接近開關

接近開關是一種無需與運動部件進行機械直接接觸而可以操作的位置開關，當物體接近開關的感應面到動作距離時，不需要機械接觸及施加任何壓力即可使開關動作，從而驅動直流電器或給計算機（plc)裝置提供控制指令。接近開關是種開關型傳感器（即無觸點開關），它既有行程開關、微動開關的特性，同時具有傳感性能，且動作可靠，性能穩定，頻率響應快，應用壽命長，抗干擾能力強等、並具有防水、防震、耐腐蝕等特點。產品有電感式、電容式、霍爾式、交、直流型。

接近開關又稱無觸點接近開關，是理想的電子開關量傳感器。當金屬檢測體接近開關的感應區域，開關就能無接觸，無壓力、無火花、迅速發出電氣指令，準確反應出運動機構的位置和行程，即使用於一般的行程控制，其定位精度、操作頻率、使用壽命、安裝調整的方便性和對惡劣環境的適用能力，是一般機械式行程開關所不能相比的。它廣泛地應用於機牀、冶金、化工、輕紡和印刷等行業。在自動控制系統中可作為限位、計數、定位控制和自動保護環節等 ^[1]  。

在各類開關中，有一種對接近它物件有“感知”能力的元件——位移傳感器。利用位移傳感器對接近物體的敏感特性達到控制開關通或斷的目的，這就是接近開關。

當有物體移向接近開關，並接近到一定距離時，位移傳感器才有“感知”，開關才會動作。通常把這個距離叫“檢出距離”。但不同的接近開關檢出距離也不同。

有時被檢測驗物體是按一定的時間間隔，一個接一個地移向接近開關，又一個一個地離開，這樣不斷地重複。不同的接近開關，對檢測對象的響應能力是不同的。這種響應特性被稱為“響應頻率”。

因為位移傳感器可以根據不同的原理和不同的方法做成，而不同的位移傳感器對物體的“感知”方法也不同，所以常見的接近開關有以下幾種：

這種開關不需要電源，通過磁力感應控制開關的閉合狀態。當磁 或者鐵質觸發器靠近開關磁場時，和開關內部磁力作用控制閉合。特點：不需要電源，非接觸式，免維護，環保。

這種開關有時也叫電感式接近開關。它是利用導電物體在接近這個能產生電磁場接近開關時，使物體內部產生渦流。這個渦流反作用到接近開關，使開關內部電路參數發生變化，由此識別出有無導電物體移近，進而控制開關的通或斷。這種接近開關所能檢測的物體必須是導電體。

1.原理：由電感線圈和電容及晶體管組成振盪器，併產生一個交變磁場，當有金屬物體接近這一磁場時就會在金屬物體內產生渦流，從而導致振盪停止，這種變化被後極放大處理後轉換成晶體管開關信號輸出。

2.特點：A、抗干擾性能好，開關頻率高，大於200 Hz B、只能感應金屬。

3.應用在各種機械設備上做位置檢測、計數信號拾取等。

這種開關的測量通常是構成電容器的一個極板，而另一個極板是開關的外殼。這個外殼在測量過程中通常是接地或與設備的機殼相連接。當有物體移向接近開關時，不論它是否為導體，由於它的接近，總要使電容的介電常數發生變化，從而使電容量發生變化，使得和測量頭相連的電路狀態也隨之發生變化，由此便可控制開關的接通或斷開。這種接近開關檢測的對象，不限於導體，可以絕緣的液體或粉狀物等。

霍爾元件是一種磁敏元件。利用霍爾元件做成的開關，叫做霍爾開關。當磁性物件移近霍爾開關時，開關檢測面上的霍爾元件因產生霍爾效應而使開關內部電路狀態發生變化，由此識別附近有磁性物體存在，進而控制開關的通或斷。這種接近開關的檢測對象必須是磁性物體。

利用光電效應做成的開關叫光電開關。將發光器件與光電器件按一定方向裝在同一個檢測頭內。當有反光面（被檢測物體）接近時，光電器件接收到反射光後便在信號輸出，由此便可“感知”有物體接近。

當觀察者或系統對波源的距離發生改變時，接近到的波的頻率會發生偏移，這種現象稱為多普勒效應。聲納和雷達就是利用這個效應的原理製成的。利用多普勒效應可製成超聲波接近開關、微波接近開關等。當有物體移近時，接近開關接收到的反射信號會產生多普勒頻移，由此可以識別出有無物體接近 ^[1]  。

1.檢驗距離

檢測電梯、升降設備的停止、起動、通過位置；檢測車輛的位置，防止兩物體相撞檢測；檢測工作機械的設定位置，移動機器或部件的極限位置；檢測迴轉體的停止位置，閥門的開或關位置。

