磁性間隙開關(guān)HQDQ-M30/YL磁性開關(guān)用途

?磁性開關(guān)?是一種利用磁場來控制電路通斷的電子元件，廣泛應(yīng)用于各種自動化設(shè)備、安全系統(tǒng)、智能家居等領(lǐng)域。磁性開關(guān)主要由磁鐵、干簧管、觸點、外殼等部分組成，當磁鐵靠近干簧管時，磁鐵產(chǎn)生的磁場作用于干簧管內(nèi)的磁性材料，使干簧管內(nèi)的觸點閉合，從而實現(xiàn)電路的通斷控制?。

　　接近開關(guān)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(guān)系變化，將非電量或電磁量轉(zhuǎn)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(xué)式、超聲式和電容式等。本文介紹了幾種常用的接近開關(guān)，并對它們的原理與應(yīng)用進行了說明

　　1．電容式接近開關(guān)

　　原理：

　　電容式接近開關(guān)的敏感元件由導(dǎo)電極板系統(tǒng)組成，可被視為一個或一組電容，附近出現(xiàn)或經(jīng)過的導(dǎo)電體和介電體改變極板系統(tǒng)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(jié)構(gòu)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(diào)制技術(shù)，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(shè)計者的要求。

　　機械開關(guān)的穩(wěn)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(xué)式和超聲式傳感器的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，容易受外界干擾。

　　2．電感式接近開關(guān)

　　原理：

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

　　這種接近開關(guān)所能檢測的物體必須是金屬物體。

　　3．霍爾式接近開關(guān)

　　3.1 原理

　　當一塊通有電流的金屬或半導(dǎo)體薄片垂直地放在磁場中時，薄片的兩端就會產(chǎn)生電位差，這種現(xiàn)象就稱為霍爾效應(yīng)。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(shù)，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(yīng)強度， 是薄片的厚度。由此可見，霍爾效應(yīng)的靈敏度與外加磁場的磁感應(yīng)強度成正比。霍爾接近開關(guān)就屬于這種有源磁/電轉(zhuǎn)換器件，它是在霍爾效應(yīng)原理的基礎(chǔ)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(zhuǎn)換成實際應(yīng)用中的電信號，同時又備工業(yè)場合實際應(yīng)用易操作和性的要求。 霍爾接近開關(guān)的輸入端是以磁感應(yīng)強度 B 來表征的，當 B 值達到一定的程度（如 B1）時，開關(guān)內(nèi)部的觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，霍爾接近開關(guān)的輸出電平狀態(tài)也隨之翻轉(zhuǎn)。輸出端一般采用晶體管輸出，和電感式接近開關(guān)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(guān)是磁性接近開關(guān)中的一種，有無觸電、功耗、長使用壽命、響應(yīng)頻率等特點，內(nèi)部采用環(huán)氧樹脂封灌制作成結(jié)構(gòu)，所以能在各類惡劣環(huán)境下地工作。它可應(yīng)用于接近開關(guān)、壓力開關(guān)、里程表等，它是一種的電器配件。霍爾式開關(guān)比電感式開關(guān)響應(yīng)頻率，它用磁鋼觸發(fā)，電感式用導(dǎo)磁金屬觸發(fā)，霍爾式開關(guān)感應(yīng)距離除了與傳感器本身性能有關(guān)外，還與所選磁鋼磁場強度有關(guān)

　　3.2 霍爾接近開關(guān)術(shù)語解釋

　　① 磁感應(yīng)強度：霍爾接近開關(guān)在工作時，它所要求磁鋼有的磁場強度的大小。一般磁感應(yīng)強度值B 為 0.02~0.05 特斯拉。

　　② 響應(yīng)頻率：按規(guī)定在 1 秒的時間間隔內(nèi)，允許霍爾開關(guān)動作循環(huán)的次數(shù)。

　　③ 輸出狀態(tài)：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(guān)所接通的負載，由于霍爾接近開關(guān)內(nèi)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(dǎo)通，負載得電工作。

　　④ 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。

　　⑤ 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(guān)的感應(yīng)表面）到開關(guān)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(guān)動作距離的標稱值。

　　⑥ 回差距離：動作距離與復(fù)位距離之間的值。

　　3.3 應(yīng)用實例

　　由于轉(zhuǎn)速信號是以脈沖形式出現(xiàn)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(zhuǎn)速表既簡單又。如用 3020 型霍爾式接近開關(guān)，單片機用 8031（它的晶振為 6MHz，經(jīng) 12 分頻后為 0.5MHz），則其測量的zui大轉(zhuǎn)速為 0.5MHz，而zui小測量轉(zhuǎn)速可。

