HQQ-M30/YL磁性間隙開關｜磁性開關｜

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HQQ-M30/YL｜接線方法

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早先的磁傳感器，是伴隨測磁儀器的進步而逐步發展的。在眾多的測磁方法中，大都將磁場信息變成電訊號進行測量。在測磁儀器中&lquo;探頭&rquo;或&lquo;取樣裝置&rquo; 就是磁傳感器。隨著信息產業、工業自動化、交通運輸、電力電子技術、辦公自動化、家用電器、醫療儀器等等的飛速發展和電子計算機應用的普及，需用大量的傳感器將需進行測量和控制的非電參量，轉換成可與計算機兼容的訊號，作為它們的輸入訊號，這就給磁傳感器的速發展提供了機會，形成了相當可觀的磁傳感器產業。

　　接近開關是傳感器家族中眾多種類中的一個，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系變化，將非電量或電磁量轉化為所希望的電信號，從而達到控制或測量的目的。接近傳感器目前所采用的原理有電感式、磁式、光學式、超聲式和電容式等。本文介紹了幾種常用的接近開關，并對它們的原理與應用進行了說明

　　1．電容式接近開關

　　原理：

　　電容式接近開關的敏感元件由導電極板系統組成，可被視為一個或一組電容，附近出現或經過的導電體和介電體改變極板系統中的靜電場分布，從而改變敏感元件的電容。信號處理電路檢測出這種變化，就可以檢測出目標物體的接近。相比之下，電容式傳感器的結構較為簡單、工作阻抗，因而功耗較，此外通過鎖頻或頻譜擴展載波調制技術，可以使之不受寄生或有意的干擾影響。其他方案則很難達到設計者的要求。

　　機械開關的穩定性和性較差磁敏感方式功耗過大，也容易受外磁場的影響；光學式和超聲式傳感器的結構較為復雜，容易受外界干擾。

　　2．電感式接近開關

　　原理：

　　電感式接近開關（GKG）屬于一種有開關量輸出的位置傳感器，它由LC 頻振蕩器、信號觸發器和開關放大器組成。振蕩電路的線圈產生頻交流磁場，該磁場經由傳感器的感應面釋放出來。當有金屬物體接近這個能產生電磁場的振蕩感應頭時，就會使該金屬物體內部產生渦流，這個渦流反作用于接近開關，使接近開關振蕩能力衰減，內部電路的參數發生變化，當信號觸發器探測到這一衰減現象時，便把它轉換成開關電信號。由此識別出有無金屬物體接近開關，進而控制開關的通或斷。

　　這種接近開關所能檢測的物體必須是金屬物體。

　　3．霍爾式接近開關

　　3.1 原理

　　當一塊通有電流的金屬或半導體薄片垂直地放在磁場中時，薄片的兩端就會產生電位差，這種現象就稱為霍爾效應。兩端有的電位差值稱為霍爾電勢U，其表達式為： U=K&miot;I&miot;B/，其中 K 為霍爾系數，I 為薄片中通過的電流，B 為外加磁場（洛倫慈力 Lorrentz）的磁感應強度， 是薄片的厚度。由此可見，霍爾效應的靈敏度與外加磁場的磁感應強度成正比?；魻柦咏_關就屬于這種有源磁/電轉換器件，它是在霍爾效應原理的基礎上，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轉換成實際應用中的電信號，同時又備工業場合實際應用易操作和性的要求。 霍爾接近開關的輸入端是以磁感應強度 B 來表征的，當 B 值達到一定的程度（如 B1）時，開關內部的觸發器翻轉，霍爾接近開關的輸出電平狀態也隨之翻轉。輸出端一般采用晶體管輸出，和電感式接近開關類似的有：NPN、PNP、常開型、常閉型、鎖存型（雙極性）、雙信號輸出幾種類型。

　　霍爾接近開關是磁性接近開關中的一種，有無觸電、功耗、長使用壽命、響應頻率等特點，內部采用環氧樹脂封灌制作成結構，所以能在各類惡劣環境下地工作。它可應用于接近開關、壓力開關、里程表等，它是一種的電器配件?；魻柺介_關比電感式開關響應頻率，它用磁鋼觸發，電感式用導磁金屬觸發，霍爾式開關感應距離除了與傳感器本身性能有關外，還與所選磁鋼磁場強度有關

　　3.2 霍爾接近開關術語解釋

　?、?磁感應強度：霍爾接近開關在工作時，它所要求磁鋼有的磁場強度的大小。一般磁感應強度值B 為 0.02~0.05 特斯拉。

　　② 響應頻率：按規定在 1 秒的時間間隔內，允許霍爾開關動作循環的次數。

　?、?輸出狀態：分為常開、常閉、鎖存等幾種類型。例如，當無被檢測物體時，常開型的霍爾開關所接通的負載，由于霍爾接近開關內部的輸出晶體管的截止而不工作；當檢測到物體時，晶體管導通，負載得電工作。

　?、?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。

　?、?動作距離：動作距離是指被檢測物體按一定方式移動時，從基準位置（霍爾開關的感應表面）到開關動作時測得的基準位置到檢測面的空間距離。額定動作距離指霍爾開關動作距離的標稱值。

　?、?回差距離：動作距離與復位距離之間的值。

　　3.3 應用實例

　　由于轉速信號是以脈沖形式出現的，當被測磁性物體磁場強度達到 25 毫特斯拉以上時，其輸出是的TTL電平。利用計算機的智能型控制、運算功能，組成的轉速表既簡單又。如用 3020 型霍爾式接近開關，單片機用 8031（它的晶振為 6MHz，經 12 分頻后為 0.5MHz），則其測量的zui大轉速為 0.5MHz，而zui小測量轉速可。

