1、在選用接近開關時應當綜合考慮各項指標的內(nèi)在要求接近開關的選用為保證所選的接近開關準確地實現(xiàn)檢測功能，達到“開關”目的，就應該充分考慮它的基本功用、技術參數(shù)、使用要求等諸多因素。下面就接近開關在選用時需要注意的幾個方面進行說明。 1 接近開關的選型目前，接近開關的種類很多，在選用時應當綜合考慮各項指標的內(nèi)在要求。通常工作電壓很容易滿足，而負載電流卻容易被人們忽視。負載的形式多種多樣，有直流，有交流，并且電阻也有大有小，倘若負載和接近開關的輸出類型不匹配，很容易損壞接近開關。例如，選用一種接近開關來控制繼電器。該接近開關所用的電源電壓為AC220V ，電流為200mA ，繼電器的線圈電壓也為AC2

2、20V ，正常工作時功率為12V 、A ，啟動時功率為75V A 。若僅考慮正常工作時的情況，似乎沒什么問題。但我們深人分析就會看到繼電器在啟動時線圈電流是非常大的，已經(jīng)超出了200mA , 若通斷頻率很高的話，勢必會縮短接近開關的使用壽命或直接損壞開關元件。這種情況下最好選用輸出電流更大的接近開關來使用。 2 接近開關檢測的物料類型不同的接近開關所能識別的物體材質(zhì)是有區(qū)別的，下面就常用的接近開關所識別的物體進行說明，以便進行正確地選擇。2 . 1 電感式接近開關電感式接近開關由干利用了金屬導體靠近磁場時產(chǎn)生的渦流效應來工作，所以這種接近開關所檢測的物體必須是金屬導體。 2 . 2 電容式接近

3、開關電容式接近開關的測量頭是構成電容器的一個極板，而另一個極板是開關的外殼。這個外殼在測量中通常是接地或與設備相連。當物體移向接近開關時，無論是否為導體，由于它的接近總會使電容的介電常數(shù)發(fā)生變化，從而使電容量發(fā)生變化，使得和測量頭相連的電路狀態(tài)也發(fā)生變化，由此可控制開關的接通或斷開。可見，電容式接近開關所檢測的物體并不限于金屬導體，也可以是絕緣的塑料、玻璃、液體或其它任何材質(zhì)的物體。這也是電容式接近開關比電感式接近開關應用廣泛的主要原因。 2 . 3 霍爾接近開關霍爾接近開關是磁性接近開關的一種，具有無觸點、功耗低、壽命長、響應頻率高等特點，由于它利用霍爾效應工作，屬于磁電轉換元件，故只能用于

4、磁性物質(zhì)的檢測。 2 . 4 光電開關利用光電效應做成的開關叫光電開關。它是將發(fā)光器件與光電器件按一定方向裝在同一個檢測頭內(nèi)，當有反光面（被檢MlJ物體）接近時，光電器件接收到反射光后便有信號輸出，由此便可“感知”物體的接近。由此可見，光電開關也可用于任何材質(zhì)物體的檢測。但對于同種材料、不同顏色的物體來說，光電接近開關對它們的敏感程度是不一樣的。比如漫射型光電接近開關對紅色物體就比對表面吸收光的黑色物體敏感得多。 3 接近開關的檢測距離接近開關的動作距離是指被檢測物體按一定方式移動時，當接近開關動作時所測得的從基準位置（接近開關的感應表面）到檢測面的空間距離。額定動作距離是指接近開關動作距離的

5、標稱值。確定接近開關的檢測距離時應考慮接近開關的安裝位置、被檢測物體的大小和材質(zhì)。同一種接近開關在檢測不同材料的物體時，其動作距離是不一樣的。例如，對霍爾接近開關來說，其動作距離受被檢測體磁場強度的影響就很大，被測物體的磁場強度越大，霍爾開關就越容易動作。對電容式接近開關來說，介電常數(shù)越大的物體，就越容易達到它的標稱動作距離。需要說明的是，電容式接近開關在檢測較低介電常數(shù)的物體時，可通過調(diào)節(jié)開關上的電位器來調(diào)整動作距離，以增加感應靈敏度。通常，接近開關實際工作時的距離設定為額定動作距離的0 7 一0.8 。4 接近開關的輸出形式接近開關有不同的輸出形式，常見的有NPN 型、PNP 型。而NPN

