接近传感器：类型、工作原理和应用

接近传感器广泛应用于自动化生产线、机电一体化设备以及广泛的行业，包括石油、化工、军事和科学研究。接近传感器的定义是什么？

一、什么是接近传感器？

接近传感器是传感器的总称，用于在不接触检测对象的情况下进行检测，并取代限位开关等接触检测方法。它具有将观察到的物体的运动和存在信息转换为电脉冲的能力。

使用通过电磁感应在被检测金属物体中产生的涡流的方法，捕捉由于被检测物体接近而导致的电信号容量变化的方法，以及使用锋利的石头和导向开关的方法是示例。转换成电信号的检测方法。它包括感应式、静电电容式、超声波式、光电式和磁性式等。

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振动器产生交变磁场，供接近传感器使用。当金属目标接近磁场并接近测量距离时，会在金属目标中形成涡流，导致振动衰减，接近传感器的振动器停止振动。接近传感器振动器的振动和停止振动的变化经过后级放大电路处理，转换成开关信号，触发驱动控制装置，实现接近传感器非接触检测的目的。接近传感器的工作方式如下。

Ⅱ．接近传感器的优点是什么？

①被检测的东西不会被磨损或破坏，因为它可能在不接触的情况下被检测到。

②由于采用非接点输出方式，寿命延长（除磁式外）采用半导体输出，对接点寿命无影响。

③适用于水、油等条件下使用，与光学检测方式不同，不受检测项目的污渍、油、水的影响。此外，还包括具有 特氟隆 外壳和高耐化学性的商品。

④ 与接点开关相比，可实现高速响应。

⑤可承受较宽的温度范围。

⑥ 被检测物体的颜色没有影响：由于检测到被检测物体的物理性质的变化，所以表面的颜色几乎没有影响。

⑦ 会受到周围温度、周围物体、同类型传感器的影响，如电感式和静电电容式传感器，传感器之间会相互影响，与接触式不同。因此，在设置传感器时必须解决相互干扰问题。此外，感应型必须考虑周围金属的影响，而静电电容型必须考虑周围物体的影响。

当金属探测器靠近传感器的感应区域时，开关可以在无接触、无压力或无火花的情况下进行操作，并快速发出电信号，准确反映移动机构的位置和行程。即使用于一般行程控制，其定位精度、工作频率、使用寿命、安装调整方便、适应恶劣条件的能力也使其无以伦比。

三、接近传感器的分类

根据工作原理：

例如高频振荡型、电容型、感应桥型、永磁型、霍尔效应型等都是接近传感器的类型。

根据 操作原则： 

利用电磁感应的高频振荡、利用磁铁的磁式、利用电容变化的电容式。

按检测方法：

通用型：主要检测黑色金属（铁）

所有金属类型：检测相同检测距离内的任何金属。

有色金属类：主要检测铝等有色金属

按结构类型：

1、两线制接近传感器安装连接简单；它被广泛使用，但它的残压和漏电流很高。

2、直流三线式： 直流  三线式接近开关有两种输出类型：NPN和PNP。1970年代大部分日本项目是NPN输出，西欧国家既有NPN也有PNP输出。PNP 输出接近传感器通常用作 PLC 或计算机中的控制指令，而 NPN 输出接近传感器通常用于驱动 直流 继电器。在实际应用中，应根据控制电路的特性来选择输出形式。

四、不同类型的接近传感器如何工作？

电容式接近传感器的工作原理：电容式接近传感器由高频振荡器和放大器组成。当物体接近传感器的检测表面时，回路的电容会发生变化，从而导致高频振荡器振动。放大器将振荡和停止状态转换为电信号，然后将其转换为二进制开关信号。

数字。2 电容接近开关工作原理图

电感式接近传感器的工作原理如下：高频振荡、检测、放大、触发和输出电路组成电感式接近传感器。在传感器的检测表面上，振荡器产生交变电磁场。当金属物体靠近传感器的感应表面时，金属中形成的涡流会吸收振荡器的能量，从而减弱振荡并停止振动。振荡器的振荡和停止两种状态被转换成电信号，然后被整形和放大成二进制开关信号，然后通过功率放大输出。

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高频振荡接近传感器的工作原理是由LC高频振荡器和放大处理器电路组成。当金属物体接近振荡感应头时，会产生涡流，从而降低接近传感器的振荡能力和改变内部电路参数。这会检测是否有金属物体接近并调节开关是打开还是关闭。

