接近传感器原理:何谓接近传感器|传感器基础教科书 基于原理解说工厂的传感器|基恩士

2021/11/03 00:35 · 传感器知识资讯 ·  · 接近传感器原理:何谓接近传感器|传感器基础教科书 基于原理解说工厂的传感器|基恩士已关闭评论
摘要:

接近传感器原理:何谓接近传感器|传感器基础教科书基于原理解说工厂的传感器|基恩士一般,高频振荡型接近传感器的特性为,如果靠近非磁性金属,则高频振荡的频率也会发生变化。铝接近传感器采用了可检测振荡频率变化的原理。磁性体和非磁

接近传感器原理:何谓接近传感器|传感器基础教科书 基于原理解说工厂的传感器|基恩士

一般,高频振荡型接近传感器的特性为,如果靠近非磁性金属,则高频振荡的频率也会发生变化。铝接近传感器采用了可检测振荡频率变化的原理。

磁性体和非磁性体 请事先掌握易于吸附在磁铁上的对象为磁性体,而不易吸附在磁铁上的对象则为非磁性体。

磁性

通用型的检测距离

铝检测型的检测距离

代表性金属
铁/ SUS440
SUS304 *
铝/ 黄铜/ 铜

磁性

通用型的检测距离

铝检测型的检测距离

代表性金属
铁/ SUS440
SUS304 *
铝/ 黄铜/ 铜

* SUS304 为中间性质。
接近传感器原理:何谓接近传感器|传感器基础教科书 基于原理解说工厂的传感器|基恩士  第1张

接近传感器原理:接近传感器工作原理

接近传感器又称无触点接近传感器,是理想的电子开关量传感器。当金属检测体接近传感器的感应区域,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。它广泛地应用于机床、冶金、化工、轻纺和印刷等行业。在自动控制系统中可作为限位、计数、定位控制和自动保护环节。接近传感器具有使用寿命长、工作可靠、重复定位精度高、无机械磨损、无火花、无噪音、抗振能力强等特点。因此到目前为止,接近传感器的应用范围日益广泛,其自身的发展和创新的速度也是极其迅速。
接近传感器一种无需与运动部件进行机械直接接触而可以操作的位置开关,当物体接近开关的感应面到动作距离时,不需要机械接触及施加任何压力即可使开关动作,从而驱动直流电器或给计算机(plc)装置提供控制指令。接近开关是种开关型传感器(即无触点开关),它既有行程开关、微动开关的特性,同时具有传感性能,且动作可靠,性能稳定,频率响应快,应用寿命长,抗干扰能力强等、并具有防水、防震、耐腐蚀等特点。产品有电感式、电容式、霍尔式、交、直流型。

工作原理:
接近传感器的基本工作原理是将来自光源的光经过接近送入调制器,使待测参数与进入调制区的光相互作用后,导致光的光学性质(如光的强度、波长、频率、相位、偏振态等)发生变化,称为被调制的信号光,再利用被测量对光的传输特性施加的影响,完成检测。
(1)功能型——利用接近本身的某种敏感特性或功能制成
(2)传光型——接近仅仅起传输光的作用,它在接近端面或中间加装其它敏感元件感受被测量的变化。
在各类开关中,有一种对接近它物件有“感知”能力的元件——位移传感器。利用位移传感器对接近物体的敏感特性达到控制开关通或断的目的,这就是接近开关。
当有物体移向接近开关,并接近到一定距离时,位移传感器才有“感知”,开关才会动作。通常把这个距离叫“检出距离”。但不同的接近开关检出距离也不同。
有时被检测验物体是按一定的时间间隔,一个接一个地移向接近开关,又一个一个地离开,这样不断地重复。不同的接近开关,对检测对象的响应能力是不同的。这种响应特性被称为“响应频率”。

特点:
1.灵敏度较高;
2.几何形状具有多方面的适应性,可以制成任意形状的接近传感器;
3.可以制造传感各种不同物理信息(声、磁、温度、旋转等)的器件;
4.可以用于高压、电气噪声、高温、腐蚀、或其它的恶劣环境;
5.具有与接近遥测技术的内在相容性。

