接近開(kāi)關(guān)傳感器應(yīng)用案例

接近開(kāi)關(guān)傳感器應(yīng)用于地鐵屏蔽門(mén)

隨著國(guó)內(nèi)地鐵行業(yè)的快速發(fā)展和地鐵交通事故的頻繁發(fā)生，地鐵屏蔽門(mén)將會(huì)越來(lái)越多的被地鐵站臺(tái)所使用。傳感器作為自動(dòng)化智能化設(shè)備的最佳儀器，接近開(kāi)關(guān)傳感器將會(huì)大量投入屏蔽門(mén)的技術(shù)應(yīng)用中，地鐵事故將會(huì)在傳感器的應(yīng)用中降到最低。

接近開(kāi)關(guān)傳感器是目前很多屏蔽門(mén)系統(tǒng)用來(lái)檢測(cè)開(kāi)門(mén)與關(guān)門(mén)的常用方案，一般是通過(guò)兩個(gè)接近開(kāi)關(guān)來(lái)檢測(cè)門(mén)的開(kāi)啟和關(guān)閉。另外光電開(kāi)關(guān)在系統(tǒng)中的用量也很大，一切屏蔽門(mén)技術(shù)都會(huì)應(yīng)用更多傳感器技術(shù)。不難看出誰(shuí)應(yīng)用傳感器技術(shù)多，誰(shuí)才會(huì)是市場(chǎng)上的強(qiáng)者，智能化和自動(dòng)化將依靠傳感器密切聯(lián)系在一起。

這些接近開(kāi)關(guān)傳感器在航空、航天技術(shù)以及工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛;在日常生活中，如賓館、飯店、車(chē)庫(kù)的自動(dòng)門(mén)，自動(dòng)熱風(fēng)機(jī)上都有應(yīng)用;在安全防盜方面，如資料檔案、財(cái)會(huì)、金融、博物館、金庫(kù)等重地，通常都裝有由各種接近開(kāi)關(guān)組成的防盜裝置。在測(cè)量技術(shù)中，如長(zhǎng)度，位置的測(cè)量;在控制技術(shù)中，如位移、速度、加速度的測(cè)量和控制，也都有著大量使用。而使用的方式，通常是制作成接近開(kāi)關(guān)。

因?yàn)槲灰苽鞲衅骺梢愿鶕?jù)不同的原理和不同的方法做成，而不同的位移傳感器對(duì)物體的"感知"方法也不同，所以常見(jiàn)的傳感器有以下幾種:

電感式傳感器也叫渦流式傳感器，由三大部分組成:振蕩器、開(kāi)關(guān)電路及放大輸出電路。振蕩器產(chǎn)生一個(gè)交變磁場(chǎng)，當(dāng)金屬目標(biāo)接近這一磁場(chǎng)，并達(dá)到感應(yīng)距離時(shí)，在金屬目標(biāo)內(nèi)產(chǎn)生渦流，從而導(dǎo)致振蕩衰減，以至停振。振蕩器振蕩及停振的變化被后級(jí)放大電路處理并轉(zhuǎn)換成開(kāi)關(guān)信號(hào)，觸發(fā)驅(qū)動(dòng)控制器件，從而達(dá)到非接觸式的檢測(cè)目的。由此可見(jiàn)，這種接近開(kāi)關(guān)所能檢測(cè)的物體必須是導(dǎo)電體。

這種傳感器的測(cè)量通常是傳感器固定處構(gòu)成電容器的一個(gè)極板，而另一個(gè)極板是在測(cè)量過(guò)程中通常是接地或與設(shè)備的機(jī)殼相連接。當(dāng)有物體移向傳感器時(shí)，不論它是否為導(dǎo)體，由于它的接近，總會(huì)使電容器兩極板間的介電常數(shù)發(fā)生變化，從而使電容器的電容量發(fā)生變化，使得和測(cè)量頭相連的電路狀態(tài)也隨之發(fā)生變化，由此便可達(dá)到非接觸式的檢測(cè)目的。這種接近開(kāi)關(guān)檢測(cè)的對(duì)象，不限于導(dǎo)體，可以絕緣的液體或粉狀物等。

當(dāng)一塊通有電流的金屬或半導(dǎo)體薄片垂直地放在磁場(chǎng)中時(shí)，薄片的兩端就會(huì)產(chǎn)生電位差，這種現(xiàn)象就稱(chēng)為霍爾效應(yīng)。兩端具有的電位差值稱(chēng)為霍爾電勢(shì)U，其表達(dá)式為U=K·I·B/d，其中K為霍爾系數(shù)，I為薄片中通過(guò)的電流，B為外加磁場(chǎng)(洛倫慈力Lorrentz)的磁感應(yīng)強(qiáng)度，d是薄片的厚度。

