接近开关原理.doc

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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流接近开关原理.精品文档.果到现在还不能搞清的话，可以使用OMRON的PLC。NPN和PNP都可以接OMRON PLC。 我对NPN和PNP的认识 PNP与NPN型传感器其实就是利用三极管的饱和和截止，输出两种状态，属于开关型传感器。但输出信号(提供:信号转发器产品)是截然相反的，即高电平和低电平。PNP输出是低电平0，NPN输出的是高电平1。 PNP与NPN型传感器（开关型）分为六类： 1、NPN-NO（常开型） 2、NPN-NC（常闭型） 3、NPN-NC+NO（常开、常闭共有型） 4、PNP-NO（常开型） 5、PNP-NC（常闭型） 6

2、、PNP-NC+NO（常开、常闭共有型） PNP与NPN型传感器一般有三条引出线，即电源(提供产品:报警主机电源)线VCC、0V线，out信号输出线。 1、NPN类 NPN是指当有信号触发时，信号输出线out和电源线VCC连接，相当于输出高电平的电源线。 对于NPN-NO型，在没有信号触发时，输出线是悬空的，就是VCC电源线和out线断开。有信号触发时，发出与VCC电源线相同的电压，也就是out线和电源线VCC连接，输出高电平VCC。 对于NPN-NC型，在没有信号触发时，发出与VCC电源线相同的电压，也就是out线和电源线VCC连接，输出高电平VCC。当有信号触发后，输出线是悬空的，就是VC

3、C电源线和out线断开。 对于NPN-NC+NO型，其实就是多出一个输出线OUT，根据需要取舍。 2、PNP类 PNP是指当有信号触发时，信号输出线out和0v线连接，相当于输出低电平，ov。 对于PNP-NO型，在没有信号触发时，输出线是悬空的，就是0v线和out线断开。有信号触发时，发出与OV相同的电压，也就是out线和0V线连接，输出输出低电平OV。 对于PNP-NC型，在没有信号触发时，发出与0V线相同的电压，也就是out线和0V线连接，输出低电平0V。当有信号触发后，输出线是悬空的，就是0V线和当输出电流适合时PNP、NPN可用于任何PLC 其实无论对于PNP或NPN输出的传感器，只

4、要输出电流能得到PLC的要求，都可以用于任何型号的PLC机，这在于程序员如何编程而已，下面以FX-1S系列PLC来举个例子 1、FX1S要求为低电平有效。当使用N型输出传感器时，可将程序检测设为上升脉冲触发。当传感器到位时，即可正常检测并实现相应指令。 2、当选用P型时，即有输出时为高电平，此时，只要传感器输出电流能达到PLC机要求的4MA，只需将程序检测改为下升脉冲触发，当传感器输出信号时，相当于0V24V突变，即为一个下降脉冲，此时PLC也可正常检测并实现相应指令。所实，实际上在选用传感器时，我们应该考虑的是PLC输入端子的输入电流是多少。（西门子的一般为2MA左右，而三菱FX系列为7MA

5、左右，只要传感器拉电流或灌电流适合要求，无论是P型或N型传感器都可使用。 同意说法！ 注意输入点耐压值，有1020MA的电流点亮内部光藕就行。 三菱FX是内部电路板上光藕共阳接法，所以只能用NPN型 西门子或台达等PLC的COM端是悬空的可以自行选择共阳还是共阴接法，即根据选择决定类型，共阳接法只能用NPN，共阴接法只能用PNP,但是PLC输入有多组COM端的，可以每组有共阳，共阴的区别来通吃。 光电开关(光电传感器)是光电接近开关的简称,它是利用被检测物对光束的遮挡或反射,由同步回路选通电路,从而检测物体有无的。 一、传感器的定义 信息处理技术取得的进展以及微处理器和计算机技术的高速发展，都

