現(xiàn)代化機(jī)械設(shè)備的自動化程度越來越高，在這種情況下，一種盡可能通用的加工檢查則顯得越來越重要。對于這種用于監(jiān)視的傳感器來說，它意味著所需設(shè)備的數(shù)量在增加，而安裝的位置則變得緊張且具有強(qiáng)制性的安全功能?，F(xiàn)代化的接近開關(guān)接受了所提出的要求并且與日益增加的要求相匹配。
接近開關(guān)通常作為一個信號發(fā)送器使用，可用于各種控制過程，以確保對危險(xiǎn)范圍或其他重要的控制功能施加影響。
接近開關(guān)大多數(shù)為感應(yīng)式、光電式接近開關(guān)，也有一些是使用超聲波或電容的接近開關(guān)。盡管每種接近開關(guān)的作用方式和使用范圍并不相同，但所有的接近開關(guān)至少都有一個共同點(diǎn)：即它們均為非接觸式工作。這使得接近開關(guān)在實(shí)際使用中也就不存在磨損，并且在很大程度上不會受環(huán)境的影響而發(fā)生失效或損壞。
由于不同的接近開關(guān)是以各種不同的功能原理為基礎(chǔ)，因此對于不同的任務(wù)，可以找到適合的方案。
感應(yīng)式接近開關(guān)
相對便宜的感應(yīng)式接近開關(guān)，可用于探測所有導(dǎo)電的金屬目標(biāo)。它們緊固耐用，對污染不敏感，容易操作。最早的感應(yīng)式接近開關(guān)大約在20世紀(jì)60年代初期推出，并迅速在市場上推廣開來，此后開辟了廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域。
感應(yīng)式接近開關(guān)進(jìn)行了許多次技術(shù)改進(jìn)，但其仍然存在著一些缺點(diǎn)，如在尺寸比例方面控制距離比較小，但由于特殊的振蕩原理而使其得到了改變。如今Contrinex可提供寬板感應(yīng)式接近開關(guān)，其控制間距相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的3~4倍。
圖1 感應(yīng)式接近開關(guān)。傳感器完全封裝在耐腐蝕的金屬殼內(nèi)，金屬殼所用材料為V2A或V4A特種鋼。它們適用于汽車制造業(yè)、造船業(yè)、食品工業(yè)以及機(jī)床等。圖為裝在噴水池的底座采用微型結(jié)構(gòu)的感應(yīng)式接近開關(guān)時(shí)，其控制間距僅為0.6或1.0mm
一個典型的例子是Condet接近開關(guān)，它的控制間距提高了3倍，這不僅對鋼鐵是如此，對其他有色金屬如黃銅或鋁也是如此。其使用方式很容易理解，Condet接近開關(guān)的構(gòu)造類似于變壓器，這不同于通常感應(yīng)式接近開關(guān)利用某一振動回路的衰減的方式。
Condet接近開關(guān)在有效面積后面設(shè)有一個線圈，它發(fā)出一個很短的電流脈沖，在這一脈沖斷開后，目標(biāo)便成為初級繞組，感應(yīng)到一個電壓進(jìn)入到儀器側(cè)的線圈，隨后處理這一電壓。以這種方式實(shí)現(xiàn)的控制間距為3(M8，齊平安裝)~40mm (M30，非齊平安裝)。
感應(yīng)式接近開關(guān)整個封裝在一個耐腐蝕的金屬殼內(nèi)，這種金屬殼所用材料為V2A或V4A特種鋼，主要用在汽車制造業(yè)領(lǐng)域。但這種產(chǎn)品也同樣適用于造船業(yè)、食品工業(yè)和機(jī)床等領(lǐng)域。
由于Contrinex技術(shù)的控制間距較大，因此在許多場合都可以使用小型的接近開關(guān)，同時(shí)因?yàn)檩^大的間距允許較大的公差，安裝也就簡化了許多。感應(yīng)式接近開關(guān)可以做得很小并能夠成批生產(chǎn)，這種小感應(yīng)式接近開關(guān)集成了電子處理技術(shù)，其直徑僅為3mm，裝在一個僅22mm長的機(jī)殼內(nèi)，大致相當(dāng)于一根火柴的尺寸。Winzling的控制間距為0.6mm或1.0mm，直徑為4mm或M5的規(guī)格時(shí)，采取完全齊平的安裝方式可達(dá)到2.5mm。
光電式接近開關(guān)
圖2 光電式接近開關(guān)朝多用途、“ 看得遠(yuǎn)”和小型化圓柱形結(jié)構(gòu)發(fā)展
在許多情況下，光電式傳感器適用于非金屬目標(biāo)，因?yàn)槠鋼碛袉瓮ǖ拦鈻牛瓷涔鉁y頭和反射光柵。它們只是在遇到透明的或反射的材料時(shí)才觸及其邊緣。如今最典型的發(fā)展趨勢是小型化的圓柱形結(jié)構(gòu)。