由此可見(jiàn)，霍爾效應(yīng)的靈敏度高低與外加磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度成正比的關(guān)系?；魻栐蛯儆谶@種有源磁電轉(zhuǎn)換器件，是一種磁敏元件。它是在霍爾效應(yīng)原理的基礎(chǔ)上，利用集成封裝和組裝工藝制作而成，它可方便的把磁輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換成實(shí)際應(yīng)用中的電信號(hào)，同時(shí)又具備工業(yè)場(chǎng)合實(shí)際應(yīng)用易操作和可靠性的要求?；魻栭_(kāi)關(guān)就是利用霍爾元件的這一特性制作的，它的輸入端是以磁感應(yīng)強(qiáng)度B來(lái)表征的，當(dāng)B值達(dá)到一定的程度(如B1)時(shí)，霍爾開(kāi)關(guān)內(nèi)部的觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，霍爾開(kāi)關(guān)的輸出電平狀態(tài)也隨之翻轉(zhuǎn)。輸出端一般采用晶體管輸出，和其他傳感器類(lèi)似有NPN、PNP、常開(kāi)型、常閉型、鎖存型(雙極性)、雙信號(hào)輸出之分。霍爾開(kāi)關(guān)具有無(wú)觸電、低功耗、長(zhǎng)使用壽命、響應(yīng)頻率高等特點(diǎn)，內(nèi)部采用環(huán)氧樹(shù)脂封灌成一體化，所以能在各類(lèi)惡劣環(huán)境下可靠的工作。

當(dāng)磁性物件移近霍爾開(kāi)關(guān)時(shí)，開(kāi)關(guān)檢測(cè)面上的霍爾元件因產(chǎn)生霍爾效應(yīng)而使開(kāi)關(guān)內(nèi)部電路狀態(tài)發(fā)生變化，由此識(shí)別附近有磁性物體存在，進(jìn)而控制開(kāi)關(guān)的通或斷。這種接近開(kāi)關(guān)的檢測(cè)對(duì)象必須是磁性物體。

光電式傳感器利用的是光電效應(yīng)。將發(fā)光器件與光電器件按一定方向裝在同一個(gè)檢測(cè)頭內(nèi)。當(dāng)有反光面(被檢測(cè)物體)接近時(shí)，光電器件接收到反射光后便在信號(hào)輸出，由此便可"感知"有物體接近。

利用光電式傳感器制作的光電式接近開(kāi)關(guān)可以檢測(cè)各種物質(zhì)，但是對(duì)于流體的檢測(cè)誤差較大。

熱釋電式傳感器能感知溫度變化，將熱釋電器件安裝在開(kāi)關(guān)的檢測(cè)面上，當(dāng)有與環(huán)境溫度不同的物體接近時(shí)，熱釋電傳感器的輸出信號(hào)發(fā)生變化，通過(guò)對(duì)傳感器輸出信號(hào)的轉(zhuǎn)化便可檢測(cè)出物體的接近。

線性接近傳感器是一種屬于金屬感應(yīng)的線性器件，接通電源后，在傳感器的感應(yīng)面將產(chǎn)生一個(gè)交變磁場(chǎng)，當(dāng)金屬物體接近此感應(yīng)面時(shí)，金屬中則產(chǎn)生渦流而吸取了振蕩器的能量，使振蕩器輸出幅度線性衰減，然后根據(jù)衰減量的變化來(lái)完成無(wú)接觸檢測(cè)物體的目的。

該接近傳感器具有無(wú)滑動(dòng)觸點(diǎn)，工作時(shí)不受灰塵等非金屬因素的影響，并且低功耗，長(zhǎng)壽命，可使用在各種惡劣條件下。線性傳感器主要應(yīng)用在自動(dòng)化裝備生產(chǎn)線對(duì)模擬量的智能控制。

附錄:部分常用材料的衰減系數(shù)

當(dāng)觀察者或系統(tǒng)對(duì)波源的距離發(fā)生改變時(shí)，接近到的波的頻率會(huì)發(fā)生偏移，這種現(xiàn)象稱(chēng)為多普勒效應(yīng)。聲納和雷達(dá)就是利用這個(gè)效應(yīng)的原理制成的。利用多普勒效應(yīng)可制成超聲波傳感器元件、微波傳感器元件等。當(dāng)有物體移近時(shí)，傳感器接收到的反射信號(hào)會(huì)產(chǎn)生多普勒頻移，由此可以識(shí)別出有無(wú)物體接近。