6、需要在传感器的开发方面有相应的进展。微处理器现在已经在测量和控制系统中得到了广泛的应用。随着这些系统能力的增强，作为信息采集系统的前端单元，传感器的作用越来越重要。传感器已成为自动化系统和机器人技术中的关键部件，作为系统中的一个结构组成，其重要性变得越来越明显。 最广义地来说，传感器是一种能把物理量或化学量转变成便于利用的电信号的器件。国际电工委员会(IEC:International Electrotechnical Committee)的定义为：“传感器是测量系统中的一种前置部件，它将输入变量转换成可供测量的信号”。按照Gopel等的说法是：“传感器是包括承载体和电路连接的敏感元件”，而“

7、传感器系统则是组合有某种信息处理(模拟或数字)能力的传感器”。传感器是传感器系统的一个组成部分，它是被测量信号输入的第一道关口。 将所感知的某种物理、化学、生物等信息转换成便于检测、处理的信息并具有独立功能的器件或组合件。通常由敏感元件和处理电路两部分组成。前者执行传感功能，后者对敏感元件输出的信息进行放大、传输等处理。传感器根据不同功能可分为温度(推荐:温度报警器厂家)传感器、光传感器、压力传感器、磁传感器、气体传感器、湿度传感器、射线传感器等。传感器应用广泛，对实现生产自动化、保护环境、节省能源、防灾报警、医疗保健、交通运输等方面有极其重要的作用。除进一步提高灵敏度、分辨率、稳定性、可靠性

8、，发展高灵敏度、高精度、高重复性、高响应速率、长寿命、耐恶劣环境等性能外，集成化(与放大器、模数转换器等集成在一起)、多功能化(同时检测几个物理量)和智能化(与微型计算机结合随时给出误差并随时修正)将是传感器发展的重要方向。 传感器的分类 可以用不同的观点对传感器进行分类：它们的转换原理(传感器工作的基本物理或化学效应)；它们的用途；它们的输出信号类型以及制作它们的材料和工艺等。 根据传感器工作原理，可分为物理传感器和化学传感器二大类 传感器工作原理的分类物理传感器应用的是物理效应，诸如压电效应，磁致伸缩现象，离化、极化、热电、光电、磁电等效应。被测信号量的微小变化都将转换成电信号。 化学传感

9、器包括那些以化学吸附、电化学反应等现象为因果关系的传感器，被测信号量的微小变化也将转换成电信号。 有些传感器既不能划分到物理类，也不能划分为化学类。大多数传感器是以物理原理为基础运作的。化学传感器技术问题较多，例如可靠性问题，规模生产的可能性，价格问题等，解决了这类难题，化学传感器的应用将会有巨大增长。 常见传感器的应用领域和工作原理列于表1.1。 按照其用途，传感器可分类为： 压力敏和力敏传感器 位置传感器 液面传感器 能耗传感器 速度传感器 热敏传感器 加速度传感器 射线辐射传感器 振动传感器 湿敏传感器 磁敏传感器 气敏传感器 真空度传感器 生物传感器等。 以其输出信号为标准可将传感器分

10、为： 模拟传感器将被测量的非电学量转换成模拟电信号。 数字传感器将被测量的非电学量转换成数字输出信号(包括直接和间接转换)。 膺数字传感器将被测量的信号量转换成频率信号或短周期信号的输出(包括直接或间接转换)。 开关传感器当一个被测量的信号达到某个特定的阈值时，传感器相应地输出一个设定的低电平或高电平信号。 在外界因素的作用下，所有材料都会作出相应的、具有特征性的反应。它们中的那些对外界作用最敏感的材料，即那些具有功能特性的材料，被用来制作传感器的敏感元件。从所应用的材料观点出发可将传感器分成下列几类： (1)按照其所用材料的类别分 金属 聚合物 陶瓷 混合物 (2)按材料的物理性质分 导体

11、绝缘体 半导体 磁性材料 (3)按材料的晶体结构分 单晶 多晶 非晶材料 与采用新材料紧密相关的传感器开发工作，可以归纳为下述三个方向： (1)在已知的材料中探索新的现象、效应和反应，然后使它们能在传感器技术中得到实际使用。 (2)探索新的材料，应用那些已知的现象、效应和反应来改进传感器技术。 (3)在研究新型材料的基础上探索新现象、新效应和反应，并在传感器技术中加以具体实施。 现代传感器制造业的进展取决于用于传感器技术的新材料和敏感元件的开发强度。传感器开发的基本趋势是和半导体以及介质材料的应用密切关联的。表1.2中给出了一些可用于传感器技术的、能够转换能量形式的材料。 按照其制造工艺，可以

