專用名詞
檢出距離:對射式和鏡面反射式光電開關(guān)的檢出距離是指光軸上無有效遮擋物,可穩(wěn)定檢出的較大距離。反射式光電開關(guān)的檢出距離則是可穩(wěn)定檢出標(biāo)準(zhǔn)檢測物的較大距離。
回差距離:回差距離指動作距離與復(fù)位距離之差。它用檢出距離的比率來表示,一般在檢出距離的20%以下。
響應(yīng)時間:把從受光器初始有效受光到輸出動作所需的時間稱作響應(yīng)時間。
復(fù)位應(yīng)用時間:把從受光器初始有效遮光到輸出復(fù)位所需的時間稱為復(fù)位應(yīng)用時間。
暗動:暗動(DARK ON):即遮光動作。它表示在進(jìn)入受光器的光速減少到一定程序時或被全遮時,輸出晶體管將導(dǎo)通輸出。
亮動:亮動(LIGHT ON),也稱受光動作。它是指進(jìn)入受光器的光束增加到一定量時,輸出晶體管導(dǎo)通且有輸出。
外同步輸入功能:在一般情況下,凡具有外部診斷輸入功能的光電開關(guān),一般均具有外同步功能。
也就是說,可以據(jù)此在工作前預(yù)檢傳感器檢測是否正常。在工作中,利用此性質(zhì)也可隨時接受控制系統(tǒng)發(fā)出的運(yùn)行或中斷指令。如果將前一個輸出與后一個外同步輸入進(jìn)行串接,則可實現(xiàn)與門等功能。

其它型式的接近開關(guān)
當(dāng)觀察者或系統(tǒng)對波源的距離發(fā)生改變時,接近到的波的頻率會發(fā)生偏移,這種現(xiàn)象稱為多普勒效應(yīng)。聲納和雷達(dá)就是利用這個效應(yīng)的原理制成的。利用多普勒效應(yīng)可制成超聲波接近開關(guān)、微波接近開關(guān)等。當(dāng)有物體移近時,接近開關(guān)接收到的反射信號會產(chǎn)生多普勒頻移,由此可以識別出有無物體接近。
主要用途:
接近開關(guān)在航空、航空、航天技術(shù)以及工業(yè)生產(chǎn)中都有廣泛的應(yīng)用。在日常生活中,如賓館、飯店、車庫的自動門,自動熱風(fēng)機(jī)上都有應(yīng)用。在安全防盜方面,如資料檔案、財會、金融、博物館、金庫等重地,通常都裝有由各種接近開關(guān)組成的防盜裝置。在測量技術(shù)中,如長度,位置的測量;在控制技術(shù)中,如位移、速度、加速度的測量和控制,也都使用著大量的接近開關(guān)。
選用注意事項:
在一般的工業(yè)生產(chǎn)場所,通常都選用渦流式接近開關(guān)和電容式接近開關(guān)。因為這兩種接近開關(guān)對環(huán)境的要求條件較低。當(dāng)被測對象是導(dǎo)電物體或可以固定在一塊金屬物上的物體時,一般都選用渦流式接近開關(guān),因為它的響應(yīng)頻率高、抗環(huán)境干擾性能好、應(yīng)用范圍廣、價格較低。若所測對象是非金屬(或金屬)、液位高度、粉狀物高度、塑料、**等。則應(yīng)選用電容式接近開關(guān)。這種開關(guān)的響應(yīng)頻率低,但穩(wěn)定性好。安裝時應(yīng)考慮環(huán)境因素的影響。若被物為導(dǎo)磁材料或者為了區(qū)別和它在一同運(yùn)動的物體而把磁鋼埋在被測物體內(nèi)時,應(yīng)選用霍爾接近開關(guān),它的價格較低。
在環(huán)境條件比較好、無粉塵污染的場合,可采用光電接近開關(guān)。光電接近開關(guān)工作時對被測對象幾乎無任何影。因此,在要求較高的傳真機(jī)上,在**機(jī)械上都被廣泛地使用。
在防盜系統(tǒng)中,自動門通常使用熱釋電接近開關(guān)、超聲波接近開關(guān)、微波接近開關(guān)。有時為了提高識別的可靠性,上述幾種接近開關(guān)往往被復(fù)合使用。
無論選用哪種接近開關(guān),都應(yīng)注意對工作電壓、負(fù)載電流、響應(yīng)頻率、檢測距離等各項指標(biāo)的要求。
雙控開關(guān)
