工业上常用的检测位置的传感器功能和原理，这些知识你可能不知道

一、电感式接近开关：只能检测金属物体

1. 工作原理

电感式接近开关属于一种有开关量输出的位置传感器，它由LC高频振荡器和放大处理电路组成，利用金属物体在接近这个能产生电磁场的振荡感应头时，使物体内部产生涡流。这个涡流反作用于接近开关，使接近开关振荡能力衰减，内部电路的参数发生变化，由此识别出有无金属物体接近，进而控制开关的通或断。这种接近开关所能检测的物体必须是金属物体。

2.工作流程方框图

术语解释

1. 检测距离: 动作距离是指检测体按一定方式移动时，从基准位置（接近开关的感应表面）到开关动作时测得的基准位置到检测面的空间距离。额定动作距离指接近开关动作距离的标称值。

2. 设定距离： 接近开关在实际工作中整定的距离，一般为额定动作距离的0.8倍。

3. 回差值: 动作距离与复位距离之间的绝对值。

4. 标准检测体： 可使接近开关作比较的金属检测体。

5. 输出状态： 分常开和常闭。当无检测物体时，常开型的接近开关所接通的负载，由于接近开关内部的输出晶体管的截止而不工作，当检测到物体时，晶体管导通，负载得电工作。

6. 检测方式： 分埋入式和非埋入式。埋入式的接近开关在安装上为齐平安装型，可与安装的金属物件形成同一表面，非埋入式的接近开关则需把感应头露出，以达到其长检测距离的目的。

7.响应频率f： 按规定的1秒的时间间隔内，接近开关动作循环的次数。

响应时间t： 接近开关检测到物体时间到接近开关出现电平状态翻转的时间之差。

可用公式换算 t=1/f

8.导通压降： 既接近开关在导通状态时，开关内输出晶体管上的电压降。

以NPN型输出的接近开关为例

9.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二线，AC五线（自带继电器）等几种常用的形式输出。

注意事项

1：当检测物体为非金属时，检测距离要减小，另外很薄的镀膜层也是检测不到的。

2：电感式接近开关的接通时间为50ms，所以在用户产品的设计中，当负载和接近开关采用不同电源时，务必先接通接近开关的电源。

3: 当使用感性负载（如灯、电动机等）时，其瞬态冲击电流较大，可能劣化或损坏交流二线的接近开关，在这种情况下，请经过交流继电器作为负载来转换使用。

4: 请勿将接近开关置于200Gauss以上的直流磁场环境下使用，以免造成误动作。

5：DC二线的接近开关具有0.5-1mA的静态泄漏电流，在和一些对DC二线接近开关泄漏电流要求较高的场合下尽量使用DC三线的接近开关。

6：避免接近开关在化学溶剂，特别是在强酸，强碱的环境下使用。

7： 为了使接近开关长期稳定工作，请务必进行定期的维护，包括检测物体和接近开关的安装位置是否有移动或松动，接线和连接部位是否接触不良，是否有金属粉尘粘附。

二、电容式接近开关

1.工作原理

电容式接近开关亦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，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，由此便可控制开关的接通和关断。这种接近开关的检测物体，并不限于金属导体，也可以是绝缘的液体或粉状物体,在检测较低介电常数ε的物体时，可以顺时针调节多圈电位器（位于开关后部）来增加感应灵敏度，一般调节电位器使电容式的接近开关在0.7-0.8Sn的位置动作。

