接近开关实验说明

一、接近开关实验说明：
接近开关又称晶体管无触头位置开关。它的功能是当有某种物体与之接近到一定距离时就发出动作信号，以控制继电器或逻辑元件。它的用途除行程控制和限位保护外，还可作为检测金属体的存在、高速计数、测速、定位、变换运动方向、检测零件尺寸、液面控制及用作无触头按钮等。它具有工作可靠、寿命长等特点。近年来在机床上得到了广泛地应用。
二、接近开关类型：
1．高频振荡型(检测各种金属)；
2．电磁感应型(检测导磁或非导磁性金属)；
3．电容型(检测各种导电或不导电的液体或固体)；
4．永磁型或磁敏元件型(检测磁场或磁性金属)；
5．光电型(检测不透光的所有物质)；
6．超声波型(检测不透过超声波的物质)。
其中以高频振荡型为最常用。
三、工作原理：
当有金属物体进入一个以一定频率稳定振荡的高频振荡线圈的磁场时，由于该物体内部产生涡流损耗，对于铁磁性金属物体有磁滞损耗，使振荡回路电阻增大，能量损耗增加，以致振荡减弱直到终止。因此，在振荡电路后面接上放大电路与输出电路，就能检测出金属物体存在与否，并能给出相应的控制信号去控制继电器，以达到控制目的。
现以目前应用较多的LXJ系列为例对电路进行分析，电路如下图所示。
图中L为磁性振荡线圈的电感，它与电容器C₁、C₂组成了电容三点式振荡电路，采用电容分压反馈信号。
接近开关在正常情况下，即没有金属极板接近磁头，晶体管V₁处于振荡状态，通过300PF的电容器将振荡信号耦合到V2的基极，使a点呈现为负电位而导致晶体管V₂截止， b点的高电位使V₃导通，继电器KA吸合，指示灯点亮。
 
                                                           （图 1）
当金属极板接近磁头（振荡线圈）时，晶体管V1停振，V2基极上没有了附加的负向振荡信号，而使V2由截止转向导通，V3截止，继电器KA释放，指示灯熄灭。
四、元器件清单：

序号	名称	型号与规格	数量	备注
1	磁头		1	自制
2	二极管	IN4007	4	VC
3	发光二极管	LEDΦ5	1	红色
4	稳压管	4746/18V	1
5	电阻器	RJ-0.25W-56KΩ±1℅	1	R6
7		RJ-0.25W-1.8KΩ±1℅	1
8		RJ-0.25W-10Ω±1℅	1	R1
9		RJ-0.25W-470Ω±1℅	1
10		RJ-0.25W-7.5KΩ±1℅	1
11		RJ-0.25W-10KΩ±1℅	2
12		RJ-0.25W-300KΩ±1℅	1	R2
13		RJ-0.25W-5.6KΩ±1℅	1
14		RJ-0.25W-2KΩ±1℅	1
15	晶体三极管	9013	3	V1、V2、V3
16	继电器	HJR-21FF-S-Z-12V	1	KA
17	电解电容	CD11-25V-470uF	1	C
18	电容器	CB-63V-0.01uF	2	C1、C2
19		CB-63V-300PF	1
20	接线柱	Φ3 弱电座	2	红、黑各1
21	电子线路板		1

五、测试参考数据：
1、交流输入    =13V；整流输出    =16V；
2、电容三点式振荡器输出频率f=75KHz，输出幅度V_P-P=22V。
3、三极管各级静态工作电压，工作状态，继电器及指示灯工作状态表如下：
(仅供参考)

铁  振 板  荡 离  线 开  圈		V1振荡	V2截止		V3导通		继电器		指示灯
	Vb	2.5V	-3.5V		0.7V		吸合		亮
	Vc	13.6V	4.9V		3.7V
	Ve	6V	0		0
铁  振 板  荡 接  线 近  圈 (约4~5 mm)		V1 停振		V2导通		V3截止		继电器		指示灯
	Vb	2.2V		0.65V		0.2		释 放		灭
	Vc	14.8V		0. 44V		16V
	Ve	0		0		0

注：以上数据仅供参考