开关量检测

目录工业中大量出现使用开关量检测的情况，如检查工件有无、物体移动是否到位等，这些信号均可以认为是开关量。事实上，工业中很多控制并不是复杂的模拟量或者数字量信号，而是简单的开关量，指示工作系统如何进行运转。开关量检测目录通过对接近开关电路的分析与制作，理解和掌握接近开关的基本工作原理，了解各种接近开关的环境特性和使用方法，并能识别接近开关的基本参数，能使用简单的工具判断接近开关工作是否正常。任务一认识接近开关知识目标目录通过试验光电型接近开关的检测和通断特性，了解接近开关的使用方法。技能目标任务一认识接近开关目录接近开关又称为无触点行程开关，它的任务是检查特定环境下的特定工件有无状态，输入信号一般为工件与传感器之间的距离，输出信号一般为电压。知识链接任务一认识接近开关目录霍尔效应型接近开关是将检测磁性物体的霍尔效应元器件集成至一个传感器继电器中。霍尔效应型接近开关只能检测磁性物体。霍尔效应型接近开关具有无触点、无磨损、无火花、低功耗、寿命长、灵敏度高、工作频率高等特点，能在各种恶劣环境下可靠稳定地工作。任务一认识接近开关一、霍尔效应型接近开关目录1.霍尔效应霍尔效应（HallEffects，1879）：运动电荷在磁场作用下受到洛伦茨力，如图把N型半导体薄片放在垂直磁场中并沿ab方向通电，在cd方向上产生电场，其电动势大小为：任务一认识接近开关hK为霍尔常数，取决于材质、温度、元件尺寸，3mC；i为电流大小，A；B为磁感应强度，T；为电流与磁场方向之间的夹角。目录2.霍尔元件霍尔元件是根据霍尔效应，使用半导体材料制成的元件。一般具有对磁场敏感、结构简单、输出电压变化较大及寿命长等优点。其可分为线性霍尔元件和开关型霍尔元件两种。线性霍尔传感器由霍尔元件、线性放大器和射极跟随器组成，输出为模拟量；开关型霍尔传感器由稳压器、霍尔元件、差分放大器和施密特触发器等组成，输出为开关量。任务一认识接近开关目录3.霍尔开关利用霍尔效应集成封装和组装工艺制作而成，可把磁输入信号转换成实际应用中的电信号，具备工业实际应用易操作和可靠性。霍尔开关输入端以磁感应强度B来表征，当磁场达到一定值后，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。任务一认识接近开关目录1.光电效应光电效应：光照射到某些物质上，引起物质的电性质发生变化，这类光致电变的现象被人们统称为光电效应。任务一认识接近开关二、光电效应型接近开关目录任务一认识接近开关光电效应光电子发射光电导效应光生伏打效应目录任务一认识接近开关•金属表面在光辐射作用下发射电子的效应，发射出来的电子叫做光电子外光电效应•光电阻效应和光生伏打（电池）效应。内光电效应目录2.光电二极管和光电三极管光电二极管：光电二极管具有单向导电性质，当光线照射时，二极管处于导通状态，否则近于断路状态。没有光照时反向电流极其微弱，称暗电流；有光照时反向电流迅速增大到几十微安，称为光电流。光的强度越大，反向电流也越大。任务一认识接近开关目录光电三极管：二极管电流很小，通过三极管形式将电流放大形成光电三极管。任务一认识接近开关目录3.光电开关光电开关：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。任务一认识接近开关目录任务一认识接近开关优点适合于不完全透明的任何物体，包括非金属。缺点对环境要求高目录感应式传感器也称为涡流式传感器，由振荡器、开关电路及放大输出电路三部分组成。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，涡流反作用于接近开关，使接近开关振荡能力衰减，内部电路的电磁感应参数发生变化，由此识别出有无金属物体接近，进而控制开关的通断。