晶體管接近開關

晶體管接近開關的作用是在接近金屬體時就動作、它在機牀及其它設備中作無接觸、無壓力的行程監測的控制之用。在行程控制、定位控制以及各種安全保護控制等方面有廣泛的應用。

現在應用較多的接近開關，是以晶體管振盪為核心組成的無觸點開關，這種開關是當鐵磁靠近（無須接觸）它的晶體管振盪器的空間磁場時，在鐵磁體內部產生渦流，消耗振盪能量，使振盪減弱，直至最後停止振盪；而當鐵磁體離開後，晶體管振盪器重新恢復振盪，即由振盪器是否振盪反鐵磁擋塊是否接近開關。接近開關具有反應迅速、定位精確、壽命長以及沒有機械碰撞等優點。目前已被應用於行程控制、定位控制以及各種安全保護控制等方面。 　下圖是某種接近開關的電路，它是由lc振盪電路、開關電路及射極輸出器三部分組成。由v1組成振盪器，其中l2、c2組成選頻電路，l1是反饋線圈，l3是輸出線圈，這三線圈繞在同一磁芯上，如圖a所示。 　 　當鐵磁體沒有靠近開關的感應頭時，振盪電路維持振盪，l3上有交流輸出，經二極管vd1整流後使v2獲得足夠偏流而工作於飽和導通狀態，此時uce2≈0,v3截止，射極輸出器無輸出，接在輸出端的繼電器ka不通電。 　當鐵磁體接近感應頭時，鐵磁體感應產渦流，由於渦流的去磁作用，削弱l1與l2之間的耦合，使得反饋量不足以維持振盪，因而振盪器被迫停振，l3上無交流輸出，v2截止，若r7>>r5，此時uce2≈ucc，射極輸出器輸出也接近ucc，使繼電器ka通電動作。圖c是接近開關動合觸點的符號。 　v3採用射極輸出，是為了提高帶負載能力。rf為正反饋電阻，當電路停振時，通過它把v2的集電極電壓反饋一部分到v1的發射極，使發射極電位提高，以保證振盪電路迅速而可靠的停振，而當電路起振時，uce2≈0,無反饋電壓，使振盪電路迅速恢復振盪，使開關的動作更為迅速和準確。

1)振盪線圈不能與線路板斷路，否則使用中會出現恆工作現象（主要是振盪電路停振）； 　2)故障點往往在後級電路或執行電氣（小繼電器）上，而前級電路較少出故障。 　下面介紹幾個維修實例。 　a.有觸點式晶體管接近開關 　故障現象 　有合壓，但計數器有時漏計數。 　分析與檢修 　有兩種可能，即線路中有虛焊的地方或小繼電器有問題。將其拆下後檢查發現，線路板上各引線及各元器件的焊點均良好。通電試機，短時間內用鐵片反覆遮擋接近開關，其通、斷都正常；但一定時間後即出現不正常現象，拿掉鐵片，仍有輸出。而用萬用表直流電壓檔測得小繼電器線圈的兩端無電壓，證明是其內部的觸點發生粘連所致（晃動一下接近開關，即可聽到內部觸點斷開的聲音，同時用電筆測其輸出端已沒有電壓）。因小繼電器是黏結在機盒裏的，可用尖嘴鉗夾住其引腳拔出並更新；有的黏結過牢，可充分利用其內部空間，將新舊2只小繼電器用萬能膠黏結在一起，並將引線轉接到新的小繼電器上。換用新的繼電器後試機，故障排除。 　b.無觸點式晶體管接近開關 　故障1 　晶體管接近開關工作（用電筆測輸出端總有電），雖能“合壓”，但計數器無法計數（因計數器需要開關信號才能計數）。 　分析與檢修 　根據以上總結的兩點經驗打開接近開關後檢查發現，振盪線圈中有2根引線已折斷，根據繪出的原理圖及元件位置圖將其重新焊接復位，通電試機：未用鐵片遮擋，輸出端仍然有220v輸出。説明問題可能出在可控硅電路上。用萬用表直流電壓檔測可得控硅陽、陰兩極間無電壓（屬完全導通後無電壓），測控制極和陰極間也無電壓，説明可控硅是在控制極上無觸發電壓的情況下導通的，極有可能內部已被擊穿。斷電後，用電烙鐵焊下，以萬用表測量電阻，確實是陽、陰兩極已擊穿。換用新的可控硅後試機，未用鐵片遮擋，無輸出；用鐵片遮擋，有輸出。晶體管接近開關恢復正常。 　故障2 　有合壓，但計數器工作一段時間後不計數；關掉後，過一陣兒再開又恢復計數。 　分析與檢修 　開機後能合壓，且開一段時間後計數器才失靈（不計數），多為接近開關中有元件熱穩定性不良（也可能是線路中有接觸不良現象）所致。斷電，拆下接近開關檢查，裏面振盪線圈的引線全都焊接良好。那麼問題就應出在可控硅或其前級控制電路上。通電試機，待其工作一段時間並出現故障後，用萬用表直流電壓檔測得可控硅控制極與陰極間有觸發電壓（可控硅因此而導通），再測其前級bg3管的基極和發射極間電壓，僅為0.06v（導通應為0.7v），不足以使該管導通並給可控硅控制極送去觸發電壓，説明該管的集射極間已經擊穿，屬熱穩定性不良所致（通電加熱後內部漏電流逐步加大至完全導通而失去開關作用）。該管為s9001型小功率管，為減少故障，可改用c2824型中功率管。將新管焊上後試機，故障排除，且以後開很長時間也再未出現過故障。 　有觸點式晶體管接近開關也曾出現恆工作現象，經查也常是給小繼電器提供輸出功率的小功率管擊穿所致。改用中功率管後，問題解決了。 　故障3 　在正常印刷中，計數器不計數。 　分析與檢修 　根據經驗，判斷是晶體管接近開關不能給出正常的開、關信號所致（因計數器本身很少出故障）。斷電，將該接近開關拆下來通電檢測。不用鐵片遮擋，用萬用表交流電壓檔測其有180v電壓輸出，正常應為0v；用鐵片遮擋，則有正常220v電壓輸出。這説明兩個問題：①該開關控制電路是好的，否則用不用鐵片遮擋其輸出值會一樣；②可判斷問題在於主電路有漏電現象。斷電，打開該接近開關檢查，其內部所有連線點及各元件管腳的焊點均良好。焊下認為容易損壞的可控硅，用萬用表電阻檔測其3個引腳相互間的阻值均正常，將其重新焊好；再焊下與可控硅並聯的整流電路的4個二極管，用萬用表電阻檔分別測它們的正、反向電阻均正常，且用 rx10k檔（內存9v電池）測它們的反向電阻也均無窮大，並沒有發現問題。為了減少焊上去試機不行又拆下來檢修的麻煩，決定再分別對這4支二極管通以工作電壓（220v）進行檢測，方法是：先找1支好的二極管，再將待測的4支二極管分別與之反向串接,在其一端通入220v電壓的火線，然後用萬用表交流電壓檔測其另一端與零電位之間有無電壓輸出，也即有無漏電，來證明其是否合格。經逐個檢測後，查出確有2個二極管有程度不同的漏電反應（用萬用表測，有電壓輸出）。經換用新的並經上述方法檢測的二極管後試機，故障排除。此方法還可用於對一般整流二極管、可控硅和橋堆等的耐壓試驗，可有效防止將次品焊接到電路中去而造成檢修麻煩。