磁性間隙開關(guān)HQDQ-M30/YL磁性開關(guān)用途

?磁性開關(guān)?是一種利用磁場(chǎng)來控制電路通斷的電子元件，廣泛應(yīng)用于各種自動(dòng)化設(shè)備、安全系統(tǒng)、智能家居等領(lǐng)域。磁性開關(guān)主要由磁鐵、干簧管、觸點(diǎn)、外殼等部分組成，當(dāng)磁鐵靠近干簧管時(shí)，磁鐵產(chǎn)生的磁場(chǎng)作用于干簧管內(nèi)的磁性材料，使干簧管內(nèi)的觸點(diǎn)閉合，從而實(shí)現(xiàn)電路的通斷控制?。

　　接近開關(guān)是傳感器家族中眾多種類中的一個(gè)，它是利用電磁工作原理，用的工藝制成的，是一種位置傳感器。它能通過傳感器與物體之間的位置關(guān)系變化，將非電量或電磁量轉(zhuǎn)化為所希望的電信號(hào)，從而達(dá)到控制或測(cè)量的目的。接近傳感器目前所采用的原理有電感式、磁式、光學(xué)式、超聲式和電容式等。本文介紹了幾種常用的接近開關(guān)，并對(duì)它們的原理與應(yīng)用進(jìn)行了說明

　　1．電容式接近開關(guān)

　　原理：

　　電容式接近開關(guān)的敏感元件由導(dǎo)電極板系統(tǒng)組成，可被視為一個(gè)或一組電容，附近出現(xiàn)或經(jīng)過的導(dǎo)電體和介電體改變極板系統(tǒng)中的靜電場(chǎng)分布，從而改變敏感元件的電容。信號(hào)處理電路檢測(cè)出這種變化，就可以檢測(cè)出目標(biāo)物體的接近。相比之下，電容式傳感器的結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單、工作阻抗，因而功耗較，此外通過鎖頻或頻譜擴(kuò)展載波調(diào)制技術(shù)，可以使之不受寄生或有意的干擾影響。其他方案則很難達(dá)到設(shè)計(jì)者的要求。

　　機(jī)械開關(guān)的穩(wěn)定性和性較差磁敏感方式功耗過大，也容易受外磁場(chǎng)的影響；光學(xué)式和超聲式傳感器的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，容易受外界干擾。

　　2．電感式接近開關(guān)

　　原理：

　　電感式接近開關(guān)（GKG）屬于一種有開關(guān)量輸出的位置傳感器，它由LC 頻振蕩器、信號(hào)觸發(fā)器和開關(guān)放大器組成。振蕩電路的線圈產(chǎn)生頻交流磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)經(jīng)由傳感器的感應(yīng)面釋放出來。當(dāng)有金屬物體接近這個(gè)能產(chǎn)生電磁場(chǎng)的振蕩感應(yīng)頭時(shí)，就會(huì)使該金屬物體內(nèi)部產(chǎn)生渦流，這個(gè)渦流反作用于接近開關(guān)，使接近開關(guān)振蕩能力衰減，內(nèi)部電路的參數(shù)發(fā)生變化，當(dāng)信號(hào)觸發(fā)器探測(cè)到這一衰減現(xiàn)象時(shí)，便把它轉(zhuǎn)換成開關(guān)電信號(hào)。由此識(shí)別出有無金屬物體接近開關(guān)，進(jìn)而控制開關(guān)的通或斷。

　　這種接近開關(guān)所能檢測(cè)的物體必須是金屬物體。

　　3．霍爾式接近開關(guān)