2.尺寸控制

金屬板衝剪的尺寸控制裝置；自動選擇、鑑別金屬件長度；檢測自動裝卸時堆物高度；檢測物品的長、寬、高和體積。

3.檢測物體存在有否

檢測生產包裝線上有無產品包裝箱；檢測有無產品零件。

4.轉速與速度控制

控制傳送帶的速度；控制旋轉機械的轉速；與各種脈衝發生器一起控制轉速和轉數。

5.計數及控制

檢測生產線上流過的產品數；高速旋轉軸或盤的轉數計量；零部件計數。

6.檢測異常

檢測瓶蓋有無；產品合格與不合格判斷；檢測包裝盒內的金屬製品缺乏與否；區分金屬與非金屬零件；產品有無標牌檢測；起重機危險區報警；安全扶梯自動啓停。

7.計量控制

產品或零件的自動計量；檢測計量器、儀表的指針範圍而控制數或流量；檢測浮標控制測面高度，流量；檢測不鏽鋼桶中的鐵浮標；儀表量程上限或下限的控制；流量控制，水平面控制。

8.識別對象

根據載體上的碼識別是與非。

9.信息傳送

ASI（總線）連接設備上各個位置上的傳感器在生產線（50-100米）中的數據往返傳送等。

接近開關按其外型形狀可分為圓柱型、方型、溝型、穿孔（貫通）型和分離型。圓柱型比方型安裝方便，但其檢測特性相同，溝型的檢測部位是在槽內側，用於檢測通過槽內的物體，貫通型在我國很少生產，而日本則應用較為普遍，可用於小螺釘或滾珠之類的小零件和浮標組裝成水位檢測裝置等。

1）接近開關有兩線制和三線制之區別，三線制接近開關又分為NPN型和PNP型，它們的接線是不同的。

2）兩線制接近開關的接線比較簡單，接近開關與負載串聯後接到電源即可。

3）三線制接近開關的接線：紅（棕）線接電源正端；藍線接電源0V端；黃（黑）線為信號，應接負載。負載的另一端是這樣接的：對於NPN型接近開關，應接到電源正端；對於PNP型接近開關，則應接到電源0V端。

4）接近開關的負載可以是信號燈、繼電器線圈或可編程控制器PLC的數字量輸入模塊。

5）需要特別注意接到PLC數字輸入模塊的三線制接近開關的型式選擇。PLC數字量輸入模塊一般可分為兩類：一類的公共輸入端為電源負極，電流從輸入模塊流出，此時，一定要選用NPN型接近開關；另一類的公共輸入端為電源正極，電流流入輸入模塊，此時，一定要選用PNP型接近開關。千萬不要選錯了。

6）兩線制接近開關受工作條件的限制，導通時開關本身產生一定壓降，截止時又有一定的剩餘電流流過，選用時應予考慮。三線制接近開關雖多了一根線，但不受剩餘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的“常開”和“常閉”信號同時引出，或增加其它功能，此種情況，請按產品説明書具體接線。

光電開關那個二極管是發光二極管，輸出則是光敏三極管，C就是集電極，E則是發射極。

一般三極管作開關使用時，通常都用集電極作輸出端。

一般接法：二極管為輸入端，E接地，C接負載，負載的另一端需要接正電源。這種接法適用範圍比較廣。

特殊接法：二極管為輸入端，C接電源正，E接負載，負載的另一端需要接地。這種接法只適用於負載等效電阻很小的時候（幾十歐姆以內），如果負載等效電阻比較大，可能會引起開關三極管工作點不正常，導致開關工作不可靠 ^[1]  。

接近開關在航空、航天技術以及工業生產中都有廣泛的應用。在日常生活中，如賓館、飯店、車庫的自動門，自動熱風機上都有應用。在安全防盜方面，如資料檔案、財會、金融、博物館、金庫等重地，通常都裝有由各種接近開關組成的防盜裝置。在測量技術中，如長度，位置的測量；在控制技術中，如位移、速度、加速度的測量和控制，也都使用着大量的接近開關。

在一般的工業生產場所，通常都選用渦流式接近開關和電容式接近開關。因為這兩種接近開關對環境的要求條件較低。

當被測對象是導電物體或可以固定在一塊金屬物上的物體時，一般都選用渦流式接近開關，因為它的響應頻率高、抗環境干擾性能好、應用範圍廣、價格較低。

若所測對象是非金屬（或金屬）、液位高度、粉狀物高度、塑料、煙草等。則應選用電容式接近開關。這種開關的響應頻率低，但穩定性好。安裝時應考慮環境因素的影響。

若被測物為導磁材料或者為了區別和它在一同運動的物體而把磁鋼埋在被測物體內時，應選用霍爾接近開關，它的價格最低。

在環境條件比較好、無粉塵污染的場合，可採用光電接近開關。光電接近開關工作時對被測對象幾乎無任何影響。因此，在要求較高的傳真機上，在煙草機械上都被廣泛地使用。

在防盜系統中，自動門通常使用熱釋電接近開關、超聲波接近開關、微波接近開關。有時為了提高識別的可靠性，上述幾種接近開關往往被複合使用。

無論選用哪種接近開關，都應注意對工作電壓、負載電流、響應頻率、檢測距離等各項指標的要求 ^[1]  。