模塊三

位置檢測1學習目標了解各類接近開關傳感器熟悉各類接近開關傳感器的外部接線、安裝及應用情況了解各類接近開關傳感器的基本工作原理掌握各類接近開關傳感器位置檢測的方法

2課題一接近開關傳感器3一、基礎知識1、

接近開關傳感器的類型按供電形式的不同分為：直流型和交流型兩大類；按使用的方法不同分為：接觸式和非接觸式兩大類；按輸出形式可分為：直流兩線制、直流三線制、直流四線制、交流兩線制和交流三線制；按傳感器的工作原理又可分：為電感式接近開關、電容式接近開關、霍爾開關、光電開關等

42、接近開關傳感器的接線方式

接近開關傳感器輸出多由NPN、PNP型晶體管輸出，輸出狀態有常開（NO）和常閉（NC）兩種形式。外部接線常見的是二線制、三線制、四線制和五線制，連接導線多采用PVC外皮、PVC芯線，芯線顏色多為棕色（brown）、黑色(black)、藍色(blue)、黃色(yellow)。不同的產品可能芯線顏色不同，使用時應仔細查看說明書。53、接近開關傳感器的選型

（1）當檢測體為金屬材料時，應選用高頻振蕩型接近開關，該類型接近開關對鐵鎳、鋼類檢測體檢測最靈敏。對鋁、黃銅和不銹鋼類檢測體，其檢測靈敏度就低。（2）當檢測體為非金屬材料時，如；木材、紙張、塑料、玻璃和水等，應選用電容型接近開關。（3）金屬體和非金屬要進行遠距離檢測和控制時，應選用光電型接近開關或超聲波型接近開關。（4）對于檢測體為金屬時，若檢測靈敏度要求不高時，可選用價格低廉的磁性接近開關或霍爾式接近開關。64、接近開關傳感器的應用（1）生產線工件計數7（2）機械手限位8（3）生產工件加工定位9二、課題實施—接近開關接線

1、訓練目的（1）認識和熟悉各類不同的接近開關；（2）熟悉各類接近開關的外部接線方式及主要參數指標；（3）能夠使用萬用表檢測接近開關的觸點好壞。2、訓練設備

萬用表、直流電源、交流電源、各類不同接近開關、信號燈、白熾燈、繼電器103、訓練步驟（1）查看各類接近開關的外部接線方式及主要技術參數指標。（2）萬用表檢測三線制接近開關。

a、判斷是PNP型還是NPN型；

b、檢測其好壞；

c、比較NO與NC的電壓輸出。（3）交流二線制和直流二線制接近開關的應用。11三、課題小結（1）介紹了各類接近開關傳感器的主要特點、外部接線方式及使用情況

；（2）通過接線訓練掌握各類接近開關傳感器的外部接線及判別其開關的好壞

。

12課題二電感式接近開關13一、基礎知識1、電感式接近開關的工作原理

電感式接近開關屬于一種有開關量輸出的位置傳感器，它由LC高頻振蕩器、檢波電路、放大電路、整形電路及輸出電路組成。14一般來說電感式接近開關只能用于檢測金屬物體。電感式接近開關工作原理圖b.電感式接近開關的工作過程152、電感式接近開關的技術參數

（1）額定動作距離在規定的條件下所測定到的接近開關的動作距離。（2）工作距離接近開關在實際使用中被測定的安裝距離。（3）動作滯差指動作距離與復位距離之差的絕對值。（4）動作頻率指每秒連續不斷地進入接近開關的動作距離后又離開的被測物個數或次數。16二、課題實施—電感式接近開關控制電機1、訓練目的（1）了解電感式接近開關的基本工作原理及主要技術參數指標；（2）熟悉電感式接近開關的外部接線；（3）熟練掌握電感式接近開關與PLC的接線及調制。2、訓練設備直流電源、交流電源220V、電感式接近開關（PNP型四線制）、PLC、三相異步電動機、信號燈、蜂鳴器、24V直流繼電器。173、訓練步驟在電動機正常運行時，當被測物體接近傳感器時，接近開關動作，發出控制信號，電動機停止運轉。（1）觀察直流四線制接近開關18（2）接線及I/O分配（3）控制電機的停轉電動機主電路控制圖

PLC接線圖

19三、課題小結（1）理解電感式接近開關的工作原理的基本原理和使用方法；（2）熟悉電感式接近開關的基本結構和外形接線；（3）通過應用訓練掌握電感式接近開關測量物體位置的方法。20課題三霍爾開關21一、基礎知識1、霍爾效應