12、将传感器区分为： 集成传感器薄膜传感器厚膜传感器陶瓷传感器 集成传感器是用标准的生产硅基半导体集成电路的工艺技术制造的。通常还将用于初步处理被测信号的部分电路也集成在同一芯片上。 薄膜传感器则是通过沉积在介质衬底(基板)上的，相应敏感材料的薄膜形成的。使用混合工艺时，同样可将部分电路制造在此基板上。 厚膜传感器是利用相应材料的浆料，涂覆在陶瓷基片上制成的，基片通常是Al2O3制成的，然后进行热处理，使厚膜成形。 陶瓷传感器采用标准的陶瓷工艺或其某种变种工艺(溶胶-凝胶等)生产。 完成适当的预备性操作之后，已成形的元件在高温中进行烧结。厚膜和陶瓷传感器这二种工艺之间有许多共同特性，在某些方面，可

13、以认为厚膜工艺是陶瓷工艺的一种变型。 每种工艺技术都有自已的优点和不足。由于研究、开发和生产所需的资本投入较低，以及传感器参数的高稳定性等原因，采用陶瓷和厚膜传感器比较合理。 传感器系统的原则框图示于图1-1，进入传感器的信号幅度是很小的，而且混杂有干扰信号和噪声。为了方便随后的处理过程，首先要将信号整形成具有最佳特性的波形，有时还需要将信号线性化，该工作是由放大器、滤波器以及其他一些模拟电路完成的。在某些情况下，这些电路的一部分是和传感器部件直接相邻的。成形后的信号随后转换成数字信号，并输入到微处理器。 德国和俄罗斯学者认为传感器应是由二部分组成的，即直接感知被测量信号的敏感元件部分和初始处

14、理信号的电路部分。按这种理解，传感器还包含了信号成形器的电路部分。 传感器系统的性能主要取决于传感器，传感器把某种形式的能量转换成另一种形式的能量。有两类传感器：有源的和无源的。有源传感器能将一种能量形式直接转变成另一种，不需要外接的能源或激励源(参阅图1-2(a)。 有源(a)和无源(b)传感器的信号流程 无源传感器不能直接转换能量形式，但它能控制从另一输入端输入的能量或激励能 传感器承担将某个对象或过程的特定特性转换成数量的工作。其“对象”可以是固体、液体或气体，而它们的状态可以是静态的，也可以是动态(即过程)的。对象特性被转换量化后可以通过多种方式检测。对象的特性可以是物理性质的，也可以

15、是化学性质的。按照其工作原理，传感器将对象特性或状态参数转换成可测定的电学量，然后将此电信号分离出来，送入传感器系统加以评测或标示。 各种物理效应和工作机理被用于制作不同功能的传感器。传感器可以直接接触被测量对象，也可以不接触。用于传感器的工作机制和效应类型不断增加，其包含的处理过程日益完善。 常将传感器的功能与人类5大感觉器官相比拟： 光敏传感器视觉 声敏传感器听觉 气敏传感器嗅觉 化学传感器味觉 压敏、温敏、流体传感器触觉 与当代的传感器相比，人类的感觉能力好得多，但也有一些传感器比人的感觉功能优越，例如人类没有能力感知紫外或红外线辐射，感觉不到电磁场、无色无味的气体等。 对传感器设定了许

16、多技术要求，有一些是对所有类型传感器都适用的，也有只对特定类型传感器适用的特殊要求。针对传感器的工作原理和结构在不同场合均需要的基本要求是： 高灵敏度 抗干扰的稳定性(对噪声不敏感) 线性 容易调节(校准简易) 高精度 高可靠性 无迟滞性 工作寿命长(耐用性) 可重复性 抗老化 高响应速率 抗环境影响(热、振动、酸、碱、空气、水、尘埃)的能力 选择性 安全性(传感器应是无污染的) 互换性 低成本 宽测量范围 小尺寸、重量轻和高强度 宽工作温度范围 电感式接近开关：又称无触点接近开关，是理想的电子开关量传感器。当金属检测体接近开关的感应区域，开关就能无接触，无压力、无火花、迅速发出电气指令，准确