接近传感器原理:接近传感器的主要功能以及应用原理解析

描述
接近传感器具有使用寿命长、工作可靠、重复定位精度高、无机械磨损、无火花、无噪音、抗振能力强等特点。在自动控制系统中可作为限位、计数、定位控制和自动保护环节。 被广泛地应用于机床、冶金、化工、轻纺和印刷等行业。
在讲述接近传感器的应用之前,我们先来了解一下,它所具备的一些主要功能: 1、检验距离检测电梯、升降设备的停止、起动、通过位置;检测车辆的位置,防止两物体相撞检测;检测工作机械的设定位置,移动机器或部件的极限位置;检测回转体的停止位置,阀门的开或关位置;检测气缸或液压缸内的活塞移动位置。 2、尺寸控制金属板冲剪的尺寸控制装置;自动选择、鉴别金属件长度;检测自动装卸时堆物高度;检测物品的长、宽、高和体积。 3、检测物体存在有否检测生产包装线上有无产品包装箱;检测有无产品零件。 4、转速与速度控制控制传送带的速度;控制旋转机械的转速;与各种脉冲发生器一起控制转速和转数。 5、计数及控制检测生产线上流过的产品数;高速旋转轴或盘的转数计量;零部件计数。 6、检测异常检测瓶盖有无;产品合格与不合格判断;检测包装盒内的金属制品缺乏与否;区分金属与非金属零件;产品有无标牌检测;起重机危险区报警;安全扶梯自动启停。 7、计量控制产品或零件的自动计量;检测计量器、仪表的指针范围而控制数或流量;检测浮标控制测面高度,流量;检测不锈钢桶中的铁浮标;仪表量程上限或下限的控制;流量控制,水平面控制。 8、识别对象根据载体上的码识别是与非。
9、信息传送ASI(总线)连接设备上各个位置上的传感器在生产线(50-100米)中的数据往返传送等。 目前,接近传感器在航空航天、工业生产、交通运输、消费电子等各行各业的领域中都有广泛的应用,下面介绍几种典型的应用场景,以便能为你在接近传感器的应用设计中打开一些思路。 人体接近传感器在ATM取款机监控中的应用人体接近传感器是一种用于检测人体接近的控制器件, 可准确探知附近人物的靠近,是目前作为报警和状态检测的最佳选择。它的传感部分对附近人物移动有很高的检测灵敏度,且对周围环境的声音信号抑制,具有很强的抗干扰能力。内部采用微电路芯片作程控处理,具有较高探测灵敏度和触发可靠性,探测与控制两部分合二为一,守候功耗低,开关信号输出,直接触发报警录像。 由于对人体感应的灵敏度是连续可调的,这使得人体接近传感器可以适用于很多不同的场合。在安全防盗方面,如资料档案、财会、金融、博物馆、金库等重地,通常都装有由各种接近传感器组成的防盗装置。
接近传感器在飞机起落架系统中的应用 航空动力装置、起落架系统、导航系统是航空公司上报的航空器使用困难报告数据中位列前三的系统。其中,起落架系统故障易造成飞机返航、备降等不正常事件,给公司带来经济损失,给航空安全带来隐患。 在一般的空客飞机起落架控制系统中,通常采用的是数字电传控制系统。其基本原理便是将传感器信号送给控制盒(控制计算机),经过综合运算比较后发出指令给执行机构,控制环节为余度控制。 现代民用飞机起落架收放包括正常收放和应急释放两套系统。起落架控制系统在操纵方式上使用电传操纵,且与其他系统实现交联,广泛采用感应式接近传感器用于检测起落架的位置。 每个起落架起主要作用的传感器有两个,即收上锁传感器和放下锁传感器,分别用于收上和放下锁好时接通传输位置信号。该类型传感器为磁阻型接近传感器,主要由两部分组成:传感器主体和传感器激励片。 传感器主体将电能转换成磁场,激励片主要起到增大导磁率的作用。当起落架与激励片接近到一定距离时导磁率增加,传感器发出信号警告组件指示起落架位置。它们之间的距离直接影响到指示的准确程度,一般调节要求也比较严格。此外,不同机型略有差别,调节时还需参看该机型的AMM手册。 用感应式接近传感器检测起落架的位置,提高了传感器寿命。此外,通过控制计算机方便地实现了与航空电子系统的信息传输与信息共享。 接近传感器在铁轨道口监测中的应用在所有的铁路事故中,列车相撞占到很大一部分,且常常后果严重。利用接近传感器对交叉道口过往列车监测,成为提高铁路安全性措施中非常重要的一个环节。 在实际应用中利用接近传感器非接触式位置测量的特点,可以将它们分别对称地安装在交叉口铁轨的两端。当有列车经过时,铁轨两端的接近传感器能够检测到各自端车轮经过时引起的变化。通过道口监测微处理系统对各传感器信号进行分析,可以判断车辆行驶的方向及穿越时的状态(通过与否、是否停留)。最终,以线缆或者无线通信的方式,将信息发送到交管控制中心,以便对列车进行调运。
