；
-不會(huì)因灰塵或觸點(diǎn)焊接在一起而出現(xiàn)故障；
-無(wú)觸點(diǎn)反彈，因此無(wú)切換故障；
-切換頻率高達(dá)3000Hz；
-抗震；
-安裝位置隨意；
-黃色LED顯示切換狀態(tài)；
-*密閉，防護(hù)等級(jí)高。
2.3.5電感式傳感器在自動(dòng)檢測(cè)中的應(yīng)用
由于電感式傳感只能對(duì)金屬起作用，在自動(dòng)控制的應(yīng)用可以應(yīng)用在上例中進(jìn)行檢測(cè)白色的金屬或紅色的塑料，又可以應(yīng)用在流水生產(chǎn)線上檢測(cè)金屬工件是否到位。如圖2.4所示。當(dāng)工件到位后自動(dòng)輸出一個(gè)開(kāi)關(guān)量信號(hào)。用以控制計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)或下一個(gè)加工步驟等。
2.4電容式傳感器
2.4.1電容式接近開(kāi)關(guān)的基本工作原理
在高頻振蕩型電容式接近開(kāi)關(guān)中，以高頻振蕩器（LC振蕩器）中的電容作為檢測(cè)元件，利用被測(cè)物體接近該電容時(shí)由于電容器的介質(zhì)發(fā)生變化導(dǎo)致電容量C的變化，從而引起振蕩器振幅或頻率的變化，由傳感器的信號(hào)調(diào)理電路將該變化轉(zhuǎn)換成開(kāi)關(guān)量輸出，從而達(dá)到檢測(cè)的目的。電容式接近開(kāi)關(guān)能檢測(cè)大部分的物質(zhì)，如金屬、橡膠等。
2.4.2電容式接近開(kāi)關(guān)的圖形符號(hào)
電容式接近開(kāi)關(guān)圖形符號(hào)如圖2.5所示。
圖2.6電容式傳感器應(yīng)用圖2.5電容式接近開(kāi)關(guān)圖形符號(hào)
2.4.3電容式傳感器在自動(dòng)檢測(cè)中的應(yīng)用
由于電容傳感器根據(jù)其感應(yīng)靈敏度可以檢測(cè)不同材質(zhì)的工件。如圖2.6所示，在自動(dòng)生產(chǎn)線上可以檢測(cè)出工件是否金屬或塑料、塑料或瓷器等等，用以控制計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)或下一個(gè)加工步驟等。
2.5光電式接近開(kāi)關(guān)
光電式傳感器是用光電轉(zhuǎn)換器件作敏感元件、將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的裝置。光電式傳感器的種類(lèi)很多，按照其輸出信號(hào)的形式，可以分為模擬式、數(shù)字式、開(kāi)關(guān)量輸出式。以開(kāi)關(guān)量形式輸出的光電傳感器，即為光電式接近開(kāi)關(guān)。
2.5.1光電式接近開(kāi)關(guān)
利用光電效應(yīng)制成的傳感器稱(chēng)為光電式傳感器。光電式傳感器的種類(lèi)很多，其中輸出形式為開(kāi)關(guān)量的傳感器為光電式接近開(kāi)關(guān)。
（1）光電式接近開(kāi)關(guān)主要由光發(fā)射器和光接收器組成。
（2）光發(fā)射器用于發(fā)射紅外光或可見(jiàn)光。
（3）光接收器用于接收發(fā)射器發(fā)射的光，并將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)以開(kāi)關(guān)量形式輸出。
（4）按照接收器接收光的方式不同，光電式接近開(kāi)關(guān)可以分為對(duì)射式、反射式和漫射式三種。光發(fā)射器和光接收器也有一體式和分體式兩種。
2.5.2對(duì)射式光電接近開(kāi)關(guān)
對(duì)射式光電接近開(kāi)關(guān)是指光發(fā)射器（光發(fā)射器探頭或光源探頭）與光接收器（光接收器探頭）處于相對(duì)的位置工作的光電接近開(kāi)關(guān)。其原理和外形如圖2.7、圖2.8所示。