　　3.4 注意事項

　　① 直流型霍爾接近開關(guān)產(chǎn)品所使用的直流電壓為 3~28V，其典型的應(yīng)用范圍一般采用 5~24V，過的電壓會引起其內(nèi)部霍爾元器件參數(shù)隨電壓升而變化的不穩(wěn)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。

　　② 當使用霍爾接近開關(guān)驅(qū)動感性負載時，請在負載兩端并接入續(xù)流型二極管，否則會因感性負載長期動作時的瞬態(tài)壓脈沖影響霍爾開關(guān)的使用壽命。

　　③ 一般霍爾接近開關(guān)產(chǎn)品用 SM 工藝制造而成，并經(jīng)嚴格的測試合格后才出廠。在一般情況下使用是不會出現(xiàn)損壞現(xiàn)象的，但為了防止意外性事件發(fā)生，用戶在接通電源前應(yīng)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(guān)

　　4.1 工作原理

　　磁性接近開關(guān)能以細小的開關(guān)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(chǎn)生觸發(fā)開關(guān)信號輸出。由于磁場能通過很多非磁性物，所以此觸發(fā)過程并不一定需要把目標物體直接靠近磁性接近開關(guān)的感應(yīng)面，而是通過磁性導(dǎo)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(guān)而產(chǎn)生觸發(fā)動作信號。 它的工作原理與電感式接近開關(guān)類似，其內(nèi)部包含一個 LC 振蕩器、一個信號觸發(fā)器和一個開關(guān)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(chǎn)生衰減，如果把它放置在一個磁場范圍內(nèi)（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(guān)的消耗功率由于*磁鐵的接近而增加，信號觸發(fā)器被啟動產(chǎn)生輸出信號。它有的應(yīng)用，如：可以通過塑膠容器或?qū)Ч軄韺ξ矬w進行檢測；溫環(huán)境的物體檢測；物料的分辨系統(tǒng)；用磁石辨認代碼等。

　　4.2 特點

　　（1）點

　　① 可以整體安裝在金屬中。

　　② 對并排安裝沒有任何要求。

　　③ 頂部（傳感面）可以由金屬制成。

　　④ 廉，結(jié)構(gòu)簡單。

　　⑤ 有大的感應(yīng)范圍和的開關(guān)頻率。

　　（2） 缺點

　　① 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小（徑向接近是軸向接近時動作距離的一半）。

　　③ 徑向接近時有可能會出現(xiàn)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(zhì)材料。

　　5．傳感器技術(shù)發(fā)展趨勢

　　隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各國對傳感技術(shù)在信息社會的作用有了新的認識，認為傳感器技術(shù)是信息技術(shù)的關(guān)鍵。傳感器技術(shù)發(fā)展趨勢是開發(fā)新材料、新工藝和開發(fā)傳感器；其二是實現(xiàn)傳感器的多功能、精度、集成化和智能化。

　　5.1新材料開發(fā)

　　傳感器材料是傳感器技術(shù)的重要基礎(chǔ)，由于材料科學(xué)的進步，使傳感器技術(shù)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(dǎo)體材料、陶瓷材料以外，光導(dǎo)纖維以及超導(dǎo)材料的發(fā)展，為傳感器技術(shù)發(fā)展提供物質(zhì)基礎(chǔ)。未來將會有更新式材料開發(fā)出來，如納米材料等。zui近，美國 NRC公司已開發(fā)納米ZrO2傳感器。在控制汽車尾氣的排放效果很好，應(yīng)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(dǎo)通電阻很小，有利于傳感器向微型化發(fā)展。

　　5.2 集成化技術(shù)

　　隨著LSI技術(shù)發(fā)展和半導(dǎo)體細加工技術(shù)的進步，傳感器也逐漸采用集成化技術(shù)，實現(xiàn)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(fā)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(dǎo)了可以檢測Na+，K+和H+多離子傳感器。zui近已經(jīng)研制硅壓阻式復(fù)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(fā)展，近年來，智能化傳感器發(fā)展開始同人工智能相結(jié)合，創(chuàng)造出各種基于模糊推理、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)等人工智能技術(shù)的度智能傳感器，稱為軟傳感技術(shù)。它已經(jīng)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(shù)未來發(fā)展的主要方向。

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