　　3.1 原理

　　當(dāng)一塊通有電流的金屬或半導(dǎo)體薄片垂直地放在磁場(chǎng)中時(shí)，薄片的兩端就會(huì)產(chǎn)生電位差，這種現(xiàn)象就稱為霍爾效應(yīng)。兩端有的電位差值稱為霍爾電勢(shì)U，其表達(dá)式為： U=K&miot;I&miot;B/，其中 K 為霍爾系數(shù)，I 為薄片中通過的電流，B 為外加磁場(chǎng)（洛倫慈力 Lorrentz）的磁感應(yīng)強(qiáng)度， 是薄片的厚度。由此可見，霍爾效應(yīng)的靈敏度與外加磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度成正比。霍爾接近開關(guān)就屬于這種有源磁/電轉(zhuǎn)換器件，它是在霍爾效應(yīng)原理的基礎(chǔ)上，利用的集成封裝和組裝工藝制作而成，它可方便地把磁輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換成實(shí)際應(yīng)用中的電信號(hào)，同時(shí)又備工業(yè)場(chǎng)合實(shí)際應(yīng)用易操作和性的要求。 霍爾接近開關(guān)的輸入端是以磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 來表征的，當(dāng) B 值達(dá)到一定的程度（如 B1）時(shí)，開關(guān)內(nèi)部的觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，霍爾接近開關(guān)的輸出電平狀態(tài)也隨之翻轉(zhuǎn)。輸出端一般采用晶體管輸出，和電感式接近開關(guān)類似的有：NPN、PNP、常開型、常閉型、鎖存型（雙極性）、雙信號(hào)輸出幾種類型。

　　霍爾接近開關(guān)是磁性接近開關(guān)中的一種，有無觸電、功耗、長(zhǎng)使用壽命、響應(yīng)頻率等特點(diǎn)，內(nèi)部采用環(huán)氧樹脂封灌制作成結(jié)構(gòu)，所以能在各類惡劣環(huán)境下地工作。它可應(yīng)用于接近開關(guān)、壓力開關(guān)、里程表等，它是一種的電器配件。霍爾式開關(guān)比電感式開關(guān)響應(yīng)頻率，它用磁鋼觸發(fā)，電感式用導(dǎo)磁金屬觸發(fā)，霍爾式開關(guān)感應(yīng)距離除了與傳感器本身性能有關(guān)外，還與所選磁鋼磁場(chǎng)強(qiáng)度有關(guān)

　　3.2 霍爾接近開關(guān)術(shù)語(yǔ)解釋

　?、?磁感應(yīng)強(qiáng)度：霍爾接近開關(guān)在工作時(shí)，它所要求磁鋼有的磁場(chǎng)強(qiáng)度的大小。一般磁感應(yīng)強(qiáng)度值B 為 0.02~0.05 特斯拉。

　　② 響應(yīng)頻率：按規(guī)定在 1 秒的時(shí)間間隔內(nèi)，允許霍爾開關(guān)動(dòng)作循環(huán)的次數(shù)。

　　③ 輸出狀態(tài)：分為常開、常閉、鎖存等幾種類型。例如，當(dāng)無被檢測(cè)物體時(shí)，常開型的霍爾開關(guān)所接通的負(fù)載，由于霍爾接近開關(guān)內(nèi)部的輸出晶體管的截止而不工作；當(dāng)檢測(cè)到物體時(shí)，晶體管導(dǎo)通，負(fù)載得電工作。

　?、?輸出形式：分為 NPN、PNP、常開、常閉、多功能等幾種常用的形式輸出。

　　⑤ 動(dòng)作距離：動(dòng)作距離是指被檢測(cè)物體按一定方式移動(dòng)時(shí)，從基準(zhǔn)位置（霍爾開關(guān)的感應(yīng)表面）到開關(guān)動(dòng)作時(shí)測(cè)得的基準(zhǔn)位置到檢測(cè)面的空間距離。額定動(dòng)作距離指霍爾開關(guān)動(dòng)作距離的標(biāo)稱值。

