晶體管接近開關是一種以晶體管振蕩為核心組成的無觸點開關, 主要用于工業(yè)自動化控制系統(tǒng)中以實現(xiàn)檢測、控制并與輸出環(huán)節(jié)全盤無觸點化的開關元件。當開關接近某一物體時,即發(fā)出控制信號。
晶體管接近開關作用以及應用范圍編輯
晶體管接近開關的作用是在接近金屬體時就動作、它在機床及其它設備中作無接觸、無壓力的行程監(jiān)測的控制之用。在行程控制、定位控制以及各種保護控制等方面有的應用。[1]
晶體管接近開關原理電路圖分析編輯
現(xiàn)在應用較多的接近開關,是以晶體管振蕩為核心組成的無觸點開關,這種開關是當鐵磁靠近(無須接觸)它的晶體管振蕩器的空間磁場時,在鐵磁體內部產(chǎn)生渦流,消耗振蕩能量,使振蕩減弱,直至zui后停止振蕩;而當鐵磁體離開后,晶體管振蕩器重新恢復振蕩,即由振蕩器是否振蕩反鐵磁擋塊是否接近開關。接近開關有反應迅速、定位、壽命長以及沒有機械碰撞等點。目前已被應用于行程控制、定位控制以及各種保護控制等方面。 下圖是某種接近開關的電路,它是由lc振蕩電路、開關電路及射極輸出器三部分組成。由v1組成振蕩器,其中l(wèi)2、c2組成選頻電路,l1是反饋線圈,l3是輸出線圈,這三線圈繞在同一磁芯上,如圖a所示。 當鐵磁體沒有靠近開關的感應頭時,振蕩電路維持振蕩,l3上有交流輸出,經(jīng)二極管v1整流后使v2獲得足夠偏流而工作于飽和導通狀態(tài),此時uce2≈0,v3截止,射極輸出器無輸出,接在輸出端的繼電器ka不通電。 當鐵磁體接近感應頭時,鐵磁體感應產(chǎn)渦流,由于渦流的去磁作用,削弱l1與l2之間的耦合,使得反饋量不足以維持振蕩,因而振蕩器被迫停振,l3上無交流輸出,v2截止,若r7>>r5,此時uce2≈ucc,射極輸出器輸出也接近ucc,使繼電器ka通電動作。圖c是接近開關動合觸點的符號。 v3采用射極輸出,是為了提帶負載能力。rf為正反饋電阻,當電路停振時,通過它把v2的集電極電壓反饋一部分到v1的發(fā)射極,使發(fā)射極電位提,以振蕩電路迅速而的停振,而當電路起振時,uce2≈0,無反饋電壓,使振蕩電路迅速恢復振蕩,使開關的動作更為迅速和準確。
相關典型晶體管開關維修實例編輯
1)振蕩線圈不能與線路板斷路,否則使用中會出現(xiàn)恒工作現(xiàn)象(主要是振蕩電路停振); 2)故障點往往在后級電路或執(zhí)行電氣(小繼電器)上,而前級電路較少出故障。 下面介紹幾個維修實例。 a.有觸點式晶體管接近開關 故障現(xiàn)象 有合壓,但計數(shù)器有時漏計數(shù)。 分析與檢修 有兩種可能,即線路中有虛焊的地方或小繼電器有問題。將其拆下后檢查發(fā)現(xiàn),線路板上各引線及各元器件的焊點均良好。通電試機,短時間內用鐵片反復遮擋接近開關,其通、斷都正常;但一定時間后即出現(xiàn)不正常現(xiàn)象,拿掉鐵片,仍有輸出。而用萬用表直流電壓檔測得小繼電器線圈的兩端無電壓,證明是其內部的觸點發(fā)生粘連所致(晃動一下接近開關,即可聽到內部觸點斷開的聲音,同時用電筆測其輸出端已沒有電壓)。因小繼電器是黏結在機盒里的,可用尖嘴鉗夾住其引腳拔出并更新;有的黏結過牢,可充分利用其內部空間,將新舊2只小繼電器用膠黏結在一起,并將引線轉接到新的小繼電器上。換用新的繼電器后試機,故障排除。 b.無觸點式晶體管接近開關 故障1 晶體管接近開關工作(用電筆測輸出端總有電),雖能&lquo;合壓&rquo;,但計數(shù)器無法計數(shù)(因計數(shù)器需要開關信號才能計數(shù))。 