任务一认识接近开关三、感应型接近开关目录实训目标探索和熟悉接近开关的性能特征，包括检测敏感距离和回程误差，了解光电型接近开关的一般使用方法，掌握普通三线制接近开关的接线规则。实训一接近开关的特性检测目录实训一接近开关的特性检测目录实训一接近开关的特性检测目录注意事项（1）安装接线时，需要注意电源正负极不能接反，接线时应避免与滑台产生干涉。（2）接近开关敏感面应正对木块，应选择木块较为光滑的面作为检测面，检测面应垂直于位移方向。（3）试验中滑台应尽可能缓慢移动，否则会产生惯性误差，影响检测结果的准确性。实训一接近开关的特性检测目录通过了解不同材料对接近开关的敏感特性，熟悉在特定场合中应用接近开关的特点，从而掌握应用接近开关进行工业检测的一般规律。任务二接近开关的应用（一）知识目标目录通过铁质材料、铝材料、铜材料、木块、小磁体等对不同接近开关的敏感性检测，试验各种材料对接近开关的通断性能的影响。从不同材料的敏感距离测定中得出选择合适接近开关传感器的规律。技能目标任务二接近开关的应用（一）目录开关电源作用就是把一个高电压等级的工频交流电变换成一个低电压等级的直流电，将电能质量较差的原生态电源（粗电），如市电电源或蓄电池电源，转换成质量较高的直流电压（精电）。直流开关电源的核心是DC/DC转换器。一、开关电源的基础知识任务二接近开关的应用（一）目录1.主电路任务二接近开关的应用（一）整流与滤波输入滤波器逆变输出整流与滤波冲击电流限幅12345目录2.控制电路控制电路一方面从输出端取样，与设定值进行比较，然后去控制逆变器，改变其脉宽或脉频，使输出稳定；另一方面，根据测试电路提供的数据，经保护电路鉴别，提供控制电路对电源进行各种保护措施。任务二接近开关的应用（一）目录3.检测电路检测电路提供保护电路中正在运行中的各种参数和各种仪表数据。4.辅助电源辅助电源实现电源的软件（远程）启动，为保护电路和控制电路（PWM等芯片）工作供电。任务二接近开关的应用（一）目录使用上，开关电源工作效率一般可达到80%以上，故在其输出电流的选择上，应准确检测或计算用电设备的最大吸收电流，并且按照此电流的1.5~1.8倍选择开关电源的额定电流或者功率，以使被选用的开关电源具有高的性价比。二、开关电源的选择与使用任务二接近开关的应用（一）目录开关电源一般均具有过流、过热、短路等保护功能，使用时应注意保护电路的技术参数应与用电设备的工作特性相匹配，以避免损坏用电设备或开关电源。一般开关电源的接线方法如下。L：接220V交流火线。N：接220V交流零线。FG：接地。G：直流输出的地。任务二接近开关的应用（一）目录+5V（以5V为例，其他同理）：输出+5V电压的端口。ADJ：在一定范围内调节输出电压，开关电源上输出的额定电压本来出厂时是固定的，也就是标称额定输出电压，设置此电位器可以让用户根据实际使用情况在一个较小的范围内调节输出电压，一般情况下不需要调整。任务二接近开关的应用（一）目录实训目标探索多种接近开关对不同材料的敏感特性，检测其敏感距离，了解不同接近开关的一般使用特点，掌握工业实践中检测系统组装的初步方法。实训二接近开关对不同材料的敏感性检测目录实训二接近开关对不同材料的敏感性检测目录实训二接近开关对不同材料的敏感性检测目录实训二接近开关对不同材料的敏感性检测目录注意事项（1）接线时，需要注意开关电源中的动力线和输出不能混接。（2）接近开关敏感面应正对检测材料的对应面，检测面应垂直于位移方向，否则会产生检测误差。更换检测材料时，长方体和接近开关对应面应保持不变。（3）试验中，滑台应尽可能缓慢移动，否则会产生惯性误差，影响检测结果的准确性。