圖2.7對(duì)射式接近開(kāi)關(guān)的工作原理
圖2.8對(duì)射式接近開(kāi)關(guān)外形圖
2.5.3反射式光電接近開(kāi)關(guān)
反射式光電接近開(kāi)關(guān)的光發(fā)射器與光接收器處于同一側(cè)位置，且光發(fā)射器與光接收器為一體化的結(jié)構(gòu)，在其相對(duì)的位置上安置一個(gè)反光鏡，光發(fā)射器發(fā)出的光經(jīng)反光鏡反射回來(lái)后由光接收器接收。其原理和外形如圖2.9所示。
圖2.9反射式光電接近開(kāi)關(guān)的工作原理及其外形圖
2.5.4漫射式（漫反射式）光電接近開(kāi)關(guān)
漫射式光電接近開(kāi)關(guān)是利用光照射到被測(cè)物體上后反射回來(lái)的光線而工作的，由于物體反射的光線為漫射光，故該種傳感器稱(chēng)為漫射式光電接近開(kāi)關(guān)。其原理和外形如圖所示。
圖2.10漫射式光電接近開(kāi)關(guān)的工作原理及其外形圖
2.5.5光纖式傳感器
光纖電纜由一束玻璃纖維或由一條或幾條合成纖維組成。光纖能將光從一處傳導(dǎo)到另一處,甚至繞過(guò)拐角處。其工作原理是通過(guò)內(nèi)部反射介質(zhì)傳遞光線。光線通過(guò)具有高折射率的光纖材料和低折射率護(hù)套內(nèi)表面,由此形成的光纖在光纖內(nèi)的反射式傳遞。
光纖由芯部（高折射率）和護(hù)套（低折射率）組成。在光纖內(nèi),光被不斷來(lái)回反射,產(chǎn)生全內(nèi)反射,因而光能通過(guò)曲線路徑。光纖式傳感器外形如圖2.11所示。
圖2.11光纖式傳感器外形圖
2.5.6光電式接近開(kāi)關(guān)的圖形符號(hào)如圖2.12所示。
圖2.12光電式接近開(kāi)關(guān)的圖形符號(hào)
2.5.7光電傳感器在自動(dòng)檢測(cè)中的應(yīng)用
（1）對(duì)射式光電傳感器應(yīng)用
用兩個(gè)對(duì)射式光電傳感器檢測(cè)傳送帶的張力，如圖2.13所示。在正常情況下，傳送帶的傳送速度應(yīng)保持一定的范圍內(nèi)，即V1和V2的帶速度應(yīng)為一致。即傳感器A有信號(hào)，B沒(méi)有信號(hào)。如果在某一時(shí)刻A和B都有信號(hào)，這就表明V2傳送出現(xiàn)問(wèn)題，這樣會(huì)在送入和輸出機(jī)構(gòu)之間出現(xiàn)帶子重疊，這個(gè)時(shí)候必須減小送入帶速V1。如果在某一時(shí)刻A和B都沒(méi)有信號(hào)，這就表明了V1的送入速度出現(xiàn)問(wèn)題，這就應(yīng)相應(yīng)地增大V1或減小V2的速度進(jìn)行控制。
圖2.13對(duì)射式光電傳感器應(yīng)用
（2）反射式傳感器應(yīng)用
使用反射式傳感器來(lái)控制大門(mén)的開(kāi)、閉。如果傳感器檢測(cè)到可感應(yīng)的介質(zhì)工件經(jīng)過(guò)，則有相應(yīng)的信號(hào)輸出，如圖2.14所示。
圖2.14反射式傳感器應(yīng)用
（3）漫反射式光電傳感器應(yīng)用
在一個(gè)產(chǎn)品分類(lèi)站上，不同表面特性和不同顏色的產(chǎn)品（介質(zhì)）要區(qū)分開(kāi)來(lái)，這可以用一個(gè)漫反射式光電傳感器來(lái)檢測(cè)。如圖2.15所示。如同時(shí)使用三種不同的顏色的產(chǎn)品，白色的金屬、紅色的塑料和黑色的塑料。根據(jù)工件顏色反射的的不同可以區(qū)分出白色和紅色，以及沒(méi)有反射的黑色，如再要區(qū)分金屬和塑料則使用電感傳感器就可以了。
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