1、非接觸檢測(cè)，避免了對(duì)傳感器自身和目標(biāo)物的損壞。

2、無(wú)觸點(diǎn)輸出，操作壽命長(zhǎng)。

3、即使在有水或油噴濺的苛刻環(huán)境中也能穩(wěn)定檢測(cè)。

4、反應(yīng)速度快。

5、小型感測(cè)頭，安裝靈活。

不同的傳感器檢出距離也不同。有時(shí)被檢測(cè)驗(yàn)物體是按一定的時(shí)間間隔，一個(gè)接一個(gè)地移動(dòng)，又一個(gè)一個(gè)地離開(kāi)，這樣不斷地重復(fù)。不同的傳感器元件，對(duì)檢測(cè)對(duì)象的響應(yīng)能力是不同的。這種響應(yīng)特性被稱(chēng)為"響應(yīng)頻率"。

在一般的工業(yè)生產(chǎn)場(chǎng)所，通常都選用渦流式接近開(kāi)關(guān)和電容式接近開(kāi)關(guān)。因?yàn)檫@兩種接近開(kāi)關(guān)對(duì)環(huán)境的要求條件較低。

當(dāng)被測(cè)對(duì)象是導(dǎo)電物體或可以固定在一塊金屬物上的物體時(shí)，一般都選用渦流式接近開(kāi)關(guān)，因?yàn)樗捻憫?yīng)頻率高、抗環(huán)境干擾性能好、應(yīng)用范圍廣、價(jià)格較低。

若所測(cè)對(duì)象是非金屬(或金屬)、液位高度、粉狀物高度、塑料、煙草等。則應(yīng)選用電容式接近開(kāi)關(guān)。這種開(kāi)關(guān)的響應(yīng)頻率低，但穩(wěn)定性好。安裝時(shí)應(yīng)考慮環(huán)境因素的影響。

若被物為導(dǎo)磁材料或者為了區(qū)別和它在一同運(yùn)動(dòng)的物體而把磁鋼埋在被測(cè)物體內(nèi)時(shí)，應(yīng)選用霍爾接近開(kāi)關(guān)，它的價(jià)格最低。

在環(huán)境條件比較好、無(wú)粉塵污染的場(chǎng)合，可采用光電接近開(kāi)關(guān)。光電接近開(kāi)關(guān)工作時(shí)對(duì)被測(cè)對(duì)象幾乎無(wú)任何影。因此，在要求較高的傳真機(jī)上，在煙草機(jī)械上，自動(dòng)麻將機(jī)、驗(yàn)鈔機(jī)、取電開(kāi)關(guān)等都被廣泛地使用。

在防盜系統(tǒng)中，自動(dòng)門(mén)通常使用熱釋電接近開(kāi)關(guān)、超聲波接近開(kāi)關(guān)、微波接近開(kāi)關(guān)。有時(shí)為了提高識(shí)別的可靠性，上述幾種接近開(kāi)關(guān)往往被復(fù)合使用。

無(wú)論選用哪種接近開(kāi)關(guān)，都應(yīng)注意對(duì)工作電壓、負(fù)載電流、響應(yīng)頻率、檢測(cè)距離等各項(xiàng)指標(biāo)的要求。

一般接近開(kāi)關(guān)有兩種安裝方式:齊平安裝和非齊平安裝。

齊平安裝:接近開(kāi)關(guān)頭部可以和金屬安裝支架相平安裝;

非齊平安裝:接近開(kāi)關(guān)頭部不能和金屬安裝支架相平安裝。

接近開(kāi)關(guān)傳感器主要由感應(yīng)型，光電型、靜電型、磁力型等組成。無(wú)需接觸檢測(cè)對(duì)象進(jìn)行檢測(cè)為目的，達(dá)到對(duì)檢測(cè)對(duì)象移動(dòng)信息和存在信息轉(zhuǎn)為電氣信號(hào)，在換為電氣信號(hào)的檢測(cè)試方式中，包括利用電磁感應(yīng)引起的檢測(cè)對(duì)象的金屬體中產(chǎn)生的渦電流的方式，捕測(cè)體的接近引起的電氣信號(hào)的容量變化的方式、利石和引導(dǎo)開(kāi)關(guān)的方式。根據(jù)IEC60947-5-2的非接觸式位置檢測(cè)用開(kāi)關(guān)，在傳感器以非接觸方式檢測(cè)到物體的產(chǎn)品為"接近開(kāi)關(guān)"。