实训二接近开关对不同材料的敏感性检测目录接近开关广泛应用于工业领域，如使用接近开关联合数显表进行物料个数的统计，为控制系统提供信号是接近开关的基本作用，常应用于生产线的分袋包装，如食品个数或重量达到一定值后进行分袋包装，又如微小型原料准备个数统计等，均可利用接近开关传感器系统进行统计。通过了解接近开关的应用规律，进一步掌握应用接近开关进行工业计数检测的方法。任务三接近开关的应用（二）知识目标目录配合使用数显表，使用霍尔接近开关完成转动次数的测量，了解一般工业中使用接近开关的计数统计功能。技能目标任务三接近开关的应用（二）目录数字或字母显示的仪表叫做数显表。一般，输入信号为开关量和模拟量，经过计数电路或者模拟量转换为数字量（A/D转换），采用数码发光二极管（LED）或液晶屏幕来完成显示功能，作为检测器件的显示终端和人机界面。一、数显表简介任务三接近开关的应用（二）目录数显表功能：任务三接近开关的应用（二）显示数值控制器计数器网络终端目录任务三接近开关的应用（二）目录1.东崎SV8智能传感器和变送器控制专用数显表（1）开关电源100~240VAC供电。（2）输入多种标准信号，有0~50mV、0~10V、4~20mA、可变电阻、TC/RTD等，并能使用软件自动进行调节。（3）具有小数点设定、比率、量程及零点自由调整功能。二、数显表规格与应用任务三接近开关的应用（二）目录（4）带隔离变送功能，隔离485通信功能。（5）带24/12VDC辅助电源，两路报警输出。（6）精度等级为±0.3%FS。（7）应用范围有二线制变送器、压力传感器、四线制称重传感器等，具有mA、mV和V输出或者电阻类检测的传感器检测设备。任务三接近开关的应用（二）目录任务三接近开关的应用（二）目录2.DTR-600系列智能光柱调节仪光柱调节仪（显示表）使用光柱长短或高低替代数字，并且可以自行调节合格范围。光柱显示仪表可以很方便地应用各个行业中。任务三接近开关的应用（二）目录主要应用在与各类传感器、变送器配合使用，可对温度、压力、液位、流量、重量等工业过程参数进行检测、显示、报警控制、变送输出、数据采集及通信。具备二次开发能力，以满足特殊的功能，模块化结构，功能组合、系统升级方便。任务三接近开关的应用（二）目录挑选一个适用、经济和性价比最佳的数显表与设备配套应从以下几个方面考虑。(1)如果旧设备改造，需要充分了解原来设备的用途、型号、原来使用表头的外形尺寸和型号、配合的传感器等，这是进行设备改造的基础。(2)若是研制新型产品，需要设定检测需要达到的目标值。在认真了解以上内容后，针对仪表的用途、特点和技术参数，在同一系列数显表中逐一比较，选择合适产品定型。三、数显表的选用任务三接近开关的应用（二）目录实训目标在直流电动机转轴上设置小磁体，使用霍尔开关检测转动周数，将其信号接入数显表，通过数显表显示在一定时间内的转动次数。实训三使用接近开关检测转动次数目录测量转动次数的霍尔接近开关计数系统如图1-19所示实训三使用接近开关检测转动次数目录实训三使用接近开关检测转动次数目录注意事项（1）数显表、开关电源和直流电动机控制器的电源相和输出（入）相严禁混接，在接线完毕后应进行检查。（2）电机输出轴粘接小磁体时，以输出轴上的键表面作为基准。调整霍尔开关敏感面与小磁体对应面的位置和姿态时，应遵循由远至近的原则，防止电动机输出轴和霍尔开关产生碰撞的现象。实训三使用接近开关检测转动次数目录（3）一般多功能数显表拥有多种不同模式，对应于不同的测量方式。在计数测量时，需要调整模式代码，设定专用的计数模式，才能在测量中中正确地显示数值。实训三使用接近开关检测转动次数目录思考与练习1.设想一个使用光电接近开关测量转速的方案。2.使用数显表配合接近开关设计一个方案，测量传送带上输运物料的个数。3.上网查找一个接近开关的生产厂家，并介绍其生产接近开关的型号和应用场合。思考与练习