接近传感器在自动包装机械中的应用机械化生产制造催生了对自动包装技术的需求,人工包装的方式已远远不能满足批量生产作业。自动包装机械能够在控制系统的引导下完成一系列物品的包装工艺流程,提高了产品包装效率,降低了包装成本,但仍然免不了会出现纰漏。为此,自动包装检测成为保证包装质量的一个重要环节。其中对于包装过程中含铁磁类物质的情况,利用接近传感器进行非接触检测是常采用的一种方式。 接近传感器内部的能产生交变磁场的线圈,当被检测铁磁物处于该环境下时,便会因电磁感应原理作用而在内部形成涡电流。当涡电流所产生的磁场足够大时便会反过来改变接近传感器原有电路参数,从而产生信号输出。因此,利用接近传感器能识别附近一定范围是否存在含磁性或者易磁化的物质。在一些自动包装过程中,如巧克力金属箔纸包装,通过接近传感器对磁性物质存在性的检测,可以判断是否出现包装错误或工序遗漏的不合格产品,进而提高包装质量。
接近传感器在机器人手夹持器中的应用机器人手夹持器是一种具有多个自由度,可灵巧抓取物体的机械结构部件。可用于各种工业自动化生产、装配和操作中, 可在高风险环境下执行信息探测、物品收集和侦查、排爆等任务。机器人手夹持器一般多采用钳形结构,以开、合的方式来夹取物体。因此,“钳口”开合度的精确测量和控制,是直接影响夹取过程成功与否的关键性因素。 由于接近传感器能够感应距离和位置的变化,所以,也是机器人手夹持器中,测量开合情况的常用传感器件,它利用磁场的变化与被测金属部件的相对位置关系来进行测量。通常传感器被安装在夹持器的其中一个夹钳上,在夹取物体时,接近传感器能够通过感应磁场的大小变化而判断两者(夹钳)距离的远近。从而可与设定值进行比较,调节手夹持器开度的大小,避免抓空或损坏物件。
电容式接近传感器在汽车电子中的应用汽车电子应用领域对接近检测传感器的需求一直在稳步攀升,接近检测在汽车电子行业的可能应用是无限的,例如: ?汽车门禁控制:检测手靠近门把,进而启动开锁程序 ?当手掌靠近屏幕表面时,就能照亮和唤醒触摸屏 ?在手掌靠近传感器时,就能打开/关闭车内照明灯 ?通过检测手掌在空中的简单动作来打开/关闭设备 ?在停车过程中检测汽车周围的大障碍物 针对各种不同的汽车电子应用需求,有多种接近检测方法,如电容感测、红外、超声波、光学等。对从5mm到300mm范围的接近检测,电容式感测技术相对其它技术而言有许多优势:出色的可靠性、简单的机械设计、低功耗和低成本。 电容式接近检测的一个示例是在汽车门禁系统中的应用(见下图)。检测人手靠近的接近传感器位于车门把手(1)内。一旦检测到有物体靠近,主控单元(2)通过低频天线(3)发送一个唤醒信号;该信号激活汽车钥匙发送器(4)。汽车钥匙发送器于是与RFID接收器(5)交换信息;如果编码信息与主控单元(2)匹配,汽车门锁就打开。接近检测和ID识别的整个过程约几分之一秒。这意味着当手拉门把时,门锁已经打开了。 相比于触摸检测,在汽车门禁系统中使用接近检测的优势在于它能够在识别车主的时间上抢先,其结果是拉门之前,门锁就已经处于打开状态。
检测空间手势用于打开或关闭设备,也是汽车电子中常见应用。同时使用两个或多个电容式接近传感器,就可以通过检测手掌在空中的简单动作(如在被检设备前挥手)来打开或关闭设备。下图所示为使用这样的系统来开/关汽车内照明的简单例子。对着灯向某一个方向挥手是打开灯,向反方向挥手则是关灯。该系统能够分析接近传感器的信号,确定手势指示开灯,还是关灯。 在电灯内设计传感电极有许多不同的方法,从使用细铜线到采用可直接附着在塑料上的导电聚合物都有。
接近开关传感器在屏蔽门上的应用为了安全,地铁屏蔽门越来越多地被地铁站台所使用。接近开关传感器将会大量投入屏蔽门的技术应用中,地铁事故将会在传感器的应用中降到最低。 目前屏蔽门系统用来检测开门与关门的常用方案,一般是通过两个接近开关来检测门的开启和关闭。由于接近传感器能以非接触方式进行检测,所以不会磨损和损伤检测对象物。这也是它适合在地铁上安装的一个主要原因,随着接近传感器性能进一步提高,它将应用于更多的场合,未来不仅仅是地铁门,在公交等其它屏蔽门上都会有广泛的应用。 接近传感器在触摸屏手机中的应用接近传感器运用MEMS技术,在智能手机中得到了普及。 触摸屏手机流行之初,用户们就发现了触摸屏的一个缺陷:当我们用最常见的姿势接起电话时,往往脸部会碰到触摸屏幕上,无意中点击到了挂机键或者免提键,造成不必要的尴尬。于是,手机厂商利用MEMS技术,将MEMS接近传感器设计进了触摸屏手机,在接电话的时候自动锁屏,避免误触发。另外,锁屏的同时还可以关掉背光,可以有效节能,延长待机时间。
智能手机就是运用了MEMS环境光感器和接近传感器:即环境光检测(根据传感器的照度用受光部检测的光量来判断周围的明暗)与接近检测(从具备传感器的发光源放射的光线照射到测量对象上,根据反射到传感器的接近用受光部的光量来判断距离测量对象的远近)。环境光传感器可以优化调节LED背景灯的照明,这样不管是在昏暗的电影院还是光照充足的室外,在任何环境下我们的手机都能自我调节到适合的亮度。接近传感器可以在接听电话的时候关掉触屏,这样我们就不会触到屏幕上的按键导致突然挂断电话或者点开其他功能了。
来源;工控网
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接近传感器原理:何谓接近传感器|传感器基础教科书 基于原理解说工厂的传感器|基恩士  第2张

