自动生产线的传感器Word文档下载推荐.docx
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器。
二、接近传感器
1、磁性开关
磁性开关用舌簧开关作磁场检测元件，即当舌簧开关处于磁场之中时，舌簧开关的两根簧片被磁化而相互吸引，触点闭合；
当磁场移开开关后，簧片失磁，触点断开。
在气动系统中，常用磁性开关来检测气缸活塞位置，即检测活塞的运动行程。
只是
这些气缸的缸筒要求采用导磁性弱、隔磁性强的材料，如硬铝、不锈钢等。
在非
磁性体的活塞上安装一个永久磁铁的磁环，这样就提供了一个反映气缸活塞位置的磁
1
场，在气缸外侧某一位置安装上磁性开关，则可用来检测气缸活塞是否在该位置上，从
而实现活塞运动行程的检测。
图2给出两个安装在直线气缸上磁性开关。
气缸缩回到位检测气缸伸出到位检测
图2安装在直线气缸上的磁性开关
图3是带磁性开关气缸的工作原理图。
当气缸中随活塞移动的磁环靠近开关时，舌簧开关的两根簧片被磁化而相互吸引，触点闭合；
当磁环移开开关后，簧片失磁，触点断开。
触点闭合或断开时发出电控信号，在PLC的自动控制中，可以利用该信号判断推料及顶料缸的运动状态或所处的位置，以确定工件是否被推出或气缸是否返回。
5、活塞；
6、磁环（永久磁铁）
7、缸筒；
8、舌簧开关
图3带磁性开关的气缸工作原理图
在磁性开关上设置的LED显示用于显示其信号状态，供调试时使用。
磁性开关动作
时，输出信号“1，”LED亮；
磁性开关不动作时，输出信号“0，”LED不亮。
磁性开关的安装位置可以调整，调整方法是松开它的紧定螺栓，让磁性开关顺着气
缸滑动，到达指定位置后，再旋紧紧定螺栓。
磁性开关有蓝色和棕色
2根引出线，使用时蓝色引出线应连接到
PLC输入公共端，
棕色引出线应连接到
PLC输入端。
磁性开关的内部电路如图
4中虚线框内所示。
2
电气符号图
图4磁性开关内部电路
2、电容式与电涡流式接近开关
2.1电容式接近传感器及应用
电容式接近传感器是一个以电极为检测端的静电电容式接近开关，它由高频振荡电
路、和具有检波、放大、整形及输出开关量等功能的调理电路组成。
平时检测电极与大
地之间存在一定的电容量，它成为振荡电路的一个组成部分。
当被检测物体接近检测电
极时，检测电极电容C发生变化，使振荡电路停止振荡。
振荡电路的振荡与停振这两种
状态被调理电路转换为开关信号后向外输出。
电容式接近传感器工作原理框图以及电气
符号图如图5所示。
图5电容式接近传感器工作原理框图
电容式接近开关理论上可以检测任何物体，即既能检测金属物体，也能检测非金属
物体。
但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
不到效果能；
此外，电容式接近开关受环境影响较大，使用时应注意抗干扰措施。
2.2电涡流式接近传感器及使用
电感式接近开关是利用电涡流效应制造的传感器。
电涡流效应是指，当金属物体处
于一个交变的磁场中，在金属内部会产生交变的电涡流，该涡流又会反作用于产生它的
磁场这样一种物理效应。
如果这个交变的磁场是由一个电感线圈产生的，则这个电感线
圈中的电流就会发生变化，用于平衡涡流产生的磁场。
利用这一原理，以高频振荡器（LC振荡器）中的电感线圈作为检测元件，当被测金属物
体接近电感线圈时产生了涡流效应，引起振荡器振幅或频率的变化，由传感器的信号调
理电路（包括检波、放大、整形、输出等电路）将该变化转换成开关量输出，从而达到
检测目的。
电感式接近传感器工作原理框图以及电气符号图如图6所示。
3
图6电感式接近传感器工作原理框图
常见的电感式接近开关外形有圆柱型、长方体型和U型等，如图7所示。
图7常见的电感式接近开关外形
在接近开关的选用和安装中，必须认真考虑检测距离、设定距离，保证生产线上的
传感器可靠动作。
安装距离注意说明如图8所示。
图8安装距离注意说明
3、光电开关与光纤式接近开关
3.1光电开关的工作原理及使用
⑴光电开关的基本原理和分类
光电式接近传感器（光电开关）是利用光电效应做成的，用以检测物体的有无和表
面状态的变化等的传感器。
其中输出形式为开关量的传感器为光电式接近开关。
光电式接近开关主要由光发射器和光接收器构成。
如果光发射器发射的光线因检测
物体不同而被遮掩或反射，到达光接收器的量将会发生变化。
光接收器的敏感元件将检
测出这种变化，并转换为电气信号，进行输出。
大多使用可视光（主要为红色，也用绿
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色、蓝色来判断颜色）和红外光。
按照接收器接收光的方式的不同，光电式接近开关可分为对射式、反射式和漫射式
3种，如图9所示。
a）对射型b）漫射型（漫反射型）
c）回归反射型
图9光电式接近开关的类型
⑵漫射式光电开关
漫射式光电开关是利用光照射到被测物体上后反射回来的光线而工作的，由于物体
反射的光线为漫射光，故称为漫射式光电接近开关。
它的光发射器与光接收器处于同一