　?、?回差距離：動(dòng)作距離與復(fù)位距離之間的值。

　　3.3 應(yīng)用實(shí)例

　　由于轉(zhuǎn)速信號(hào)是以脈沖形式出現(xiàn)的，當(dāng)被測(cè)磁性物體磁場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到 25 毫特斯拉以上時(shí)，其輸出是的TTL電平。利用計(jì)算機(jī)的智能型控制、運(yùn)算功能，組成的轉(zhuǎn)速表既簡(jiǎn)單又。如用 3020 型霍爾式接近開關(guān)，單片機(jī)用 8031（它的晶振為 6MHz，經(jīng) 12 分頻后為 0.5MHz），則其測(cè)量的zui大轉(zhuǎn)速為 0.5MHz，而zui小測(cè)量轉(zhuǎn)速可。

　　3.4 注意事項(xiàng)

　?、?直流型霍爾接近開關(guān)產(chǎn)品所使用的直流電壓為 3~28V，其典型的應(yīng)用范圍一般采用 5~24V，過的電壓會(huì)引起其內(nèi)部霍爾元器件參數(shù)隨電壓升而變化的不穩(wěn)定性，而過的電壓容易讓外界的溫度變化影響磁場(chǎng)強(qiáng)度特性，從而引起電路誤動(dòng)作。

　?、?當(dāng)使用霍爾接近開關(guān)驅(qū)動(dòng)感性負(fù)載時(shí)，請(qǐng)?jiān)谪?fù)載兩端并接入續(xù)流型二極管，否則會(huì)因感性負(fù)載長(zhǎng)期動(dòng)作時(shí)的瞬態(tài)壓脈沖影響霍爾開關(guān)的使用壽命。

　?、?一般霍爾接近開關(guān)產(chǎn)品用 SM 工藝制造而成，并經(jīng)嚴(yán)格的測(cè)試合格后才出廠。在一般情況下使用是不會(huì)出現(xiàn)損壞現(xiàn)象的，但為了防止意外性事件發(fā)生，用戶在接通電源前應(yīng)檢查接線是否正確，并核定其電壓是否為額定值。

　　4 ．磁性接近開關(guān)

　　4.1 工作原理

　　磁性接近開關(guān)能以細(xì)小的開關(guān)體積達(dá)到zui大的檢測(cè)距離。它能檢測(cè)磁性物體（一般為*磁鐵），然后產(chǎn)生觸發(fā)開關(guān)信號(hào)輸出。由于磁場(chǎng)能通過很多非磁性物，所以此觸發(fā)過程并不一定需要把目標(biāo)物體直接靠近磁性接近開關(guān)的感應(yīng)面，而是通過磁性導(dǎo)體（如鐵）把磁場(chǎng)傳送至遠(yuǎn)距離，例如，信號(hào)能夠通過溫的地方傳送到磁性接近開關(guān)而產(chǎn)生觸發(fā)動(dòng)作信號(hào)。 它的工作原理與電感式接近開關(guān)類似，其內(nèi)部包含一個(gè) LC 振蕩器、一個(gè)信號(hào)觸發(fā)器和一個(gè)開關(guān)放大器，還有一個(gè)非晶體化的、穿透率的磁性軟玻璃金屬鐵芯，該鐵芯造成渦流損耗使振蕩電路產(chǎn)生衰減，如果把它放置在一個(gè)磁場(chǎng)范圍內(nèi)（例如，*磁鐵附近），此時(shí)正在影響振蕩電路衰減的渦流損耗會(huì)減少，振蕩電路不再衰減。因此，磁性接近開關(guān)的消耗功率由于*磁鐵的接近而增加，信號(hào)觸發(fā)器被啟動(dòng)產(chǎn)生輸出信號(hào)。它有的應(yīng)用，如：可以通過塑膠容器或?qū)Ч軄韺?duì)物體進(jìn)行檢測(cè)；溫環(huán)境的物體檢測(cè)；物料的分辨系統(tǒng)；用磁石辨認(rèn)代碼等。

　　4.2 特點(diǎn)

　?。?）點(diǎn)