2.工作流程方框图

3.安装要求

2.高防水等级的产品均不具备灵敏度调节功能，另外其检测距离为标准值的1/2或1/3，甚至更小。

注意事项

1：电容式接近开关理论上可以检测任何物体，当检测过高介电常数物体时，检测距离要明显减小，这时即使增加灵敏度也起不到效果。

2：电容式接近开关的接通时间为50ms，所以在用户产品的设计中，当负载和接近开关采用不同电源时，务必先接通接近开关的电源。

3: 当使用感性负载（如灯、电动机等）时，其瞬态冲击电流较大，可能劣化或损坏交流二线的电容式接近开关，在这种情况下，请经过交流继电器作为负载来转换使用。

4: 请勿将接近开关置于200Gauss以上的直流磁场环境下使用，以免造成误动作。

5：DC二线的接近开关具有0.5-1mA的静态泄漏电流，在和一些对DC二线接近开关泄漏电流要求较高的场合下尽量使用DC三线的接近开关。

6：避免接近开关在化学溶剂，特别是在强酸，强碱的环境下使用。

7： 为了使电容式接近开关长期稳定工作，由于其受潮湿、灰尘等因素的影响比较大，请务必进行定期的维护，包括检测物体和接近开关的安装位置是否有移动或松动，接线和连接部位是否接触不良，是否有粉尘粘附。

三、红外线光电开关

红外线属于一种电磁射线，其特性等同于无线电或X射线。人眼可见的光波是380nm-780nm，发射波长为780nm-1mm的长射线称为红外线。

红外线光电开关（光电传感器）属于光电接近开关的简称，它是利用被检测物体对红外光束的遮光或反射，由同步回路选通而检测物体的有无，其物体不限于金属，对所有能反射光线的物体均可检测。根据检测方式的不同，红外线光电开关可分为

1.漫反射式光电开关

漫反射光电开关是一种集发射器和接收器于一体的传感器，当有被检测物体经过时，将光电开关发射器发射的足够量的光线反射到接收器，于是光电开关就产生了开关信号。当被检测物体的表面光亮或其反光率极高时，漫反射式的光电开关是首选的检测模式。

引起理想漫反射的光度分布

局部较强漫反射时的光度分布

2.镜反射式光电开关

镜反射式光电开关亦是集发射器与接收器于一体，光电开关发射器发出的光线经过反射镜，反射回接收器，当被检测物体经过且完全阻断光线时，光电开关就产生了检测开关信号。

3.对射式光电开关

对射式光电开关包含在结构上相互分离且光轴相对放置的发射器和接收器，发射器发出的光线直接进入接收器。当被检测物体经过发射器和接收器之间且阻断光线时，光电开关就产生了开关信号。当检测物体是不透明时，对射式光电开关是最可靠的检测模式。

4.槽式光电开关

槽式光电开关通常是标准的U字型结构，其发射器和接收器分别位于U型槽的两边，并形成一光轴，当被检测物体经过U型槽且阻断光轴时，光电开关就产生了检测到的开关量信号。槽式光电开关比较安全可靠的适合检测高速变化，分辨透明与半透明物体。

5.光纤式光电开关

光纤式光电开关采用塑料或玻璃光纤传感器来引导光线，以实现被检测物体不在相近区域的检测。通常光纤传感器分为对射式和漫反射式。

术语解释

1.检测距离: 动作距离是指检测体按一定方式移动时，从基准位置（光电开关的感应表面）到开关动作时测得的基准位置到检测面的空间距离。额定动作距离指接近开关动作距离的标称值。

2.回差距离：动作距离与复位距离之间的绝对值。

3.响应频率：按规定的1秒的时间间隔内，允许光电开关动作循环的次数。

4.输出状态：分常开和常闭。当无检测物体时，常开型的光电开关所接通的负载，由于光电开关内部的输出晶体管的截止而不工作，当检测到物体时，晶体管导通，负载得电工作。

5.检测方式：根据光电开关在检测物体时，发射器所发出的光线被折回到接收器的途径的不同，可分为漫反射式，镜反射式，对射式等。(详见工作原理说明)

6.输出形式：分npn二线，npn三线，npn四线，pnp二线，pnp三线，pnp四线，AC二线，AC五线（自带继电器），及直流NPN/PNP/常开/常闭多功能等几种常用的形式输出。

7.指向角：常见GDKG光电传感器的指向角示意图

漫反射式光电开关镜反射式光电开关对射式光电开关

8.防护等级（外壳封装）：

9.表面反射率：对于漫反射式光电开关发出的光线需要被检测物表面将足够的光线反射回漫反射开关的接受器，所以检测距离和被检测物体的表面反射率将是决定接受器接收到光线的强度大小，粗糙的表面反射回的光线必将小于光滑表面反射回的强度，而且，被检测物体的表面必须垂直于光电开关的发射光线。常用材料的反射率参考图如下所示：