接近传感器原理:电机保护:选择断路器而非熔断器的5个理由

接近开关是一种无需与运动部件进行机械直接接触而可以操作的位置开关,当物体接近开关的感应面到动作距离时,不需要机械接触及施加任何压力即可使开关动作,从而驱动直流电器或给计算机(plc)装置提供控制指令。
一、接近开关的原理和分类:
因为位移传感器可以根据不同的原理和不同的方法做成,而不同的位移传感器对物体的“感知”方法也不同,所以常见的接近开关有以下几种:
1、无源接近开关
这种开关不需要电源,通过磁力感应控制开关的闭合状态。当磁 或者铁质触发器靠近开关磁场时,和开关内部磁力作用控制闭合。特点:不需要电源,非接触式,免维护,环保。
2、涡流式接近开关(电感式接近开关)
这种开关有时也叫电感式接近开关。它是利用导电物体在接近这个能产生电磁场接近开关时,使物体内部产生涡流。这个涡流反作用到接近开关,使开关内部电路参数发生变化,由此识别出有无导电物体移近,进而控制开关的通或断。这种接近开关所能检测的物体必须是导电体。
电感式传感器由三大部分组成:振荡器、开关电路及放大输出电路。振荡器产生一个交变磁场。当金属目标接近这一磁场,并达到感应距离时,在金属目标内产生涡流,从而导致振荡衰减,以至停振。振荡器振荡及停振的变化被后级放大电路处理并转换成开关信号,触发驱动控制器件,从而达到非接触式之检测目的。
2 、电容式接近开关的工作原理
这种开关的测量通常是构成电容器的一个极板,而另一个极板是开关的外壳。这个外壳在测量过程中通常是接地或与设备的机壳相连接。当有物体移向接近开关时,不论它是否为导体,由于它的接近,总要使电容的介电常数发生变化,从而使电容量发生变化,使得和测量头相连的电路状态也随之发生变化,由此便可控制开关的接通或断开。这种接近开关检测的对象,不限于导体,可以绝缘的液体或粉状物等。
电容式接近开关的感应面由两个同轴金属电极构成,很象“打开的”电容器电极,该两个电极构成一个电容,串接在RC振荡回路内。电源接通时,RC振荡器不振荡,当一目标朝着电容器的电靠近时,电容器的容量增加,振荡器开始振荡。通过后级电路的处理,将振和振荡两种信号转换成开关信号,从而起到了检测有无物体存在的目的。该传感器能检测金属物体,也能检测非金属物体,对金属物体可以获得最大的动作距离,对非金属物体动作距离决定于材料的介电常数,材料的介电常数越大,可获得的动作距离越大。
3 、霍尔开关的工作原理
霍尔元件是一种磁敏元件。利用霍尔元件做成的开关,叫做霍尔开关。当磁性物件移近霍尔开关时,开关检测面上的霍尔元件因产生霍尔效应而使开关内部电路状态发生变化,由此识别附近有磁性物体存在,进而控制开关的通或断。这种接近开关的检测对象必须是磁性物体。
磁式开关是接近开关,它(甚至透过非黑色金属)响应于一个永久的磁场。作用距离大于电感接近开关。响应曲线与永久磁场的方向有关。当一个目标(永久磁铁或外部磁场)接近时,线圈铁芯的导磁性(线圈的电感量L是由它决定的)变小,线圈的电感量也减小,Q值增加。激励振荡器振荡,并使振荡电流增加。当一个磁性目标靠近时,磁式传感器的电流消耗随之增加。
原理简介:
