接近开关的类型、安装距离要求及应用场景详解

1.接近开关工作原理

接近开关是代替限位开关等接触式检测方式，以无需接触检测对象进行检测为目的的传感器的总称。将检测对象的移动信息和存在信息转换为电气信号。常见的接近开关主要有电感式、电容式、干簧管等。常见接近开关实物如图3-8所示。

2.接近开关工作特点

1）由于能以非接触方式进行检测，所以不会磨损和损伤检测对象；

2）由于采用无触点输出方式，对触点的寿命无影响；

3）与光电检测方式不同，适合在水和油等环境下使用检测时几乎不受检测对象的污渍和油、水等的影响；

4）与接触式开关相比，可实现高速响应；

5）与接触式不同，会受周围温度、周围物体和同类传感器的影响，包括感应型、静电容量型在内，传感器之间相互影响。因此，对于传感器的设置，需要考虑相互干扰。此外，在感应型中，需要考虑周围金属的影响，而在静电容量型中则需考虑周围物体的影响。

图3-8 接近开关实物图

图3-9 接近开关相关术语

3.接近开关相关术语

接近开关相关术语如图3-9所示。

（1）检测距离

当有物体移向传感器时，并接近到一定距离时，传感器才有“感知”，开关才会动作。通常把这个距离叫“检测距离”。不同的接近传感器检测距离也不同。

（2）设定距离

传感器在实际应用中的整定距离，一般为额定动作距离的0.8倍。

（3）响应频率

有时被检测验物体是按一定的时间间隔，一个接一个地移向接近开关，又一个一个地离开，这样不断地重复。接近开关响应频率是在规定时间内，传感器允许动作循环的最大次数。

（4）输出状态

输出状态分为常开和常闭两种。当无检测物体时，常开型传感器所连接的负载，由于传感器内部的输出晶体管截止而不工作；当检测到有物体时，常开型传感器内部的输出晶体管导通，负载得电而工作。常闭型则相反。

（5）输出形式

分NPN二线，NPN三线、NPN四线、PNP二线，PNP三线、PNP四线、DC二线、AC五线（自带继电器）等形式。

4.接近开关使用注意事项

1）当检测物体为非铁质的金属时，检测距离要减少，另外很薄的镀膜层也是检测不到的。(www.xing528.com)

2）接近开关的接通时间为50ms，用户在产品设计过程中，当负载和接近开关采用不同的电源时，务必先接通接近开关的电源。

3）当使用感性负载时（如灯、电动机），其瞬态冲击电流较大，可能劣化或损坏交流二线接近开关，这种情况下，则要经过交流继电器作为负载转换使用。

4）为保证接近开关长期稳定工作，请务必进行定期维护，包括检测物体和接近开关的安装位置是否有移动和松动，接线的连接部位是否接触不良，是否有金属粉尘黏附。

5.安装要求

接近开关在安装时保证合适的距离，符合表3-1所规定的要求。接近传感器安装示意图如图3-10所示。

表3-1 接近开关安装距离要求

注：S_n为额定安装距离。

6.分类

接近开关按工作原理分为电感式传感器（或称电感式接近开关）和电容式传感器（或称电容式接近开关）。其各自工作原理及使用事项分述如下。

（1）电感式传感器

电感式传感器是一种用开关量输出位置的传感器，它由振荡器、开关电路和放大输出电路三大部分组成。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，从而导致振荡衰减，以至停振。振荡器振荡及停振的变化被后级放大电路处理并转换成开关信号，触发驱动控制器件，从而达到非接触式的检测目的。由此识别有无金属物体。其工作原理框图如图3-11所示，工作原理如图3-12所示。

图3-10 接近传感器安装示意图

图3-11 电感式传感器工作原理框图

图3-12 电感传感器原理图

电感式传感器所能检测的物体必须是金属物体。

电感式传感器因金属材料不同，其检测范围也不同。主要与材料的衰减系数有关，衰减系数越大，其检测范围也越大。如钢的衰减系数为1、不锈钢的衰减系数为0.85、铜的衰减系数为0.85。

（2）电容式传感器

电容式接近开关的测量头通常是构成电容器的一个极板，而另一个极板是被测物体的本身，当物体移向接近开关时，物体和接近开关的介电常数发生变化，使得和测量头相连的电路状态也随之发生变化，由此便可控制电容式接近开关的接通和关断。

这种接近开关检测的对象，不限于导体，可以是绝缘的液体或粉状物等。

不同的物质的介电常数不同，因而检测的距离也不相同，在检测较低介电常数的物体时，可以顺时针调节电位器来增加灵敏度，一般调节电位器使电容式传感器在0.7～0.8倍标准检测距离的位置动作。