材料反射率材料反射率

白画纸90%不透明黑色塑料14%报纸55%黑色橡胶4%餐巾纸47%黑色布料3%包装箱硬纸板68%未抛光白色金属表面130%洁净松木70%光泽浅色金属表面150%干净粗木板20%不锈钢200%透明塑料杯40%木塞35%半透明塑料瓶62%啤酒泡沫70%不透明白色塑料87%人的手掌心75%

10.环境特性：GDKG光电开关应用的环境亦是影响其长期工作可靠性的重要条件。当光电开关工作于最大检测距离状态时，由于光学透镜会被环境中的污物粘住，甚至会被一些强酸性物质腐蚀，以至降低使用参数特性，它终究是造成可靠性降低的最大因数，其较简便的解决方法是根据GDKG传感器的最大检测距离（Sn）降额使用来确定最佳工作距离。

四、位移传感器

1. 原理简介

位移传感器又称为线性传感器，它分为电感式位移传感器，电容式位移传感器，光电式位移传感器，超声波式位移传感器，霍尔式位移传感器。

该位移传感器是一种属于金属感应的线性器件，接通电源后，在开关的感应面将产生一个交变磁场，当金属物体接近此感应面时，金属中则产生涡流而吸取了振荡器的能量，使振荡器输出幅度线性衰减，然后根据衰减量的变化来完成无接触检测物体的目的。

该位移传感器具有无滑动触点，工作时不受灰尘等非金属因素的影响，并且低功耗，长寿命，可使用在各种恶劣条件下。位移传感器主要应用在自动化装备生产线对模拟量的智能控制。

2. 输出特性曲线

五、霍尔开关

一、原理简介

当一块通有电流的金属或半导体薄片垂直地放在磁场中时，薄片的两端就会产生电位差，这种现象就称为霍尔效应。两端具有的电位差值称为霍尔电势U，其表达式为

U=K·I·B/d

其中K为霍尔系数，I为薄片中通过的电流，B为外加磁场（洛伦慈力Lorrentz）的磁感应强度，d是薄片的厚度。

由此可见，霍尔效应的灵敏度高低与外加磁场的磁感应强度成正比的关系。

霍尔开关的输入端是以磁感应强度B来表征的，当B值达到一定的程度（如B1）时，霍尔开关内部的触发器翻转，霍尔开关的输出电平状态也随之翻转。输出端一般采用晶体管输出，和接近开关类似有NPN、PNP、常开型、常闭型、锁存型（双极性）、双信号输出之分。

二、内部原理图

三、输入/输出的转移特性

术语解释

1.磁感应强度：霍尔开关在工作时，它所要求磁钢具有的磁场强度的大小。一般磁感应强度值B为0.02-0.05T。

2.响应频率：按规定的1秒的时间间隔内，允许霍尔开关动作循环的次数。

3.输出状态：分常开、常闭、锁存。例如当无检测物体时，常开型的 霍尔开关所接通的负载，由于霍尔开关内部的输出晶体管的截止而不工作，当检测到物体时，晶体管导通，负载得电工作。

4.输出形式：分NPN/PNP/常开/常闭多功能等几种常用的形式输出。

5.动作距离: 动作距离是指检测体按一定方式移动时，从基准位置（霍尔开关的感应表面）到开关动作时测得的基准位置到检测面的空间距离。额定动作距离指 霍尔开关动作距离的标称值。

