2.4 接近开关

接近开关又称无触点行程开关，是理想的电子开关量传感器。当检测体接近开关的感应区域，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。接近开关具有使用寿命长、工作可靠、重复定位精度高、无机械磨损、无火花、无噪声、抗振能力强等特点。因此，接近开关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。

2.4.1 接近开关的工作原理

接近开关是一种无接触式物体检测装置，当被测物接近其工作面并达到一定距离时，不论检测物体是运动的还是静止的，接近开关都会自动的发出物体接近而动作的信号，而不像机械式行程开关那样需要机械碰撞。

2.4.2 接近开关分类

接近开关按工作原理一般分为电感式和电容式两种。

电感式接近开关的感应头是一个具有铁氧体磁芯的电感线圈，只能用于检测金属体。振荡器在感应头表面产生一个交变磁场，当金属块接近感应头时，金属中产生的涡流吸收了振荡的能量，使振荡减弱以至停振，因而产生振荡和停振两种信号，经整形放大器转换成二进制的开关信号，从而起到开、关的控制作用。

电容式接近开关的感应头是一个圆形平板电极，与振荡电路的地线形成一个分布电容，当有导体或其他介质接近感应头时，电容量增大使振荡器停振，经整形放大器输出电信号。电容式接近开关既能检测金属，又能检测非金属及液体。

接近开关按供电方式可分为直流型和交流型，按输出型式又可分为直流两线制、直流三线制、直流四线制、交流两线制和交流三线制。

1.两线制接近开关

两线制接近开关安装简单，接线方便；应用比较广泛，但却有残余电压和漏电流大的缺点。

2.直流三线式

直流三线式接近开关的输出型有NPN和PNP两种，20世纪70年代日本产品绝大多数是NPN输出，西欧各国NPN、PNP两种输出型都有。PNP输出接近开关一般应用在PLC或计算机作为控制指令较多，NPN输出接近开关用于控制直流继电器较多，在实际应用中要根据控制电路的特性进行选择其输出形式。图2-6是接近开关的类型。

2.4.3 接近开关功能

1.检验距离

检测电梯、升降设备的停止、启动、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.检测物体存在与否

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。

2.4.4 接近开关的选用

对于不同的材质的检测体和不同的检测距离，应选用不同类型的接近开关，使其在系统中具有高的性能价格比，为此在选型中应遵循以下原则：

（1）当检测体为金属材料时，应选用高频振荡型接近开关，该类型接近开关对铁镍、A3钢类检测体检测最灵敏。对铝、黄铜和不锈钢类检测体，其检测灵敏度就低。

（2）当检测体为非金属材料时，如木材、纸张、塑料、玻璃和水等，应选用电容型接近开关。

（3）金属体和非金属要进行远距离检测和控制时，应选用光电型接近开关或超声波型接近开关。

（4）对于检测体为金属时，若检测灵敏度要求不高时，可选用价格低廉的磁性接近开关或霍尔式接近开关。

接近开关的实物如图2-7所示。