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接近开关与光电开关的识别与检测

一、接近开关

接近开关也叫接近传感器,它可以在不与目标物实际接触的情况下,检测到靠近传感器的目标物。接近开关主要应用在自动化控制系统中。常见接近开关的实物外形和控制示意图如下图所示。

1.接近开关的分类

根据操作原理,接近开关大致可以分为电磁式、磁力式和电容式 3 种。

2.接近开关的工作原理

(1)电磁式接近开关

电磁式接近开关属于一种有开关量输出的位置传感器,它由 LC 高频振荡器和放大电路组成。LC 高频振荡器通过振荡产生振荡脉冲。当金属物体在接近这个能产生电磁场的振荡感应头时,它的内部产生涡流。这个涡流使接近开关内的振荡器振荡能力减弱,于是该开关判断出有金属物体接近,进而控制开关接通;反之,当金属物体离开后,该开关自动关断。

(2)电容式接近开关

电容式接近开关也属于一种具有开关量输出的位置传感器,它的测量头通常是构成电容器的一个极板,而另一个极板是物体的本身。这种接近开关不仅可以检测接近的金属物体,而且可以检测绝缘的液体或粉状物体。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,通过放大电路放大后,控制开关的接通;反之,物体离开后,该开关自动关断。在检测较低介电常数的物体时,可以顺时针调节位于开关后部的电位器来增大感应灵敏度。

二、光电开关

光电开关是通过把光强度的变化转换成电信号的变化来实现控制的。光电开关主要应用在录像机、复印机、打印机等电子产品内。常见的光电开关实物外形如下图所示。

1.光电开关的构成

光电开关主要由光发射管(发送器)、光接收管(接收器)、发射窗、接收窗、外壳、引脚构成,如下图所示。

接近开关与光电开关的识别与检测

2.光电开关的分类和工作原理

光电开关主要分为槽型光电开关、对射分离式光电开关、反光板反射式光电开关和扩散反射型光电开关4种。

(1)槽型光电开关

槽型光电开关是把一个光发射管(发光二极管)和一个光接收管(光敏三极管)面对面地装在一个槽的两侧。光发射管能通过发射窗发出红外光或可见光,在无阻情况下,光接收管通过接收窗接收到光信号而导通。当有物体从槽中通过时,光发射管发出的光被遮挡,光接收管因无光照而截止,输出一个开关控制信号,切断或接通负载电流,从而完成一次控制过程。

提示:因受整体结构的限制,槽型光电开关的发射窗口与接收窗口一般只有几十毫米到几厘米。

(2)对射分离式光电开关

对射分离式光电开关简称对射式光电开关,它是把光发射管和光接收管分开安装,使检测距离加大,能够达到几米甚至几十米。使用时把光发射管和光接收管分别安装在检测物通过路径的两侧,检测物通过时阻挡光路,光接收管就截止,输出一个开关控制信号,实现开关控制。

(3)反光板反射式光电开关

反光板反射式光电开关也叫反射镜反射式光电开关,它是把光发射管和光接收管装入同一个装置内,在它的前方装一块反光板,利用反射原理完成光电控制作用的。正常情况下,反光板将光发射管发出的光反射给光接收管,使它导通。当有物体将光路挡住时,光接收管因收不到光信号而截止,输出一个开关控制信号。

(4)扩散反射型光电开关

扩散反射型光电开关的前方没有反光板,而在检测头里安装了一个光发射管和一个光接收管。正常情况下,光发射管发出的光线是不能被光接收管接收的,使光接收管截止。当检测物通过时挡住了光信号,并把部分光线反射给光接收管时,光接收管收到光信号后导通,输出一个开关信号。

3.光电开关的检测

(1)引脚和穿透电流的判别

用数字型万用表的二极管挡或指针型万用表的电阻挡测量,就可以判断出光电开关的引脚和穿透电流的大小,如下图所示。一般情况下,光发射管的正向导通压降为1.041 左右,如下图(a)所示;调换表笔后,测量光发射管的反向导通压降值,以及光接收管 C、E 极间的正、反向导通压降值时,屏幕都显示溢出值1,如图(b)所示。若光发射管的正向导通压降值大,说明它的导通性能下降;若光发射管的反向导通压降值小或光接收管的C、E 极间的导通压降值小,说明发光二极管或光敏三极管漏电。

接近开关与光电开关的识别与检测

(2)光电效应的检测

检测光电开关的光电效应时,需要采用两块指针型万用表或指针型万用表、数字型万用表各一块,测试方法如下图所示。将数字万用表置于二极管挡,表笔接在光接收管的C、E 极上,再将指针万用表置于“R×1”挡,黑表笔接光发射管的正极、红表笔接光发射管的负极,为光发射管(发光二极管)提供导通电流,使其发光,致使光接收管因受光照而导通,此时显示屏显示的导通压降值为0.146V,表笔不动,将指针万用表置于“R×10”挡后,显示屏显示的导通压降值增大为1.298V。这说明在增大指针万用表的挡位,使流过光发射管的电流减小后,光接收管的导通程度减小,被测试的光电开关的光电效应正常。值得一提的是,测试过程中,若将不透光的物体放在光电开关的槽中间,光接收管的阻值会变为无穷大,说明光接收管在无光照时能截止。

接近开关与光电开关的识别与检测

提示:在使用万用表的“R × 1”、“R × 10”挡为光发射管提供电流时,光发射管的导通程度与万用表内的电池容量成正比,也就是说若指针型万用表的电池容量下降,则会导致数字型万用表测量的数值增大。