侧位置，且为一体化结构。
在工作时，光发射器始终发射检测光，若接近开关前方一定
距离内没有物体，则没有光被反射到接收器，接近开关处于常态而不动作；
反之若接近
开关的前方一定距离内出现物体，只要反射回来的光强度足够，则接收器接收到足够的
漫射光就会使接近开关动作而改变输出的状态。
图9（b）为漫射式光电接近开关的工作原
理示意图。
常见的漫射式光电接近开关有园柱形和方形如图10所示。
（a）园柱形漫射式接近开关（b）方形漫射式接近开关（c）方形漫射式接近开关
图10漫射式光电接近开关外形
3.2光纤式传感器及使用
光纤传感器也是光电传感器的一种，它由光纤单元、放大器两部分组成。
其工作原
理示意图如图11所示。
投光器和受光器均在放大器内，投光器发出的光线通过一条光
纤内部从端面（光纤头）以约60°
的角度扩散，照射到检测物体上；
同样，反射回来的
5
光线通过另一条光纤的内部回送到受光器。
受光元件
光纤头
反射光
检测物体
投光元件
图11光纤传感器工作原理
光纤传感器由于检测部（光纤）中完全没有电气部分，抗干扰等耐环境性良好，并
且具有光纤头可安装在很小空间的地方，传输距离远，使用寿命长等优点。
光纤传感器是精密器件，使用时务须注意它的安装和拆卸方法。
下面以YL239装置
上使用的E3Z-NA11型光纤传感器（欧姆龙公司产）的装卸过程为例说明。
⑴放大器单元的安装和拆卸。
图12给出一个放大器的安装过程。
①将1台放大器
本体安装到DIN
导轨上
②滑动放大器本体，与
顶端的夹子对准后，粘
紧推倒发出“咔”声
图12E3Z-NA11的放大器安装过程
拆卸时以相反的过程进行。
注意，在连接了光纤的状态下，不要从DIN导轨上拆卸。
⑵光纤的装卸
进行连接或拆下的时候，注意一定要切断电源。
然后按下面方法进行装卸，有关安
装部位见图13。
固定解除状态
固定状态
光纤插入位置记号
光纤
图13光纤的装卸示意图
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①安装光纤：
抬高保护罩，提起固定按钮，将光纤顺着放大器单元侧面的插入位置记号进行插入，然后放下固定按钮。
②拆卸光纤：
抬起保护罩，提升固定按钮时可以将光纤取下来。
光纤式光电接近开关的放大器的灵敏度调节范围较大。
当光纤传感器灵敏度调得较小时，反射性较差的黑色物体，光电探测器无法接收到反射信号；
而反射性较好的白色物体，光电探测器就可以接收到反射信号。
反之，若调高光纤传感器灵敏度，则即使对反射性较差的黑色物体，光电探测器也可以接收到反射信号。
图14给出了放大器单元的俯视图，调节其中部的8旋转灵敏度高速旋钮就能进行放大器灵敏度调节（顺时针旋转灵敏度增大）。
调节时，会看到“入光量显示灯”发光的变化。
当探测器检测到物料时，“动作显示灯”会亮，提示检测到物料。
动作显示灯（橙色）灵敏度旋钮指示器定时功能切换开关
锁定拨杆
入光量显示灯8旋转灵敏度高速旋钮动作模式切换开关
图14光纤传感器放大器单元的俯视图
E3Z-NA11型光纤传感器电路框图如图15所示，接线时请注意根据导线颜色判断电
源极性和信号输出线，切勿把信号输出线直接连接到电源+24V端。
图15E3X-NA11型光纤传感器电路框图
三、旋转编码器及应用
旋转编码器是通过光电转换，将输出至轴上的机械、几何位移量转换成脉冲或数字信号的传感器，主要用于速度或位置（角度）的检测。
一般来说，根据旋转编码器产生
脉冲的方式的不同，可以分为增量式、绝对式以及混合式三大类。
1、绝对式光电编码器
绝对式光电编码器通过输出唯一的数字码来表征绝对位置、角度或转数信息。
这唯
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一的数字码被分配给每一个确定角度。
一圈内这些数字码的个数代表了单圈的分辨率。
因为绝对的位置是用唯一的码来表示的，所以无需初始参考点。
绝对式光电编码器的原
理示意图如图16所示。
（b）角位移检测原理示意图
（a）二进制编码盘
图16绝对式光电编码器的原理示意图
图16（a）所示的是一个二进制编码的绝对式光电编码盘，圆盘分为2等分（图中为
n
16等分）；
并沿径向分成
n圈，各圈对应着编码的位数，称为码道。
故图
3.4.9（a）
所
示的编码盘是一个4位二进制编码盘，其中透明（白色）的部分为“0，”不透明（黑
色）的部分为“1。
”由不同的黑、白区域的排列组合即构成与角位移位置相对应的数码，
如“0000对”应“0号”位，“0011对”应“3号”位等。
码盘的材料大多为玻璃，也有
用金属与塑料的。
应用编码盘进行角位移检测的示意图如图16（b）所示，对应码盘每一码道，有一个
光电检测元件（图中为4码道光电码盘）。
当编码盘处于不同角度时由透明和不透明区
域组成的数码信号，由光电元件的受光与否，转换成电信号送往数码寄存器，由数码寄
存器即可
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