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費斯托接近開關/傳感器工作原理和應用
點擊次數：3150 發布時間：2017-10-11
Festo費斯托接近開關/傳感器工作原理和應用
2.3電感式接近開關
2.3.1電感式接近開關的基本工作原理
電感式傳感器為信號發生器，它被用于在加工機械，機器人，生產線以及傳送帶系統中檢測和功能相關的動作,并將檢測結果轉換成電信號。它是以非接觸的方式工作的。當有金屬物體接近規定的感應距離時，傳感器會發出一個電信號。電感式接近開關就是利用電渦流效應制造的傳感器。
（1）高頻振蕩型電感式接近開關：
它以高頻振蕩器（LC振蕩器）中的電感線圈作為檢測元件，利用被測金屬物體接近電感線圈時產生的渦流效應，引起振蕩器振幅或頻率的變化，由傳感器的信號調理電路將該變化轉換成開關量輸出，從而達到檢測的目的。
（2） 差動線圈型電感式接近開關：
它有兩個電感線圈，由其中一個電感線圈作為檢測線圈，另一個電感線圈作為比較線圈；由于被測金屬物體接近檢測線圈時會產生渦流效應，從而引起檢測線圈中磁通的變化，檢測線圈的磁通與比較線圈的磁通進行比較，然后利用比較后的磁通差，經由傳感器的信號調理電路將該磁通差轉換成電的開關量輸出，從而達到檢測的目的。
2.3.2電感式接近開關的分類
（1）按工作電源的性質進行分類
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）按接線方式進行分類
①二線制②三線制③四線制④五線制⑤六線制
（3）按觸點的性質分類
①常開式②常閉式③常開與常閉混合式
（4）按輸出邏輯分類
①正邏輯型②負邏輯型③浮空邏輯型④混合型
（5）按外形分類
①螺紋型②圓柱型③長方體型④U型等
（6）按防護方式分類
①防水型②防爆型③耐高溫型④耐高壓型等
2.3.3電感式接近開關的圖形符號
接近開關通用符號如圖2.2所示，電感式接近開關如圖2.3所示。
圖2.2接近開關通用符號圖2.3電感式接按開關圖形符號
2.3.4電感式傳感器的特點
-無機械磨損和撕扯動作，因此使用壽命長；
-不會因灰塵或觸點焊接在一起而出現故障；
-無觸點反彈，因此無切換故障；
-切換頻率高達3000Hz；
-抗震；
-安裝位置隨意；
-黃色LED顯示切換狀態；
-*密閉，防護等級高。
2.3.5電感式傳感器在自動檢測中的應用
由于電感式傳感只能對金屬起作用，在自動控制的應用可以應用在上例中進行檢測白色的金屬或紅色的塑料，又可以應用在流水生產線上檢測金屬工件是否到位。如圖2.4所示。當工件到位后自動輸出一個開關量信號。用以控制計數器計數或下一個加工步驟等。
2.4電容式傳感器
2.4.1電容式接近開關的基本工作原理
在高頻振蕩型電容式接近開關中，以高頻振蕩器（LC振蕩器）中的電容作為檢測元件，利用被測物體接近該電容時由于電容器的介質發生變化導致電容量C的變化，從而引起振蕩器振幅或頻率的變化，由傳感器的信號調理電路將該變化轉換成開關量輸出，從而達到檢測的目的。電容式接近開關能檢測大部分的物質，如金屬、橡膠等。
2.4.2電容式接近開關的圖形符號
電容式接近開關圖形符號如圖2.5所示。
圖2.6電容式傳感器應用圖2.5電容式接近開關圖形符號
2.4.3電容式傳感器在自動檢測中的應用
由于電容傳感器根據其感應靈敏度可以檢測不同材質的工件。如圖2.6所示，在自動生產線上可以檢測出工件是否金屬或塑料、塑料或瓷器等等，用以控制計數器計數或下一個加工步驟等。
2.5光電式接近開關
光電式傳感器是用光電轉換器件作敏感元件、將光信號轉換為電信號的裝置。光電式傳感器的種類很多，按照其輸出信號的形式，可以分為模擬式、數字式、開關量輸出式。以開關量形式輸出的光電傳感器，即為光電式接近開關。
2.5.1光電式接近開關
利用光電效應制成的傳感器稱為光電式傳感器。光電式傳感器的種類很多，其中輸出形式為開關量的傳感器為光電式接近開關。
（1）光電式接近開關主要由光發射器和光接收器組成。
（2）光發射器用于發射紅外光或可見光。
（3）光接收器用于接收發射器發射的光，并將光信號轉換成電信號以開關量形式輸出。
（4）按照接收器接收光的方式不同，光電式接近開關可以分為對射式、反射式和漫射式三種。光發射器和光接收器也有一體式和分體式兩種。
2.5.2對射式光電接近開關
對射式光電接近開關是指光發射器（光發射器探頭或光源探頭）與光接收器（光接收器探頭）處于相對的位置工作的光電接近開關。其原理和外形如圖2.7、圖2.8所示。
圖2.7對射式接近開關的工作原理
圖2.8對射式接近開關外形圖
2.5.3反射式光電接近開關
反射式光電接近開關的光發射器與光接收器處于同一側位置，且光發射器與光接收器為一體化的結構，在其相對的位置上安置一個反光鏡，光發射器發出的光經反光鏡反射回來后由光接收器接收。其原理和外形如圖2.9所示。
圖2.9反射式光電接近開關的工作原理及其外形圖
2.5.4漫射式（漫反射式）光電接近開關
漫射式光電接近開關是利用光照射到被測物體上后反射回來的光線而工作的，由于物體反射的光線為漫射光，故該種傳感器稱為漫射式光電接近開關。其原理和外形如圖所示。
圖2.10漫射式光電接近開關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到另一處,甚至繞過拐角處。其工作原理是通過內部反射介質傳遞光線。光線通過具有高折射率的光纖材料和低折射率護套內表面,由此形成的光纖在光纖內的反射式傳遞。
光纖由芯部（高折射率）和護套（低折射率）組成。在光纖內,光被不斷來回反射,產生全內反射,因而光能通過曲線路徑。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光電式接近開關的圖形符號如圖2.12所示。
圖2.12光電式接近開關的圖形符號
2.5.7光電傳感器在自動檢測中的應用
（1）對射式光電傳感器應用
用兩個對射式光電傳感器檢測傳送帶的張力，如圖2.13所示。在正常情況下，傳送帶的傳送速度應保持一定的范圍內，即V1和V2的帶速度應為一致。即傳感器A有信號，B沒有信號。如果在某一時刻A和B都有信號，這就表明V2傳送出現問題，這樣會在送入和輸出機構之間出現帶子重疊，這個時候必須減小送入帶速V1。如果在某一時刻A和B都沒有信號，這就表明了V1的送入速度出現問題，這就應相應地增大V1或減小V2的速度進行控制。
圖2.13對射式光電傳感器應用
（2）反射式傳感器應用
使用反射式傳感器來控制大門的開、閉。如果傳感器檢測到可感應的介質工件經過，則有相應的信號輸出，如圖2.14所示。
圖2.14反射式傳感器應用
（3）漫反射式光電傳感器應用
在一個產品分類站上，不同表面特性和不同顏色的產品（介質）要區分開來，這可以用一個漫反射式光電傳感器來檢測。如圖2.15所示。如同時使用三種不同的顏色的產品，白色的金屬、紅色的塑料和黑色的塑料。根據工件顏色反射的的不同可以區分出白色和紅色，以及沒有反射的黑色，如再要區分金屬和塑料則使用電感傳感器就可以了。
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