6.回差距离：动作距离与复位距离之间的绝对值。

六、磁性开关

磁性开关与其它接近开关的特点比较

优点：

1.传感器可以整体安装在金属中。

2.传感器对并排安装没有任何要求。

3.传感器顶部（传感面）可以由金属制成。

4.传感器具有价格低廉，结构简单。

缺点：

1.动作距离受检测体（一般为磁铁或磁钢）的磁场强度影响较大。

2.检测体的接近方向会影响动作距离的大小

（径向接近是轴向接近时动作距离的一半）。

3.径向接近时有可能会出现两个工作点。

4.检测体在固定时不允许用铁氧体或螺丝钉，只能用非铁质材料。

电工要懂得多干得多→只要技术硬，学会以下知识“月薪轻松过万”

变频器外接按钮控制接线方法

说明：P00设为1，外接电位器；P01设为01，外接控制；P38设为02，三线制；制动电阻刹车功能连接。

电动机综合保护器线路接线方法

星三角降压启动接线

说明：使用接触器来实现星型和三角形控制的切换。

在电机自锁电路加入热过载保护接线

说明：接触器加入热继电器控制，起到过载保护作用。

家庭入户总开关选型的方法介绍

说明：户外线16平方，入户线10平方，汇流线6平方。

空气开关进线和出线接线图

说明：包含1P 2P 3P 4P空气开关接线图

点动控制主回路接线

①.主回路控制实物接线图

②.主回路控制电气原理图

电流差动保护原理解释说明

说明：通过电流互感器检测电流变化。

老电工教你如何去快速看懂电路图

不同的接地方式介绍

说明：工作接地、保护接地、保护接零、重复接地。

编码器接线方法

说明：含编码器、 直流24开关电源、步进电机和步进驱动器。

不同类型传感器接线原理图

说明：包含NPN型三线四线控制型以及PNP型三线四线控制型，交流型二线和五线传感器。

正反转主电路、控制电路接线原理图

星三角降压启动接线实物图

说明：KM1+KM3=星型启动；KM1+KM2=三角形启动。

电机正反转接线、PLC程序控制

说明：正反转接线电路图、实物接线图、PLC实物接线图、PLC程序。

交流接触器图解

说明：含接触器线圈以及触点、交流接触器文字符号以及图形符号。

中间继电器的接线方法

说明：13 14线圈，通电后常开触点闭合，常闭触点断开。

液压站油缸自动往返接线

说明：通过感应器和开关电源来控制中间继电器的吸合断开。

变频器的接线

说明：包含主回路（输入电源、输出控制）和控制回路（启动停止以及运行报警等输出信号）

强电与弱电的区别

说明：通俗来讲强电控制能量、弱电控制信息。弱电交流不超过36V，直流不超过24V。

电工看负载就能知道工作电流

说明：简单计算 3相1KW等于2A 单相1KW等于4.5A

三相设备搭载空开的计算方法

说明：功率因素以0.85计算

铜线安全载流量及功率一览表介绍

交流电和直流电区别介绍

说明：交流电→电流的方向随时间作周期性变化；直流电→电流始终一个方向。

详细解析伺服电机

①.伺服电机的介绍（包含定义、西门子伺服电机控制系统、工作原理、影响因素等）

②.高、低惯量说明

③.常见的伺服电机V90介绍

④.伺服驱动控制的4个常见步骤

西门子PLC输入的接线

说明：DC/DC/DC 供电/输入/输出/直流24V电源供电。

车牌道闸识别控制系统的接线

说明：车牌识别相机、直杆道闸、地感线圈等。

介绍西门子200 SMART通信协议

说明：协议名称、端口类型、主要作用。

空调工作电线的选型

说明：铜线电流承载功率表。

西门子S7-200SMART变频器设置

说明：Modbus通信（变频器参数设置）

热继电器的组成

说明：接交流接触器出、三相异步电机接口、停止按钮、调节整定电流旋钮。

热继电器工作原理和符号

断路器外部结构图

说明：断路器又叫空气开关，入线端和出线端。

钢筋弯箍机主线路图

电线的选型必备（常用BV铜线参数）

PLC入门编程案例解析