雙控開關(guān)它一般應(yīng)用在樓梯上下層或走道的兩頭等兩個不同的地方,能各自獨立控制同一盞電燈的點亮或熄滅。如圖提供了三種不同的接法, S1、S2均為1×2單刀雙擲開關(guān),它們都能各自獨立控制燈E點亮或熄滅。其中圖(b)接法,因每個開關(guān)內(nèi)都同時存在電源的相線與零線,所以安裝時比較方便,但維修時需特別注意要謹(jǐn)防相、零線兩端頭短路。

按結(jié)構(gòu)分類
光電開關(guān)按結(jié)構(gòu)可分為放大器分離型、放大器內(nèi)藏型和電源內(nèi)藏型三類。
1)放大器分離型是將放大器與傳感器分離,并采用專用集成電路和混合安裝工藝制成,由于傳感器具有超小型和多品種的特點,而放大器的功能較多。因此,該類型采用端子臺連接方式,并可交、直流電源通用。具有接通和斷開延時功能,可設(shè)置亮、音動切換開關(guān),能控制6種輸出狀態(tài),兼有接點和電平兩種輸出方式。
2)放大器內(nèi)藏型是將放大器與傳感一體化,采用專用集成電路和表面安裝工藝制成,使用直流電源工作。其響應(yīng)速度局面(有0.1ms和1ms兩種),能檢測狹小和高速運(yùn)動的物體。改變電源極性可轉(zhuǎn)換亮、暗動,并可設(shè)置自診斷穩(wěn)定工作區(qū)指示燈。兼有電壓和電流兩種輸出方式,能防止相互干擾,在系統(tǒng)安裝中十分方便。
3)電源內(nèi)藏型是將放大器、傳感器與電源裝置一體化,采用專用集成電路和表面安裝工藝制成。它一般使用交流電源,適用于在生產(chǎn)現(xiàn)場取代接觸式行程開關(guān),可直接用于強(qiáng)電控制電路。也可自行設(shè)置自診斷穩(wěn)定工作區(qū)指示燈,輸出備有SSR固態(tài)繼電器或繼電器常開、常閉接點,可防止相互干擾,并可緊密安裝在系統(tǒng)中。
光電開關(guān)工作原理
由振蕩回路產(chǎn)生的調(diào)制脈沖經(jīng)反射電路后,由發(fā)光管GL輻射出光脈沖。當(dāng)被測物體進(jìn)入受光器作用范圍時,被反射回來的光脈沖進(jìn)入光敏三極管DU。并在接收電路中將光脈沖解調(diào)為電脈沖信號,再經(jīng)放大器放大和同步選通整形,然后用數(shù)字積分或RC積分方式排除干擾,最后經(jīng)延時(或不延時)觸發(fā)驅(qū)動器輸出光電開關(guān)控制信號。
光電開關(guān)一般都具有良好的回差特性,因而即使被檢測物在小范圍內(nèi)晃動也不會影響驅(qū)動器的輸出狀態(tài),從而可使其保持在穩(wěn)定工作區(qū)。同時,自診斷系統(tǒng)還可以顯示受光狀態(tài)和穩(wěn)定工作區(qū),以隨時監(jiān)視光電開關(guān)的工作。
隔離開關(guān)(刀閘)的用途主要是:
1、用于隔離電源,將高壓檢修設(shè)備與帶電設(shè)備斷開,使其間有一明顯可看見的斷開點。
2、隔離開關(guān)與斷路器配合,按系統(tǒng)運(yùn)行方式的需要進(jìn)行倒閘操作,以改變系統(tǒng)運(yùn)行接線方式。
3、用以接通或斷開小電流電路。隔離開關(guān)可以進(jìn)行以下操作:可以拉、合閉路開關(guān)的旁路電流;拉、合變壓器中性點的接地線,但當(dāng)中性點上接有消弧線圈時,只有在系統(tǒng)無故障時,方可操作;拉、合電壓互感器和避雷器;拉、合母線及直接連接在母線上設(shè)備的電容電流;拉、合電容電流不超過5安的空載線路;三聯(lián)隔離開關(guān)可以拉、合電壓在10千伏及以下、電流在15安以下的負(fù)荷等。
在操作隔離開關(guān)時應(yīng)注意,線路送電時先合母線側(cè)的隔離開關(guān),后合線路側(cè)隔離開關(guān),再合斷路器。線路停電時應(yīng)先斷開斷路器,后拉開隔離開關(guān)。不能帶負(fù)荷拉、合高壓隔離開關(guān)。

光電開關(guān)的特點
MGK系列光電開關(guān)是現(xiàn)代微電子技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物,是HGK系列紅外光電開關(guān)的升級換代產(chǎn)品。與以往的光電開關(guān)相比具有自己顯著的特點:
具有自診斷穩(wěn)定工作區(qū)指示功能,可及時告知工作狀態(tài)是否可靠;
對射式、反射式、鏡面反射式光電開關(guān)都有防止相互干擾功能,安裝方便;
對ES外同步(外診斷)控制端的進(jìn)行設(shè)置可在運(yùn)行前預(yù)檢光電開關(guān)是否正常工作。并可隨時接受計算機(jī)或可編程控制器的中斷或檢測指令,外診斷與自診斷的適當(dāng)組合可使光電開關(guān)智能化;
響應(yīng)速度快,高速光電開關(guān)的響應(yīng)速度可達(dá)到0.1ms,每分鐘可進(jìn)行30萬次檢測操作,能檢出高速移動的微小物體;
采用專用集成電路和先進(jìn)的SMT表面安裝工藝,具有很高的可靠性;
體積小(較小僅20×31×12mm)、重量輕,安裝調(diào)試簡單,并具有短路保護(hù)功能。

接近開關(guān)
接近開關(guān)又稱無觸點行程開關(guān),它除可以完成行程控制和限位保護(hù)外,還是一種非接觸型的檢測裝置,用作檢測零件尺寸和測速等,也可用于變頻計數(shù)器、變頻脈沖發(fā)生器、液面控制和加工程序的自動銜接等。特點有工作可靠、壽命長、功耗低、復(fù)定位精度高、操作頻率高以及適應(yīng)惡劣的工作環(huán)境等。
性能特點:
在各類開關(guān)中,有一種對接近它物件有“感知”能力的元件——位移傳感器。利用位移傳感器對接近物體的敏感特性達(dá)到控制開關(guān)通或斷的目的,這就是接近開關(guān)。
當(dāng)有物體移向接近開關(guān),并接近到一定距離時,位移傳感器才有“感知”,開關(guān)才會動作。通常把這個距離叫“檢出距離”。不同的接近開關(guān)檢出距離也不同。
有時被檢測物體是按一定的時間間隔,一個接一個地移向接近開關(guān),又一個一個地離開,這樣不斷地重復(fù)。不同的接近開關(guān),對檢測對象的響應(yīng)能力是不同的。這種響應(yīng)特性被稱為“響應(yīng)頻率”。
因為位移傳感器可以根據(jù)不同的原理和不同的方法做成,而不同的位移傳感器對物體的“感知”方法也不同,所以常見的接近開關(guān)有以下幾種:
1、渦流式接近開關(guān)
這種開關(guān)有時也叫電感式接近開關(guān)。它是利用導(dǎo)電物體在接近這個能產(chǎn)生電磁場接近開關(guān)時,使物體內(nèi)部產(chǎn)生渦流。這個渦流反作用到接近開關(guān),使開關(guān)內(nèi)部電路參數(shù)發(fā)生變化,由此識別出有無導(dǎo)電物體移近,進(jìn)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導(dǎo)電體。
2、電容式接近開關(guān)
這種開關(guān)的測量通常是構(gòu)成電容器的一個極板,而另一個極板是開關(guān)的外殼。這個外殼在測量過程中通常是接地或與設(shè)備的機(jī)殼相連接。當(dāng)有物體移向接近開關(guān)時,不論它是否為導(dǎo)體,由于它的接近,總要使電容的介電常數(shù)發(fā)生變化,從而使電容量發(fā)生變化,使得和測量頭相連的電路狀態(tài)也隨之發(fā)生變化,由此便可控制開關(guān)的接通或斷開。這種接近開關(guān)檢測的對象,不限于導(dǎo)體,可以絕緣的液體或粉狀物等。
3、霍爾接近開關(guān)
霍爾元件是一種磁敏元件。利用霍爾元件做成的開關(guān),叫做霍爾開關(guān)。當(dāng)磁性物件移近霍爾開關(guān)時,開關(guān)檢測面上的霍爾元件因產(chǎn)生霍爾效應(yīng)而使開關(guān)內(nèi)部電路狀態(tài)發(fā)生變化,由此識別附近有磁性物體存在,進(jìn)而控制開關(guān)的通或斷。這種接近開關(guān)的檢測對象必須是磁性物體。
4、光電式接近開關(guān)
利用光電效應(yīng)做成的開關(guān)叫光電開關(guān)。將發(fā)光器件與光電器件按一定方向裝在同一個檢測頭內(nèi)。當(dāng)有反光面(被檢測物體)接近時,光電器件接收到反射光后便在信號輸出,由此便可“感知”有物體接近。