6、 型和PNP 型中又有二線、三線、四線等幾種類型。在使用時一定要注意各自不同的接線方法。此外，很多接近開關還有常開和常閉之分。所謂常開型指的是當沒有檢測物體時，由于接近開關內(nèi)部的晶體管截止而使接近開關所連接的負載不能工作，只有檢測到物體時晶體管導通，負載才得電工作。常閉型剛好與之相反。無論是哪種，都可以用作檢測控制，只是在系統(tǒng)中應注意其何時發(fā)生動作。例如當接近開關的輸出信號要作為PLC 的輸人時，在編制程序時就應當注意兩者的區(qū)別，以免負載發(fā)生誤動作。5 接近開關的響應頻率接近開關的響應頻率是指在1 秒的時間間隔內(nèi)，允許接近開關動作的循環(huán)次數(shù)。不同的接近開關響應頻率有很大的差別，即使是同一種接近

7、開關，所使用的工作電壓類型不同而響應頻率也會有所區(qū)別。例如，Js30 型電容式接近開關直流(DC10-30V ）二線三線輸出形式的響應頻率為3oHz，而交流（ACZo一25OV) 二線輸出類型的響應頻率只能達到10Hz ; LB系列的電感式接近開關直流（DC10-3OV）三線型的其響應頻率就可達到1000Hz 。可見，選擇接近開關時應充分考慮接近開關的開關頻率大小，尤其是當檢測移動速度較快的物體時，如果所用接近開關的響應頻率過小，就可能會檢測不到物體的存在。 6 接近開關的使用環(huán)境要想使接近開關安全可靠地工作，必須注意使用時的環(huán)境要求。應盡量避免耐腐蝕性差的接近開關在強酸或強堿的環(huán)境下使用。倘

8、若在煤礦、水泥廠等有可能產(chǎn)生爆炸的場所，則應該選擇防爆型的接近開關。對于受潮濕、灰塵、污染等因素影響比較大的接近開關，應當進行定期的維護保養(yǎng)。一臺上下料機械手上的一個TURCK NPN接近開關損壞，該接近開關信號端連接在PLC的輸入端子。由于備件沒有NPN型號的接近開關，只有同參數(shù)的PNP接近開關，型號為：BI10一M30一AP6X，接線圖見圖1。如果將該接近開關接入到PLC的輸入端子，輸入信號檢測不正確。我們通過在接近開關信號端和供電負極之間接一個電阻，避免了信號端處于懸空狀態(tài)，即不是低電平就是高電平狀態(tài)，接線圖見圖2。該電阻理論上要求阻值越小越好，但是阻值太小則會對電源造成過大負擔，另外阻

9、值太小其功率要求也越高，所以我們選用了阻值為22 kf，功率為05 W的金屬膜電阻。通過長時間的使用，信號穩(wěn)定。電源還是交流電源，是2 線式還是3 線式，是NPN 型還是PNP 型，是接通型還是分斷型等。只有在反輸人、被輸人兩方面的情況都搞清楚，才能確定接近開關的類型并決定電路的接法。 下面以直流3 線式為例介紹幾種接法。 ( I ) P 日二與接近開關連接之一此例Pu 二內(nèi)部有負載電阻Rl 和限流電阻RZ ，并提供24V 電源。因此選用集電極開路輸出、NPN 型、接通（常開）型接近開關。見圖1 。 接近開關不動作時，輸出晶體管V 功截止，“輸出”端為高電平。P 日二輸人單元中光禍器的發(fā)光二極

10、管不導通，光藕器輸出“0 電平，比D 燈不亮。接近開關動作時，們習飽和導通，“輸出”端為低電平。Pu 二內(nèi)光藕器中發(fā)光二極管導通，光禍器輸出“I ”電平，比D 燈點亮。 這種輸人單元內(nèi)部Rl 、RZ 的值都已按24V 電源設計好，接上接近開關就能滿足電參數(shù)要求。因此可以直接連接，十分方便。 ( 2 ) P 日二與接近開關連接之二此例中PI 兀不提供電源。接近開關要用外接電源。因為用的是集電極開路輸出型電路，而PLC 輸人單元又不提供負載電阻，接近開關動作時，輸出管v 功沒有通路不會飽和導通，所以要在外部加接一個負載電阻幾，一般都取4 . 7ko 到十幾千歐之間。見圖2 。 一般情況下，如電源電

11、壓取值正確，P 瓏內(nèi)部的輸人電阻凡會使輸人電流限定在參數(shù)規(guī)定范圍內(nèi)。如不符合要求，可調(diào)整電源電壓或在“OLJT ”和. . IN ”之間串入電阻進行調(diào)整。( 3 ) PI 工與接近開關連接之三此例中P 比輸入用的是交流輸人單元，規(guī)定輸入電源電壓為200 一240V 、AC 、50 團Hz ，輸入電流1 加認（200VAC 時）。因此可以用交流2 線式接近開關，外接220V 市電。見圖3c 此例中PLC 輸入單元內(nèi)光藕器和比D 中都用2 個反向并聯(lián)的發(fā)光二極管，所以可以使用交流電源。接近開關用的是接通（常開）型。接近開關未檢測到金屬時，輸出晶閘管處于阻斷狀態(tài)，相當于接點處于分斷狀態(tài)。但整流橋仍有