①.西门子PLC定时停机程序

②.以西门子1200为例编程定时停机解析

断路器的详细说明

说明：断路器字母含义以及电气符号。

常见的伺服电子齿轮比计算方法

说明：含不同类型的电子齿轮比的计算

光纤收发器指示灯的含义解释

说明：电源指示灯、双绞线路连接情况、数据传输速度等。

几个不同的家庭配电箱安装控制方法

说明：总空开→分路带漏保；总空开带漏保→分空开；总空开和分路空开带漏保。

电工要学习万用表去排查故障

说明：不同检测症状代表不同的故障和检测内容。

常用的电流计算方法（快速估计得口诀）

说明：主要区分阻性负载和感性负载。

教会你识别贴片电阻

电工必须精通的变频器字母含义

变频器接线图

常见的10个库卡机器人问题

①.来开机坐标系无效等

②.机器人保护等

电动机铭牌符号代表的含义

说明：例如Y:三相异步电动机

变频器常见的故障代码解析

发那科机器人示教器上的按键介绍

漏电保护器的选择参考一览表

1P+N-4P的专业解释

①.区别与功能

②.常见的故障及处理方法

SCL语言9种程序控制指令

PLC万能通用程序框架组成

PLC与步进电机以及步进驱动器的接线图介绍

变频器端口常用的字母含义

①.电源相关的端子介绍

②.控制板上的多功能端子-1

③.控制板上的多功能端子-2

ABB常用I/O板功能介绍

说明：数字舒服指示灯、模块状态指示灯

模拟量万能公式LAD法

电机的常见的四种电流类型

①.四种电流类型汇总

②.启动电流介绍

③.额定电流介绍

④.空载电流介绍

⑤.负载电流

PLC浮点数的计算方法

变压器常用的电流估算的口诀

PLC工程师常见的英文词汇汇总

PLC编程中X和Y的区别介绍

输入X：通常说的Input，用于接收外部的开关量信号，如按钮开关、接近开关、转换开关、编码器等。

输出Y：通常说的Output，用于控制PLC内部输出信号控制外部的负载，如指示灯，电磁阀，中间继电器，交流接触器等。

持续分享电气知识，一起学习进步！

相关问答

电饭煲温控器其工作原理是通过温度传感器对环境温度自动进行采样、即时监控,当环境温度高于控制设定值时控制电路启动,可以设置控制回差。如温度还在升,当升到...

正规传感器厂家的产品,利用导线颜色可以简单辨别。红=e+[传感器激励电压+]黑=e-[传感器激励电压-]绿=s+[传感器输出信号+]白=s-[传感器输出...正规传感器...

其实氧传感器本身的线束都是5根的,六线的其实不是六根线而是五线六插,传感器接插件上多了个插头而已氧传感器主要作用是检测排气中的氧含量,氧含量多少可反映...

看五根线的传感器怎么接线棕线接24V正,蓝色接24V负,公共端白线接24V负,灰线接PLC黑线不接。第一种情况,2根电源线,1常开+1常闭共用com,无电压第二种情...

五线氧传感器电阻档可通过万用表进行检测。因为五线氧传感器属于电气元件,其中的电阻值是其正常工作的关键因素。在检测电阻档时,需要将传感器与电机隔开,使用...

马自达8车辆的五线氧传感器可以通过使用万用表来进行测量。首先需要将传感器从车上拆下来,然后拨开五线接口的绝缘层,并将万用表的电极引线与传感器的相应电极...

是通过激光传感器和控制系统的配合实现的。激光传感器会扫描布料的边缘,当检测到线头时,传感器会发送信号给控制系统。控制系统会根据接收到的信号,通过电机控...

五线氧传感器是一种用于检测汽车发动机排放的传感器。根据本田汽车官方要求,以下是五线氧传感器检测方法的步骤:打开车辆引擎,在发动机保持运转状态下进行检...

1.检查车辆进气道:在启动车辆时,观察进气道是否有任何明显的污垢或沉积物,这些可能会影响氧传感器的工作情况。可以使用气相色谱法或红外光谱法等技术来检测...

辉煌太阳能热水器五线水位传感器可以在一些电子零件市场、太阳能设备专卖店或在线电商平台购买到。在线电商平台如天猫、京东等提供了多种类型和规格的太阳能...