4电涡流传感器摘要.ppt

接近开关与机械行程开关的比较 1）非接触检测，不影响被测物的运行工况。 2）定位准确度高。 3）不产生机械磨损和疲劳损伤，耐腐蚀，动作频率高，工作寿命长。 4）响应快，约几毫秒至十几毫秒。 5）采用全密封结构，防潮、防尘性能较好，工作可靠性强。 6）无触点、无火花、无噪声，可适用于要求防爆的场合（防爆型）。 7）易于与计算机或PLC等接口。 8）体积小，安装、调整方便 9）缺点是“触点”容量较小，输出短路时易烧毁。 接近开关的主要性能指标 额定动作距离、复位距离、工作距离、动作滞差、重复定位精度（重复性）、动作频率等。 接近开关的主要性能指标 （1）动作距离：当被测物由正面靠近接近开关的感应面时，使接近开关动作（输出状态变为有效状态）的距离δmin（mm） 。 （2）复位距离：当被测物由正面离开接近开关的感应面，接近开关转为复位时，被测物离开感应面的距离δmax。 （3）动作滞差 ：复位距离与动作距离之差。动作滞差越大，对抗被测物抖动等造成的机械振动干扰的能力就强，但动作准确度就越差。 接近开关的主要性能指标（续） （4）额定工作距离：额定工作距离指接近开关在实际使用中被设定的安装距离。在此距离内，接近开关不应受温度变化、电源波动等外界干扰而产生误动作。额定工作距离应小于动作距离，但是若设置得太小，有可能无法复位。实际应用中，考虑到各方面环境因素干扰的影响，较为可靠的额定工作距离约为动作距离的75%。 接近开关的主要性能指标（续） （5）重复定位准确度(重复性)：表征多次测量的最大动作距离平均值。其数值的离散性的大小一般为最大动作距离的1%～5%。离散性越小，重复定位准确度越高。 （6）动作频率：每秒连续不断地进入接近开关的动作距离后又离开的被测物个数或次数称为动作频率。若接近开关的动作频率太低而被测物又运动得太快时，接近开关就来不及响应物体的运动状态，有可能造成漏检。 电涡流接近开关的工作原理 电涡流接近开关由LC高频振荡器和放大调理等电路组成，金属物体在接近辨头时，表面产生涡流。这个涡流反作用于接近开关，使接近开关振荡频率或振荡幅度发生变化，由内部电路处理后，输出对应的开关量，由此识别出有无金属物体接近，进而控制外电路的通或断。电涡流接近开关所能检测的物体必须是导电性能良好的金属物体。 调幅式电涡流接近开关原理框图 调幅式检测电路：以输出高频信号的幅度来反映电涡流探头与被测金属导体之间的关系。 当被测金属与接近开关探头的距离小于设定值时，振荡电路停振。 接近开关的术语解释 标准检测体：可与现场被检金属作比较的标准金属检测体。标准检测体通常为正方形的A3钢，厚度为1mm，所采用的边长是接近开关检测面直径的2.5倍。 感辩头的直径应当小于被测体直径的1/4 不同材料的金属检测物对电涡流接近开关动作距离的影响（以Fe为参考金属） 对于非磁性材料，被测体的电导率越高，则灵敏度越高；被测体是磁性材料时，其磁导率将影响电涡流线圈的感抗，其磁滞损耗还将影响电涡流线圈的Q值。磁滞损耗大时，其灵敏度通常较高。 接近开关的安装方式 齐平式安装 非齐平式安装 三线制NPN常开型接近开关举例 OUT端与GND端的压降Uces约为0.3V，流过KA的电流IKA=(VCC-0. 3)/RKA。若IKA大于KA的额定吸合电流，则KA能够可靠吸合。 a）三线制接近开关原理框图 b）NPN、OC门常开输出电路 c）NPN型接近开关的特性 例：求NPN常开型接近开关的最大负载 设某一接近开关的最大阻性输出电流IKA=300mA，工作电压VCC=24V，求:最小负载电阻（最大负载） Rmin 。 解：Rmin=(VCC-0. 3)/IKA=(24-0.3)V/0.3A=79Ω。若负载为感性，应大于此值的一倍,工作电流减为50%以下,且应在感性负载两端并联续流二极管，反向接法，见下图。 灌电流 NPN常开型接近开关的施密特特性 当被测物体未靠近接近开关时，UB=0，OC门的基极电流IB=0，OC门截止，OUT端为高阻态（接入负载后为接近电源电压的高电平）；当被测体逐渐靠近，到达动作距离δmin时，OC门的输出端对地导通，OUT端对地为低电平（约0.3V）。 当被测物体逐渐远离 接近开关,到达复位距离 δmax时,OC门再次截止, KA失电。Δδ为接近 开关的动作滞差 （也称为“回差”）。 NPN常开型接近开关的施密特特性举例 当金属工件从远处逐渐向接近开关靠近，到达δmin位置（5mm）时，开关动作，输出低电平。要想让它翻转回到高电平，则需要让工件倒退Δδ的距离，即：大于δmax的位置，7mm。Δδ大大超过抖动造成的倒退量，所以接近开关一旦动作，微小的干