12、很小電流維持內(nèi)部電路工作。P 日二的輸人單元因得不到需要的電流值，光藕器和比D 中發(fā)光二極管都不亮，光禍器輸出“0 電平，LED 燈不亮。當接近開關檢測到金屬時，輸出晶閘管導通，相當于接點閉合，于是刊尤的光藕和比D 中發(fā)光二極管導通，光藕器有“l(fā) 電平輸出，比D 燈點亮。這種機型的直流輸二極管，沒有交流藕合電容CI 。所以在連接輸人元件時，正負極性可以任意連接，比較方便。 ( 4 ）工控計算機與接近開關的連接此例中工控計算機為IBM 代一XT 刃AT 兼容機。圖4 右側為其PI 一32L 輸入模板。左側是直流3 線式、NP 州型、集電極開路輸出的接近開關。需外接24V 優(yōu)電源，輸人電流約l 加

13、IA 。 PI 一32L 箱入模板為了對付干擾，接近開關內(nèi)部已采取了多種保護措施，如反極性保護、抗短路過載保護、抗浪涌電流保護等。但由于受到體積和成本的限制，保護性能和容量都是有限的。體積大的接近開關保護功能和性能較為完善，而體積小的保護功能和性能就少些、差些，有的甚至還沒有保護功能。壓管或現(xiàn)場有較大浪涌干擾，可以在接近開關外部的“輸出”和“地”兩端再并聯(lián)一個40V 以上、lA 以上的穩(wěn)壓管，見圖6 。也可以采用并聯(lián)壓敏電阻或反向并聯(lián)單向瞬態(tài)電壓抑制二極管（WS ）的方法二接近開關為此，用戶在使用接近開關前應該先審視安裝現(xiàn)場有無干擾源。首先是盡量避免在有較強干擾源的場合使用，其次是一定要按照說

14、明書中規(guī)定的要求進行安裝。如接近開關的電源線、信號線必須和高壓線、動力線分開，加屏蔽和可靠地接地接近開關等。下面介紹幾種接近開關的保護接近開關不動作時，輸出管們習截止，工控計算機輸人模板中光藕器不工作，LED 燈不亮。接近開關動作時，們習飽和導通，輸人模板中光藕器發(fā)光二極管導通，光電二極管也導通，光藕器輸出經(jīng)反相器后輸出“l(fā) ”電平，同時LED 燈點亮。低成本的光電接近開關電路原理圖如圖1所示，圖1中的元件參數(shù)見附表。由555構成多諧振蕩器，從腳輸出38kHz的方波信號。經(jīng)vT1驅(qū)動紅外發(fā)射管VD2向外發(fā)射頻率為38kI-Iz紅外調(diào)制信號。之所以選用38kHz的紅外調(diào)制信號，是由于選用的紅外接

15、收頭u1的頻率響應為38kI-Iz(U1型號AT138B的“38”表示響應頻率大小，其外觀和引腳如圖1右方所示)。當有障礙物靠近時，紅外線反射回來被u1所接收，當接收到的紅外信號足夠強時輸出(OUT)為低電平，否則為高電平。如果用5、，供電，輸出(OUT)為T幾電平可直接與微處理器相接。多諧振蕩器的振蕩頻率計算公式為：t1=0.7(R1+R2)C1；t2=O.7(R3+R4)C1；f=1(tl+t2)。調(diào)試時使輸出波形的占空比盡量為1：1，筆者經(jīng)過試驗發(fā)現(xiàn)只要占空比偏離1：1不太多則無所謂，但頻率不要偏離38kHz太多，否則探測精度會下降，頻率偏離太大時則U1根本沒有相應。進過計算在R1、R3

16、為1k時R2、R4調(diào)到880左右（實際有所偏差）。紅外發(fā)射管的發(fā)射功率可通過改變R5的阻值進行調(diào)節(jié)，發(fā)射管的發(fā)射電流大小決定了探測距離的大小。如果不需調(diào)節(jié)探測距離的大小，R5,R6可用一固定阻值的電阻代替。紅外接近開關制作的關鍵并不在于電路，而是在結構上，特別是u1和VD2的位置不能隨便放置。筆者把該紅外接近開關做成探頭狀，把整個電路板安裝在一根塑料管內(nèi)，并引出三根導線：電源、地、輸出(OUT)。U1、VD2放置在塑料管的前端，并用不透光的塑料片把U1、VD2隔開，為了防止VD2向旁邊漏射出紅外線可用黑色電膠布在VD2的周圍繞一兩圈，只讓紅外線從VD2的前方發(fā)出(電路板、隔光塑料片、U1、VD2可用硅膠進行固定)，其結構如圖2所示。注意：不要忘