5、熱釋電式接近開關(guān)
用能感知溫度變化的元件做成的開關(guān)叫熱釋電式接近開關(guān)。這種開關(guān)是將熱釋電器件安裝在開關(guān)的檢測面上,當(dāng)有與環(huán)境溫度不同的物體接近時,熱釋電器件的輸出便變化,由此便可檢測出有物體接近。
光電開關(guān)
光電開關(guān)是傳感器大家族中的成員,它把發(fā)射端和接收端之間光的強(qiáng)弱變化轉(zhuǎn)化為電流的變化以達(dá)到探測目的。由于光電開關(guān)輸出回路和輸入回路是電隔離的(即電緣絕),所以它可以在許多場合得到應(yīng)用。
采用集成電路技術(shù)和SMT表面安裝工藝而制造的新一代光電開關(guān)器件,具有延時、展寬、外同步、抗相互干擾、可靠性高、工作區(qū)域穩(wěn)定和自診斷等智能化功能。這種新穎的光電開關(guān)是一種采用脈沖調(diào)制的主動式光電探測系統(tǒng)型電子開關(guān),它所使用的冷光源有紅外光、紅色光、綠色光和藍(lán)色光等,可非接觸,無損傷地迅速和控制各種固體、液體、透明體、黑體、柔軟體和煙霧等物質(zhì)的狀態(tài)和動作。接觸式行程開關(guān)存在響應(yīng)速度低、精度差、接觸檢測容易損壞被檢測物及壽命短等缺點,而晶體管接近開關(guān)的作用距離短,不能直接檢測非金屬材料。但是,新型光電開關(guān)則克服了它們的上述缺點,而且體積小、功能多、壽命長、精度高、響應(yīng)速度快、檢測距離遠(yuǎn)以及抗光、電、磁干擾能力強(qiáng)。
這種新型的光電開關(guān)已被用作物位檢測、液位控制、產(chǎn)品計數(shù)、寬度判別、速度檢測、定長剪切、孔洞識別、信號延時、自動門傳感、色標(biāo)檢出、沖床和剪切機(jī)以及安全防護(hù)等諸多領(lǐng)域。此外,利用紅外線的隱蔽性,還可在銀行、倉庫、商店、辦公室以及其它需要的場合作為防盜警戒之用。
在維修開關(guān)電源的時候可以采用降壓檢修法。其方法是:將顯示器的電源插頭接在一個交流調(diào)壓器上,再把調(diào)壓
電器開關(guān)
電器開關(guān)(9張)
器的輸出電壓調(diào)到100V左右,然后通電檢修,并逐次提高電源電壓來檢修。
故障實例一:開機(jī)便燒壞保險,輸出電壓為零。這種情況一般是由于開關(guān)管被擊穿,發(fā)射極和集電極短路所造成的。此時可先將開關(guān)管拆下,測其發(fā)射極和集電極對地電阻,如為零或很小,則換掉即可。但也要檢查下其它元器件有無問題后方能開機(jī)。
故障實例二:光柵出現(xiàn)“S”形的扭曲。這種問題應(yīng)重點檢查濾波電路和穩(wěn)壓電路,一般是因為有一只二極管斷路,由全波整流變成半波整流,這也可能是其濾波電容容量減少所致。
故障實例三:交流220V整流濾波電路出現(xiàn)短路性故障,且開機(jī)燒保險。先檢查一下整流二極管有無短路、濾波電容是否嚴(yán)重漏電。還可拔去消磁線圈插頭,檢查一下消磁熱敏電阻有無短路性故障,如有應(yīng)換新。
故障實例四:開機(jī)無光柵、無顯示、電源指示燈不亮,但未燒保險。這時應(yīng)檢查交流互感變壓器是否開路、整流電路的限流電阻有無開路(燒斷)失效,或整流二極管是否斷路。
故障實例五:無光柵、無顯示,且機(jī)內(nèi)發(fā)出異常聲響。如發(fā)出“吱吱”聲,說明振蕩頻率低,應(yīng)檢查與振蕩有關(guān)的元件,如發(fā)出“嗒嗒”聲,說明電源過流保護(hù),應(yīng)檢查過流保護(hù)電路。
開關(guān)電源
開關(guān)電源是利用現(xiàn)代電力電子技術(shù),控制開關(guān)管開通和關(guān)斷的時間比率,維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源,開關(guān)電源一般由脈沖寬度調(diào)制(PWM)控制IC和MOSFET構(gòu)成。開關(guān)電源和線性電源相比,二者的成本都隨著輸出功率的增加而增長,但二者增長速率各異。線性電源成本在某一輸出功率點上,反而高于開關(guān)電源,這一點稱為成本反轉(zhuǎn)點。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新,使得開關(guān)電源技術(shù)也在不斷地創(chuàng)新,這一成本反轉(zhuǎn)點日益向低輸出電力端移動,這為開關(guān)電源提供了廣闊的發(fā)展空間。