当一块通有电流的金属或半导体薄片垂直地放在磁场中时,薄片的两端就会产生电位差,这种现象就称为霍尔效应。两端具有的电位差值称为霍尔电势U,其表达式为: U=K·I·B/d;
其中K为霍尔系数,I为薄片中通过的电流,B为外加磁场(洛伦磁力Lorrentz)的磁感应强度,d是薄片的厚度。 由此可见,霍尔效应的灵敏度高低与外加磁场的磁感应强度成正比的关系。
霍尔开关就属于这种有源磁电转换器件,它是在霍尔效应原理的基础上,利用集成封装和组装工艺制作而成,它可方便的把磁输入信号转换成实际应用中的电信号,同时又具备工业场合实际应用易操作和可靠性的要求。
霍尔开关的输入端是以磁感应强度B来表征的,当B值达到一定的程度(如B1)时,霍尔开关内部的触发器翻转,霍尔开关的输出电平状态也随之翻转。输出端一般采用晶体管输出,和其他传感器类似有NPN、PNP、常开型、常闭型、锁存型(双极性)、双信号输出之分。
霍尔开关具有无触电、低功耗、长使用寿命、响应频率高等特点,内部采用环氧树脂封灌成一体化,所以能在各类恶劣环境下可靠的工作。霍尔开关可应用于接近传感器、压力传感器、里程表等,作为一种新型的电器配件。
4、光电式接近开关
利用光电效应做成的开关叫光电开关。将发光器件与光电器件按一定方向装在同一个检测头内。当有反光面(被检测物体)接近时,光电器件接收到反射光后便在信号输出,由此便可“感知”有物体接近。
5、其它型式
当观察者或系统对波源的距离发生改变时,接近到的波的频率会发生偏移,这种现象称为多普勒效应。声纳和雷达就是利用这个效应的原理制成的。利用多普勒效应可制成超声波接近开关、微波接近开关等。当有物体移近时,接近开关接收到的反射信号会产生多普勒频移,由此可以识别出有无物体接近。
二、接近开关的功能介绍:
1、检验距离
检测电梯、升降设备的停止、起动、通过位置;检测车辆的位置,防止两物体相撞检测;检测工作机械的设定位置,移动机器或部件的极限位置;检测回转体的停止位置,阀门的开或关位置。
2、尺寸控制
金属板冲剪的尺寸控制装置;自动选择、鉴别金属件长度;检测自动装卸时堆物高度;检测物品的长、宽、高和体积。
3、检测物体存在有否检测生产包装线上有无产品包装箱;检测有无产品零件。
4、转速与速度控制
控制传送带的速度;控制旋转机械的转速;与各种脉冲发生器一起控制转速和转数。
5、计数及控制
检测生产线上流过的产品数;高速旋转轴或盘的转数计量;零部件计数。
6、检测异常
检测瓶盖有无;产品合格与不合格判断;检测包装盒内的金属制品缺乏与否;区分金属与非金属零件;产品有无标牌检测;起重机危险区报警;安全扶梯自动启停。
7、计量控制
产品或零件的自动计量;检测计量器、仪表的指针范围而控制数或流量;检测浮标控制测面高度,流量;检测不锈钢桶中的铁浮标;仪表量程上限或下限的控制;流量控制,水平面控制。
8、识别对象
根据载体上的码识别是与非。
9、信息传送
ASI(总线)连接设备上各个位置上的传感器在生产线(50-100米)中的数据往返传送等。
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