將半導體置于垂直的磁場中，有電流流過時，在半導體的兩側會產生電動勢，電動勢的大小與電流和電磁感應強度的乘積成正比，，這個電動勢稱為霍爾電勢，該電動勢的大小為

霍爾效應原理圖222、霍爾元件

霍爾元件是一種四端型器件，由霍爾片、四根引線和殼體組成。通常a、b兩根引線稱為控制電流端引線，一般為紅色導線；c、d兩根綠色引線為霍爾電勢輸出線。

a）霍爾元件結構b）霍爾元件符號c）霍爾元件外形霍爾元件233、霍爾開關

霍爾開關是由霍爾元件、放大器、施密特整形電路和OC門等電路集成做在同一個芯片上的集成電路。

a）外形圖b）內部結構圖霍爾開關24二、課題實施—霍爾開關位置檢測

1、訓練目的（1）了解霍爾效應的概念及霍爾元件的結構；（2）熟悉和掌握霍爾元件的外形結構；（3）掌握霍爾開關的工作原理及檢測位置的方法。2、訓練設備

A44E集成霍爾開關、直流電壓源、萬用表、磁性被測物（大號磁鐵、中號磁鐵、小號磁鐵各一個）等。253、訓練步驟（1）仔細查看A44E集成霍爾開關。（2）連接電路。

a）外部引腳b）接線圖圖4.10A44E集成霍爾開關訓練電路26（3）比較實驗現象。磁鐵固定，移動集成霍爾開關，用萬用表觀察測量引腳2、3之間的電壓變化。分別用大號磁鐵、中號磁鐵、小號磁鐵，移動集成霍爾開關，觀察集成霍爾開關的移動距離的變化。27三、課題小結（1）了解霍爾效應的概念；（2）熟悉霍爾元件及霍爾開關的基本結構和工作原理；（3）掌握霍爾開關的外形和接線電路。28課題四光電開關29一、基礎知識1、光電效應

光電傳感器工作的物理基礎是光電效應，光電效應分為內光電效應、外光電效應和光生伏特效應。內光電效應：光敏電阻外光電效應：光電管，光電倍增管光生伏特效應：光電池

霍爾效應原理圖302、光電器件（1）光電管與光電倍增管（2）光敏電阻（3）光敏二極管與光敏晶體管（4）光電耦合器件

313、光電開關的工作原理

光電開關是將發射器發出來的光被物體阻斷或部分反射，接收器對變化的光接收，并加以光電轉換，同時以某種形式的放大和控制，從而獲得最終的控制輸出“開”、“關”信號。光電開關根據使用原理分為對射式、直接反射式、會聚型反射式、鏡反射式等四種類型。

光電開關工作原理圖32（1）對射式光電開關（2）直接反射式光電開關（3）會聚型反射式光電開關（4）鏡反射式光電開關

b）直接反射式光電開關d）鏡反射式光電開關a）對射式光電開關c）會聚型反射式光電開關33二、課題實施—光電開關位置檢測

1、訓練目的（1）了解光電開關的工作原理及分類；（2）熟悉光電開關的主要技術參數指標；（3）掌握光電開關的外部接線及位置檢測方法。2、訓練設備萬用表、直流電源、交流電源220V、光電開關（二線制、三線制）、信號燈、蜂鳴器、24V直流繼電器等。343、訓練步驟（1）認識光電開關。（2）電路連接及位置檢測。

二線制、三線制光電開關訓練電路圖35三、課題小結（1）了解光電開關的工作原理、各種類型和主要技術參數指標

；（2）熟悉不同光電開關的外部接線方式及芯線顏色的接法

；（3）掌握光電開關的位置檢測的應用

。36課題五電容式接近開關37一、基礎知識1、電容式接近開關的工作原理

電容式接近開關是一個以電極為檢測端的靜電電容式接近開關，它由高頻振蕩電路、檢波電路、放大電路、整形電路及輸出等部分組成。

霍爾效應原理圖電容式接近開關工作原理圖

382、電容式接近開關的結構

圓柱形電容式接近開關的結構圖1—檢測電極2—樹脂3—檢測電路4—外殼5—電位器6—工作指示燈7—引線外形結構393、使用電容式接近開關的注意事項

（1）檢測區有金屬物體時，容易造成對傳感器檢測距離的影響。如果周圍還安裝有另外的傳感器，也會對傳感器的性能帶來影響。（2）電容式接近開關安裝在高頻電場附近時，易受高頻電場的影響而產生誤動作。安裝使用時應遠離高頻電場。（3）電容式接近開關應用中，被測物不限于金屬體，塑料、木材、紙張、液體、粉粒等介質可以檢測。

40二、課題實施—電容式接近開關物位檢測

1、訓練目的（1）理解電容式接近開關的基本原理、外部接線和主要應用；（2）熟悉電容式接近開關的使用方法；（3）了解電容式接近開關與其他接近開關的異同。2、訓練設備直流電源、電容式接近開關（不同接線方式）、實驗室水箱、信號燈、蜂鳴器等。