分析與檢修 根據(jù)以上總結的兩點經(jīng)驗打開接近開關后檢查發(fā)現(xiàn),振蕩線圈中有2根引線已折斷,根據(jù)繪出的原理圖及元件位置圖將其重新焊接復位,通電試機:未用鐵片遮擋,輸出端仍然有220v輸出。說明問題可能出在可控硅電路上。用萬用表直流電壓檔測可得控硅陽、陰兩極間無電壓(屬*導通后無電壓),測控制極和陰極間也無電壓,說明可控硅是在控制極上無觸發(fā)電壓的情況下導通的,極有可能內部已被擊穿。斷電后,用電烙鐵焊下,以萬用表測量電阻,確實是陽、陰兩極已擊穿。換用新的可控硅后試機,未用鐵片遮擋,無輸出;用鐵片遮擋,有輸出。晶體管接近開關恢復正常。 故障2 有合壓,但計數(shù)器工作一段時間后不計數(shù);關掉后,過一陣兒再開又恢復計數(shù)。 分析與檢修 開機后能合壓,且開一段時間后計數(shù)器才失靈(不計數(shù)),多為接近開關中有元件熱穩(wěn)定性不良(也可能是線路中有接觸不良現(xiàn)象)所致。斷電,拆下接近開關檢查,里面振蕩線圈的引線全都焊接良好。那么問題就應出在可控硅或其前級控制電路上。通電試機,待其工作一段時間并出現(xiàn)故障后,用萬用表直流電壓檔測得可控硅控制極與陰極間有觸發(fā)電壓(可控硅因此而導通),再測其前級bg3管的基極和發(fā)射極間電壓,僅為0.06v(導通應為0.7v),不足以使該管導通并給可控硅控制極送去觸發(fā)電壓,說明該管的集射極間已經(jīng)擊穿,屬熱穩(wěn)定性不良所致(通電加熱后內部漏電流逐步加大至*導通而失去開關作用)。該管為s9001型小功率管,為減少故障,可改用c2824型率管。將新管焊上后試機,故障排除,且以后開很長時間也再未出現(xiàn)過故障。 有觸點式晶體管接近開關也曾出現(xiàn)恒工作現(xiàn)象,經(jīng)查也常是給小繼電器提供輸出功率的小功率管擊穿所致。改用率管后,問題解決了。 故障3 在正常印刷中,計數(shù)器不計數(shù)。 分析與檢修 根據(jù)經(jīng)驗,判斷是晶體管接近開關不能給出正常的開、關信號所致(因計數(shù)器本身很少出故障)。斷電,將該接近開關拆下來通電檢測。不用鐵片遮擋,用萬用表交流電壓檔測其有180v電壓輸出,正常應為0v;用鐵片遮擋,則有正常220v電壓輸出。這說明兩個問題:①該開關控制電路是好的,否則用不用鐵片遮擋其輸出值會一樣;②可判斷問題在于主電路有漏電現(xiàn)象。斷電,打開該接近開關檢查,其內部所有連線點及各元件管腳的焊點均良好。焊下認為容易損壞的可控硅,用萬用表電阻檔測其3個引腳相互間的阻值均正常,將其重新焊好;再焊下與可控硅并聯(lián)的整流電路的4個二極管,用萬用表電阻檔分別測它們的正、反向電阻均正常,且用 rx10k檔(內存9v電池)測它們的反向電阻也均無窮大,并沒有發(fā)現(xiàn)問題。為了減少焊上去試機不行又拆下來檢修的麻煩,決定再分別對這4支二極管通以工作電壓(220v)進行檢測,方法是:先找1支好的二極管,再將待測的4支二極管分別與之反向串接,在其一端通入220v電壓的火線,然后用萬用表交流電壓檔測其另一端與零電位之間有無電壓輸出,也即有無漏電,來證明其是否合格。經(jīng)逐個檢測后,查出確有2個二極管有程度不同的漏電反應(用萬用表測,有電壓輸出)。經(jīng)換用新的并經(jīng)上述方法檢測的二極管后試機,故障排除。此方法還可用于對一般整流二極管、可控硅和橋堆等的耐壓試驗,可有效防止將次品焊接到電路中去而造成檢修麻煩。
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