　?、?可以整體安裝在金屬中。

　?、?對(duì)并排安裝沒有任何要求。

　?、?頂部（傳感面）可以由金屬制成。

　?、?廉，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。

　　⑤ 有大的感應(yīng)范圍和的開關(guān)頻率。

　?。?） 缺點(diǎn)

　　① 動(dòng)作距離受檢測(cè)體（一般為磁鐵或磁鋼）的磁場(chǎng)強(qiáng)度影響較大。

　　② 檢測(cè)體的接近方向會(huì)影響動(dòng)作距離的大?。◤较蚪咏禽S向接近時(shí)動(dòng)作距離的一半）。

　?、?徑向接近時(shí)有可能會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)工作點(diǎn)。

　?、?檢測(cè)體在固定時(shí)不允許用鐵氧體或螺絲釘，只能用非鐵質(zhì)材料。

　　5．傳感器技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

　　隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各國(guó)對(duì)傳感技術(shù)在信息社會(huì)的作用有了新的認(rèn)識(shí)，認(rèn)為傳感器技術(shù)是信息技術(shù)的關(guān)鍵。傳感器技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)是開發(fā)新材料、新工藝和開發(fā)傳感器；其二是實(shí)現(xiàn)傳感器的多功能、精度、集成化和智能化。

　　5.1新材料開發(fā)

　　傳感器材料是傳感器技術(shù)的重要基礎(chǔ)，由于材料科學(xué)的進(jìn)步，使傳感器技術(shù)越來越成熟，傳感器種類越來越多。除了早期使用的材料， 如：半導(dǎo)體材料、陶瓷材料以外，光導(dǎo)纖維以及超導(dǎo)材料的發(fā)展，為傳感器技術(shù)發(fā)展提供物質(zhì)基礎(chǔ)。未來將會(huì)有更新式材料開發(fā)出來，如納米材料等。zui近，美國(guó) NRC公司已開發(fā)納米ZrO2傳感器。在控制汽車尾氣的排放效果很好，應(yīng)用前景廣闊。采用納米材料制作的傳感器有龐大的界面，提供大量的通道，導(dǎo)通電阻很小，有利于傳感器向微型化發(fā)展。

　　5.2 集成化技術(shù)

　　隨著LSI技術(shù)發(fā)展和半導(dǎo)體細(xì)加工技術(shù)的進(jìn)步，傳感器也逐漸采用集成化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)性能化和小型化。集成溫度傳感器、集成壓力傳感器等早已被使用，今后將有更多集成傳感器被開發(fā)出來。

　　5.3 多功能集成傳感器

　　在一塊集成傳感器上可以同時(shí)測(cè)量多個(gè)被測(cè)量稱為多功能集成傳感器。80年代末期，豐田研究所報(bào)導(dǎo)了可以檢測(cè)Na+，K+和H+多離子傳感器。zui近已經(jīng)研制硅壓阻式復(fù)合傳感器，可以同時(shí)測(cè)量溫度和壓力等。

　　5.4 智能化傳感器

　　智能化傳感器是一種帶微處理器的傳感器，兼有檢測(cè)判斷和信息處理功能，例如美國(guó)霍尼爾公司的ST-3000型傳感器是一種能夠進(jìn)行檢測(cè)和信號(hào)處理的智能傳感器，有微處理器和存貯器功能，可測(cè)差壓、靜壓及溫度等。智能傳感器有測(cè)量、存儲(chǔ)、通信、控制等特點(diǎn).20多年來，智能化傳感器有了很大發(fā)展，近年來，智能化傳感器發(fā)展開始同人工智能相結(jié)合，創(chuàng)造出各種基于模糊推理、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)等人工智能技術(shù)的度智能傳感器，稱為軟傳感技術(shù)。它已經(jīng)在家用電器方面利用，相信未來將會(huì)更加成熟。智能化傳感器是傳感技術(shù)未來發(fā)展的主要方向。

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