所有金属型传感器的工作原理相同：所有金属传感器本质上都是高频 振荡传感器  。它有一个振荡电路，就像标准类型一样，其中由流过目标的感应电流引起的能量损失会影响振荡频率。无论目标金属类型如何，振荡频率都会随着目标接近传感器而增加。

有色金属传感器的工作原理是高频振荡型。它有一个振荡电路，其中感应电流通过目标引起的能量损失会影响振荡频率的变化。当有色金属物体（例如铝或铜）接近传感器时，振荡频率会增加；当铁等黑色金属物体接近传感器时，振荡频率会降低。如果振荡频率超过参考频率，传感器就会产生一个信号。

振荡电路中的线圈L产生高频磁场，这就是通用接近传感器的工作原理。由于电磁感应，当物体接近磁场时，物体内会产生感应电流（涡流）。感应电流随着目标接近传感器而增加，从而增加了振荡器电路上的负载。然后振荡逐渐消失，直到它们停止。传感器的幅度检测电路检测振荡状态的变化并输出检测信号。

Ⅴ. 如何选择和检测接近传感器？

选择接近传感器：

不同材质的探测器和探测距离应选择不同类型的接近传感器，以获得系统的高性价比。为此，在选择时应遵循以下原则：

1、当检测体为金属时，应使用高频振荡式接近传感器，对铁镍和A3钢检测最灵敏。铝、黄铜和不锈钢检测器主体的检测灵敏度较低。

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2、当检测体由非金属材料制成时，如木材、纸、塑料、玻璃或水，应采用电容式接近传感器。

3、应采用光电接近传感器或超声波接近传感器对金属体和非金属进行远距离检测和控制。

4. 当探测器主体为金属但灵敏度要求不高时，可以使用低成本的磁性接近传感器或霍尔式接近传感器。

接近传感器选择的要素：

① 检测类型：内置放大器、分离放大器；

②形状：圆形、方形、槽型；

③ 检测距离：mm；

④ 检测对象：铁、钢、铜、铝、塑料、水、纸等；

⑤ 工作电源：直流、 交流、交直流通用；

⑥输出形式：常开（NO）、常闭（NC）；

⑦ 输出方式：两线、三线（NPN、PNP）；

⑧ 屏蔽和非屏蔽；

⑨ 引出型、连接器型、连接器继电器型；

⑩ 响应频率：一秒内可检测多个物体

接近传感器检测：

释放距离的确定：当动作片从前面离开接近传感器的感应面并且开关从动作变为释放时，测量动作片离开感应面的最大距离。

迟滞H的测定：最大作用距离与释放距离之差的绝对值。

动作频率测量：用调速电机驱动电木圆盘，在圆盘上放置若干钢片，将开关检测面与动作片的距离调整到开关动作距离的80%左右，转动盘，依次执行动作。芯片靠近接近传感器，圆盘主轴有测速装置，形成开关量输出信号连接数字频率计。此时启动电机并逐渐提高速度。如果速度与动作片的乘积等于频率计数，则频率计可以直接读出开关的工作频率。

重复精度测量，将动作片安装在测量工具上，从开关感应面的正面接近开关动作区域超过开关动作距离的 120%，同时保持移动速度为 0.1mm/s。激活开关后，在退出操作区域之前读取测量工具上的读数以关闭开关。重复此过程10次，然后计算10次测量值的最大值和最小值与10次平均值的差值；差异越大，重复性误差越大。

Ⅵ. 接近传感器的常见故障排除

① 稳定电源单独为接近传感器供电；

② 响应频率在额定范围内；

③ 物体检测过程中存在抖动，导致超出检测区域；

④ 多个探头安装紧密，相互干扰；

⑤ 传感器探头周围的检测区域内有其他被测物体；

⑥ 接近传感器周围有大功率设备，有电气干扰。

机床、冶金、化工、纺织和印刷行业都使用接近传感器。可作为自动控制系统中的限位、计数、定位控制、自动保护环节。使用寿命长、运行可靠、重复定位精度高、无机械磨损、无火花、无噪音、抗振能力强等都是接近开关的特点。接近传感器的应用范围一直在扩大，研究和创新的速度也在加快。

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