開關(guān)電源高頻化是其發(fā)展的方向,高頻化使開關(guān)電源小型化,并使開關(guān)電源進(jìn)入更廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域,特別是在新技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用,推動了新技術(shù)產(chǎn)品的小型化、輕便化。另外開關(guān)電源的發(fā)展與應(yīng)用在節(jié)約能源、節(jié)約資源及保護(hù)環(huán)境方面都具有重要的意義。開關(guān)電源中應(yīng)用的電力電子器件主要為二極管、IGBT和MOSFET。SCR在開關(guān)電源輸入整流電路及軟啟動電路中有少量應(yīng)用,GTR驅(qū)動困難,開關(guān)頻率低,逐漸被IGBT和MOSFET取代。
三個條件:
1、開關(guān):電力電子器件工作在開關(guān)狀態(tài)而不是線性狀態(tài)
2、高頻:電力電子器件工作在高頻而不是接近工頻的低頻
3、直流:開關(guān)電源輸出的是直流而不是交流
開關(guān)電源一般有三種工作模式:頻率、脈沖寬度固定模式,頻率固定、脈沖寬度可變模式,頻率、脈沖寬度可變模式。前一種工作模式多用于DC/AC逆變電源,或DC/DC電壓變換;后兩種工作模式多用于開關(guān)穩(wěn)壓電源。另外,開關(guān)電源輸出電壓也有三種工作方式:直接輸出電壓方式、平均值輸出電壓方式、幅值輸出電壓方式。同樣,前一種工作方式多用于DC/AC逆變電源,或DC/DC電壓變換;后兩種工作方式多用于開關(guān)穩(wěn)壓電源。
根據(jù)開關(guān)器件在電路中連接的方式,比較廣泛使用的開關(guān)電源,大體上可分為:串聯(lián)式開關(guān)電源、并聯(lián)式開關(guān)電源、變壓器式開關(guān)電源等三大類。其中,變壓器式開關(guān)電源(后面簡稱變壓器開關(guān)電源)還可以進(jìn)一步分成:推挽式、半橋式、全橋式等多種;根據(jù)變壓器的激勵和輸出電壓的相位,又可以分成:正激式、反激式、單激式和雙激式等多種;如果從用途上來分,還可以分成更多種類。 [1]
開關(guān)電源的分類:
人們在開關(guān)電源技術(shù)領(lǐng)域是邊開發(fā)相關(guān)電力電子器件,邊開發(fā)開關(guān)變頻技術(shù),兩者相互促進(jìn)推動著開關(guān)電源每年以超過兩位數(shù)字的增長率向著輕、小、薄、低噪聲、高可靠、抗干擾的方向發(fā)展。開關(guān)電源可分為AC/DC和DC/DC兩大類,DC/DC變換器現(xiàn)已實現(xiàn)模塊化,且設(shè)計技術(shù)及生產(chǎn)工藝在國內(nèi)外均已成熟和標(biāo)準(zhǔn)化,并已得到用戶的認(rèn)可,但AC/DC的模塊化,因其自身的特性使得在模塊化的進(jìn)程中,遇到較為復(fù)雜的技術(shù)和工藝制造問題。以下分別對兩類開關(guān)電源的結(jié)構(gòu)和特性作以闡述。
接地
開關(guān)電源比線性電源會產(chǎn)生更多的干擾,對共模干擾敏感的用電設(shè)備,應(yīng)采取接地和屏蔽措施,按ICE1000、EN61000、FCC等EMC限制,開關(guān)電源均采取EMC電磁兼容措施,因此開關(guān)電源一般應(yīng)帶有EMC電磁兼容濾波器。如利德華福技術(shù)的HA系列開關(guān)電源,將其FG端子接大地或接用戶機(jī)殼,方能滿足上述電磁兼容的要求。

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