由于新的光學(xué)原理的原因，所以它有一個圓柱形光電“侏儒”的雅號，其直徑僅為4mm或相當(dāng)于M5螺紋。電纜結(jié)構(gòu)僅為35mm長，插頭結(jié)構(gòu)為45mm。反射光測頭檢測的間距超過50mm，光柵甚至達(dá)到250mm。采用先進(jìn)的加工技術(shù)及高度的集成化，微型化光控開關(guān)的價(jià)格仍然停留在感興趣的范圍。如果其控制間距達(dá)不到要求或需檢測的目標(biāo)是非金屬材料時(shí)，那么光電微型傳感器就是一個值得認(rèn)真對待的選擇方案。
光導(dǎo)式接近開關(guān)
圖3 光導(dǎo)式控制器，適合安裝到DIN導(dǎo)軌上，它們已達(dá)到了很高的技術(shù)水準(zhǔn)，Contrinex生產(chǎn)的這種控制器寬10mm
光電技術(shù)的發(fā)展對光導(dǎo)技術(shù)產(chǎn)生了影響，從而使廣泛流行的、適于安裝到DIN導(dǎo)軌上的裝置達(dá)到了一個很高的技術(shù)水準(zhǔn)。由Contrinex公司研發(fā)的這種裝置寬10mm，可相互無間隙地聯(lián)成一排。它們適用于0~200mm的控制間距，開關(guān)頻率有1.5kHz和5kHz兩種可供選擇，可捕捉到時(shí)間上很短的過程。對于透明的目標(biāo)，可選用控制間距達(dá)100mm的藍(lán)光結(jié)構(gòu)。此外，帶平行光出口的塑料光導(dǎo)體也適合許多場所的應(yīng)用，即使在一些關(guān)鍵安裝位置也可以提供可靠的結(jié)果，例如在套筒中安裝。
超聲波接近開關(guān)
圖4 超聲波接近開關(guān)是萬能的天才，具有較大的作用半徑，但比感應(yīng)式或光電式系統(tǒng)貴一些
超聲波傳感器利用的是超聲波信號遇到障礙物后的反射，它雖然比感應(yīng)式和光電式接近開關(guān)貴一些，卻幾乎可以檢測所有能想象得到的目標(biāo)。目標(biāo)可以是固態(tài)的、粉狀的、液態(tài)的和粒狀的，目標(biāo)也可以是透明的、染色的和任意形狀的，還可以是拋光的或無光澤的。超聲波傳感器都可以檢測得到。
超聲波傳感器工作非?？煽慷覉?jiān)固耐用，即使安裝間距小，也可通過同步來阻止多臺儀器之間的相互干擾。這種傳感器還適用于檢測超大的間距，在現(xiàn)代化的自動化技術(shù)中其應(yīng)用的可能性很多，只有在溫度很高的情況下需要注意，在安全領(lǐng)域是不允許使用的。
除了反射測頭或反射屏障以外，在機(jī)械設(shè)備制造業(yè)中廣泛流行的M18和M30結(jié)構(gòu)中還有一些Contrinex計(jì)劃中的傳感器，它們采用不同的結(jié)構(gòu)長度并有一個彎曲成角形的傳感器頭。這種帶背面漸隱的裝置像反射屏障/反射測頭一樣可屏蔽600mm的距離。
為了與應(yīng)用實(shí)現(xiàn)最佳匹配，可通過PC接口進(jìn)行編程，比如開關(guān)范圍的開始和結(jié)束、開關(guān)頻率、常開或常閉功能、平均值的生成、溫度補(bǔ)償和靈敏度等是可調(diào)的。這些數(shù)值可儲存起來或打印出來，以此作為文件，這樣有助于設(shè)備的維護(hù)。
電容式接近開關(guān)
圖5 電容式接近開關(guān)。由于它能透過非金屬隔板進(jìn)行檢測，故特別適用于料位監(jiān)視
電容式接近開關(guān)非常堅(jiān)固且用途廣泛，尤其是它既可用于檢測金屬目標(biāo)也可用于檢測非金屬目標(biāo)。其有效面積含有電極，借助電極的幫助可以感覺到環(huán)境中的介質(zhì)情況。測量區(qū)域內(nèi)的電容隨著所測目標(biāo)的材料及間距的變化而變化。由于它以這種方式工作并可透過非金屬的隔板進(jìn)行檢測，所以電容式接近開關(guān)特別適合用于液體、紙漿或松散物料的料位監(jiān)視。在機(jī)械設(shè)備制造業(yè)中，人們也很喜歡把它作為終端開關(guān)、非接觸式的極限測量儀以及計(jì)數(shù)用的脈沖發(fā)送器使用。
電容式接近開關(guān)被裝在圓柱形的M12、M18或M30的機(jī)殼內(nèi)，這種機(jī)殼用耐抗的塑料或金屬制造。電子元件內(nèi)部完全被澆鑄，因此振動對它的性能沒有什么影響。最大的開關(guān)間距視型號而定，介于4mm和15mm之間。有4線和2線的方案可供選擇。對于齊平安裝的傳感器可密集布置，特別適用于非接觸式透過非金屬隔板采集固體或液體的料位(最大壁厚4mm)。對于那些介質(zhì)直接與傳感器頭接觸的應(yīng)用，最好采用非齊平安裝的傳感器結(jié)構(gòu)。在實(shí)踐中的每一項(xiàng)任務(wù)都可以找到“量身裁制”的結(jié)構(gòu)。
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