　　3.4 注意事項

　?、?直流型霍爾接近開關產品所使用的直流電壓為 3~28V，其典型的應用范圍一般采用 5~24V，過的電壓會引起其內部霍爾元器件參數隨電壓升而變化的不穩定性，而過的電壓容易讓外界的溫度變化影響磁場強度特性，從而引起電路誤動作。

　?、?當使用霍爾接近開關驅動感性負載時，請在負載兩端并接入續流型二極管，否則會因感性負載長期動作時的瞬態壓脈沖影響霍爾開關的使用壽命。

　?、?一般霍爾接近開關產品用 SM 工藝制造而成，并經嚴格的測試合格后才出廠。在一般情況下使用是不會出現損壞現象的，但為了防止意外性事件發生，用戶在接通電源前應檢查接線是否正確，并核定其電壓是否為額定值。

　　4 ．磁性接近開關

　　4.1 工作原理

　　磁性接近開關能以細小的開關體積達到zui大的檢測距離。它能檢測磁性物體（一般為*磁鐵），然后產生觸發開關信號輸出。由于磁場能通過很多非磁性物，所以此觸發過程并不一定需要把目標物體直接靠近磁性接近開關的感應面，而是通過磁性導體（如鐵）把磁場傳送至遠距離，例如，信號能夠通過溫的地方傳送到磁性接近開關而產生觸發動作信號。 它的工作原理與電感式接近開關類似，其內部包含一個 LC 振蕩器、一個信號觸發器和一個開關放大器，還有一個非晶體化的、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生衰減，如果把它放置在一個磁場范圍內（例如，*磁鐵附近），此時正在影響振蕩電路衰減的渦流損耗會減少，振蕩電路不再衰減。因此，磁性接近開關的消耗功率由于*磁鐵的接近而增加，信號觸發器被啟動產生輸出信號。它有的應用，如：可以通過塑膠容器或導管來對物體進行檢測；溫環境的物體檢測；物料的分辨系統；用磁石辨認代碼等。

　　4.2 特點

　?。?）點

　　① 可以整體安裝在金屬中。

　?、?對并排安裝沒有任何要求。

　　③ 頂部（傳感面）可以由金屬制成。

　?、?廉，結構簡單。

　?、?有大的感應范圍和的開關頻率。

　?。?） 缺點

　?、?動作距離受檢測體（一般為磁鐵或磁鋼）的磁場強度影響較大。

　　② 檢測體的接近方向會影響動作距離的大?。◤较蚪咏禽S向接近時動作距離的一半）。

　?、?徑向接近時有可能會出現兩個工作點。

　　④ 檢測體在固定時不允許用鐵氧體或螺絲釘，只能用非鐵質材料。

　　5．傳感器技術發展趨勢

　　隨著科學技術的發展，各國對傳感技術在信息社會的作用有了新的認識，認為傳感器技術是信息技術的關鍵。傳感器技術發展趨勢是開發新材料、新工藝和開發傳感器；其二是實現傳感器的多功能、精度、集成化和智能化。

　　5.1新材料開發

　　傳感器材料是傳感器技術的重要基礎，由于材料科學的進步，使傳感器技術越來越成熟，傳感器種類越來越多。除了早期使用的材料， 如：半導體材料、陶瓷材料以外，光導纖維以及超導材料的發展，為傳感器技術發展提供物質基礎。未來將會有更新式材料開發出來，如納米材料等。zui近，美國 NRC公司已開發納米ZrO2傳感器。在控制汽車尾氣的排放效果很好，應用前景廣闊。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，導通電阻很小，有利于傳感器向微型化發展。

　　5.2 集成化技術

　　隨著LSI技術發展和半導體細加工技術的進步，傳感器也逐漸采用集成化技術，實現性能化和小型化。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測量多個被測量稱為多功能集成傳感器。80年代末期，豐田研究所報導了可以檢測Na+，K+和H+多離子傳感器。zui近已經研制硅壓阻式復合傳感器，可以同時測量溫度和壓力等。

　　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，兼有檢測判斷和信息處理功能，例如美國霍尼爾公司的ST-3000型傳感器是一種能夠進行檢測和信號處理的智能傳感器，有微處理器和存貯器功能，可測差壓、靜壓及溫度等。智能傳感器有測量、存儲、通信、控制等特點.20多年來，智能化傳感器有了很大發展，近年來，智能化傳感器發展開始同人工智能相結合，創造出各種基于模糊推理、人工神經網絡、系統等人工智能技術的度智能傳感器，稱為軟傳感技術。它已經在家用電器方面利用，相信未來將會更加成熟。智能化傳感器是傳感技術未來發展的主要方向。

　　隨著科學技術的發展，人們會對無損檢測提出更的要求，而要的是要提傳感器的功能。目前的傳感器盡管在響應速度、超精度、極限檢測上超過生物體，但在學習效果上，環境宏觀判斷力上遠不如生物體，尤其是在宏觀判斷力上，大多數傳感器都是只見點，不見面的微觀傳感，而現代檢測需要開發既見點，又見面的有宏觀判斷分析能力的智能傳感器。不過，要實現這一目標，道路還很漫長。面對21世紀，科學工作者們應轉變觀念，利用新材料、微電子技術和計算機技術設計的智能傳感器，這將使材料的無損檢測發生一場革命，推動無損檢測技術的發展。