接近开关维护管理实践应用经验

一、接近开关维护管理实践应用经验

1.型号说明

接近开关有通用型、交直流通用型、安全防爆型、远距离、短路保护、接插件式、电容式等。

(1)型号含义

接近开关的型号如表3-1所示。

表3-1　接近开关型号一览表

续表3-1

例如:LM18-3005NA□/L表示:远距离电感式接近开关,圆柱型,6-36VDC工作电压,检测距离5mm,三线直流NPN负逻辑常开输出。M后加F表示角柱型或平面安装型,如XMF37(角柱型)、LMF38(平面安装型);LMF37(角柱型)、LMF38(平面安装型)。

(2)电感式接近开关

电感式接近开关主要由振荡器、开关级、放大输出级三部分组成,其工作原理如图3-1所示。

图3-1　电感式接近开关的工作原理

振荡器产生一个交变磁场。当金属目标接近这个磁场并达到感应距离时,在金属目标内产生涡流,从而使振荡器的振荡衰减、停振。这种变化被后级放大电路处理并转换成开关信号,从而实现非接触检测。

如果检测物体是非磁性金属时,动作距离要下降。如以铁的动作距离为100%计,那么不锈钢约为60%、黄铜约为40%、铝约为30%、铜约为28%。但对厚度大于0.01mm左右的箔材料,会获得和磁性材料相同的检测距离。如果检测物体有镀层,也会影响动作距离。

电感式接近开关能够用作行程开关、限位开关,在自动控制中还可以做各种检测,如速度检测(速度传感器)、纸包装内有无液体检测、金属检测等。

(3)电容式接近开关

电容式接近开关由感应面、RC振荡器、开关级、放大输出级几部分组成,其工作原理如图3-2所示。电容式接近开关的感应面由两个同轴金属电极构成,这两个电极形成一个电容,串接在RC振荡回路中。

图3-2　电容式接近开关的工作原理

电源接通时RC振荡器不振荡,当检测物体向电容器接近开关的电极靠近时,电容器的容量增加,使振荡器开始振荡。这种变化被后级放大电路处理并转换成开关信号,从而实现非接触检测。

电容式接近开关能检测金属物体,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,动作距离取决于材料的介电常数ξ,材料的介电常数ξ越大,可获得的动作距离越大。电容式接近开关还可以检测各种液体、固体颗粒、非金属材料,比电感式接近开关有更广泛的应用。一些重要材料的介电常数如表3-2所示。

表3-2　重要材料的介电常数

(4)霍尔式接近开关

霍尔式接近开关也称霍尔传感器、磁敏传感器,只能检测永磁体。输出是数字电压信号,能直接和晶体管、TTL、CMOS等逻辑电路接口。电源电压范围宽,为5VDC～24VDC,允许开关频率高,可达320kHz,体积小。霍尔式接近开关的型号和部分参数如表3-3所示。

表3-3　霍尔式接近开关的型号和部分参数

(5)安全防爆型接近开关

安全防爆型接近开关也称NAMUR传感器。安全防爆型接近开关为低电压供电,微电流输出,在具有防爆要求的特殊场合应用。安全防爆接近开关的型号和部分参数如表3-4所示。

表3-4　安全防爆型接近开关的型号和部分参数

(6)电感式线性接近开关

带模拟量输出的电感式接近开关与普通电感式接近开关的工作原理相同。当金属物体靠近电感式线性传感器的感应面时,振荡器系统的能量减小,能量减小的程度反映了物体和传感器之间的距离,通过变换电路,将能量损耗转换成测量信号,经线性化处理,在输出端输出标准0～5V模拟电压信号,或4mA～20mA模拟电流信号。

电感式线性接近开关的接线方法如图3-3所示。图3-3(a)是电感式线性接近开关接线端子输出时的接线示意图。端子1、3分别连接电源的“+”和“-”端子;端子4是0～5V/0～10V模拟电压的输出端子,端子2是4mA～20mA模拟电流的输出端子。

电感式线性接近开关的型号和部分参数如表3-5所示。

图3-3　电感式线性接近开关的接线方法

表3-5　电感式线性接近开关的型号和部分参数

(7)舌簧开关

舌簧开关又称舌簧传感器、磁性开关,适用于气动、液动、气缸、活塞泵的位置测定,也可用作限位开关。当磁性目标接近时,舌簧闭合,经放大后输出开关信号。与电感式传感器相比,有能够安装在金属中、能够并排紧密安装、可穿过金属进行检测等优点。舌簧传感器不适合安装在强烈震动的场合。

2.接近开关对使用环境的要求

应避免在有化学药剂的环境中使用接近开关,特别是在有强碱、强酸等的情况下。接近开关虽为耐水结构,但若装上罩使用,勿使水和水溶性切削液流入,则可更好地提高其可靠性和寿命。

3.维护检修

为使接近开关长期稳定工作,需进行下列定期检查:

①被检测物体和接近开关的安装位置有无偏移、松动、变形。

②配线连接部位有无松动、断线、接触不良。

③有无附沾金属粉末等积物。

④使用温度条件和周围环境条件有无异常。

⑤检测距离有无异常。

4.安装

①紧固方法。

接近开关分为有螺纹接近开关和无螺纹(柱型)接近开关两种,两种接近开关的紧固方法不同。紧固有螺纹式接近开关时,不可采用过大力矩,一般力矩应不大于2N·m,紧固时务必采用齿垫圈。紧固无螺纹的柱型接近开关时,采用M3凹进调节螺钉,也不能采用过大力矩,紧固力矩应在0.2N·m～0.4N·m。

②防止非金属物体的干扰。

在金属件上安装接近开关时,必须预留一定空间,如图3-4所示,以防止非金属物体的干扰。

图3-4　防止非金属物体干扰的方法

③防止接近开关之间的相互干扰。

当接近开关对置和并列安装时,必须预留一定空间,如图3-5所示,以避免接近开关之间的相互干扰。

④接近开关动作距离的调节。

图3-5　防止开关之间相互干扰的方法

接近开关可以通过微调电位器调节动作距离,顺时针调节,动作距离增大;反之,逆时针调节,动作距离减小。切忌在动作距离最大临界状态下使用。

⑤接近开关引线的防护。

安装接近开关时,应将离接近开关10cm左右引线位置用线夹固定,以防止接近开关引线受外力的作用而损坏。

5.通过接近开关检测震动的方法

如图3-6中所示的接近开关A,可以采用开关量输出的接近开关,也可以采用线性输出的接近开关,B是被监测的机械装置。将A固定安装于静止构件上,就组成了一个振动监测开关。在开关量输出的接近开关条件下,这个振动监测开关通过调整接近开关A和机械装置B之间的距离,实现对机械装置B振动幅度的监测,当机械装置B的振动幅度超过规定时,接近开关A动作。在线性输出的接近开关条件下,就要和模拟量→开关量转换电路(见第七章)配合使用,此时接近开关A和机械装置B之间的距离只需要大致调节,由转换电路实现开关量输出。

图3-6　接近开关监测机械装置振动的方法

6.接近开关的串并联方法

接近开关的串并联方法有三线直流接近开关和三线直流接近开关的串联、三线直流接近开关和三线直流接近开关的并联、两线交流接近开关和两线交流接近开关的串联、两线交流接近开关和两线交流接近开关的并联、机械开关和交流接近开关的串联、机械开关和交流接近开关的并联六种形式,如图3-7所示。

图3-7　接近开关的串并联方法