17、反应出运动机构的位置和行程，即使用于一般的行程控制，其定位精度、操作频率、使用寿命、安装调整的方便性和对恶劣环境的适用能力，是一般机械式行程开关所不能相比的。 电感式模拟量传感器：又名线性位移传感器，与普通电感式接近开关工作原理相同，当金属检测物接近检测面时，没有固定的开关点，而是输出电流随着距离的缩短成正比地降低，经线性处理后被被内部信号放大器放大后输出。 自拟制速度传感器：简称速度传感器，适用于皮带输送、吊桶提升、螺旋推进、研磨机、破碎机、泵、离心干火机、搅拌机监测打滑、皮带断裂、动轴剪切和过载等。传感器输出一个电信号经比较器处理，而被测物体的运动也产生一个振荡频率进入比较器，当被测物体的

18、振荡频率小于速度开关设定频率时开关为打开状态；当被测物体的振荡频率大于速度开关设定频率时开关为闭合状态。 本安型接近开关：又称NAMUR开关或安全开关，由电感振荡器和解调器组成，它能将金属检测物与传感器的位移转化成电流信号的变化,允许安装在有爆炸危险的环境中,通常与相应的开关放大器一起使用。 霍尔传感器：适用于气动、液动、气缸和活塞泵的位置测定亦可作限位开关用。当磁性目标接近时，产生霍尔效应，经放大，输出开关信号。与电感式传感器比较有以下优点，能安装在金属中，可并排紧密安装，可穿过金属进行检测。缺点是：距离受磁场强度的影响及检测体接近方向的影响。 电容式接近开关：电容接近开关的感应面由两同轴金

19、属电极构成，电极A和电极B连接在高频振荡器的反馈回路中，该高频振荡器无物体经过时不感应，当测试物体接近传感器表面时，它就进入由这两个电极构成的电场，引起A、B之间的耦合电容增加，电路开始振荡，每一振荡的振幅均由数据分析电路测得，并形成开关信号。 磁感式接近开关：适用于气动、液动、气缸和活塞泵的位置测定亦可作限位开关用。当磁性目标接近时，舌簧闭合经放大输出开关信号。 非磁性金属感应开关：由振荡器、放大器组成，当非磁性金属（如：铜、铝、锡、金、银等）靠近检测面时，引起振荡频率的变化，经差频后产生一个信号，经放大，转换成二进制开关信号，起到开关作用，而对磁性金属（如：铁、钢等）则不起作用，可以在铁金

20、属中埋入式安装。 红外线光电开关：是由发射器、接收器和检测电路三部分组成，它利用被检测物体对红外光束的遮光或反射来检出物体的有或无，光电传感器检测不局限于金属，对其他物体均可检测，而且检测距离是接近开关不能相比的。 电子凸轮控制器：作为控制和监视工作过程的器件，广泛运用于钢铁、冶金、机械、轻工、矿山等行业中的压力机、焊接机、自动流水线、包装机械、运输机械、起重机械、矿山机械、轧钢机械和钢板机械（轧钢机、推钢机、升降机、拉钢机、飞剪机等）中，是现代工业自动化检测、控制必不可少的配套设备。 皮带机保护装置：皮带运输机的电气保护和控制装置主要有：双向拉绳开关、两级跑偏开关、皮带打滑检测、皮带防撕裂检测、料流检测、堵料检测等，我厂生产的皮带机保护装置广泛用于发电、冶金、水泥、焦化、矿山、化工、码头等行业的皮带输送设备上。 冷热金属检测器：主要用于冶金工业生产流水线现场，通过对工件运动位置的到位检测，输出一控制开关信号（接点或电平信号）从而起到自动控制开关作用。 光电开关反射板：配套于镜面反射(又称回归反射)式光电开关，根据不同的安装方式选择不同的反射板