行程开关和光电开关的相关知识

电工电气联盟2020-07-07 13:24:20

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行程开关的概述


行程开关,位置开关(又称限位开关)的一种,是一种常用的小电流主令电器。利用生产机械运动部件的碰撞使其触头动作来实现接通或分断控制电路,达到一定的控制目的。通常,这类开关被用来限制机械运动的位置或行程,使运动机械按一定位置或行程自动停止、反向运动、变速运动或自动往返运动等。


在电气控制系统中,位置开关的作用是实现顺序控制、定位控制和位置状态的检测。用于控制机械设备的行程及限位保护。构造:由操作头、触点系统和外壳组成。在实际生产中,将行程开关安装在预先安排的位置,当装于生产机械运动部件上的模块撞击行程开关时,行程开关的触点动作,实现电路的切换。因此,行程开关是一种根据运动部件的行程位置而切换电路的电器,它的作用原理与按钮类似。行程开关广泛用于各类机床和起重机械,用以控制其行程、进行终端限位保护。在电梯的控制电路中,还利用行程开关来控制开关轿门的速度、自动开关门的限位、轿厢的上、下限位保护。行程开关可以安装在相对静止的物体(如固定架、门框等,简称静物)上或者运动的物体(如行车、门等,简称动物)上。当动物接近静物时,开关的连杆驱动开关的接点引起闭合的接点分断或者断开的接点闭合。由开关接点开、合状态的改变去控制电路和机构的动作。


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行程开关的分类


按结构分

行程开关按其结构可分为直动式、滚轮式、微动式和组合式。


直动式行程开关

动作原理同按钮类似,所不同的是:一个是手动,另一个则由运动部件的撞块碰撞。当外界运动部件上的撞块碰压按钮使其触头动作,当运动部件离开后,在弹簧作用下,其触头自动复位。

其结构原理如图F1所示,其动作原理与按钮开关相同,但其触点的分合速度取决于生产机械的运行速度,不宜用于速度低于0.4m/min的场所。

直动式行程开关组成

1:推杆 2&4:弹簧 3:动断触点 5:动合触点


滚轮式行程开关

当运动机械的挡铁(撞块)压到行程开关的滚轮上时,传动杠连同转轴一同转动,使凸轮推动撞块,当撞块碰压到一定位置时,推动微动开关快速动作。当滚轮上的挡铁移开后,复位弹簧就使行程开关复位。这种是单轮自动恢复式行程开关。而双轮旋转式行程开关不能自动复原,它是依靠运动机械反向移动时,挡铁碰撞另一滚轮将其复原。

其结构原理如图F2所示,当被控机械上的撞块撞击带有滚轮的撞杆时,撞杆转向右边,带动凸轮转动,顶下推杆,使微动开关中的触点迅速动作。当运动机械返回时,在复位弹簧的作用下,各部分动作部件复位。

滚轮式行程开关组成

1:滚轮 2:上转臂 3&5&11:弹簧 4:套架

6:滑轮 7:压板 8&9:触点 10:横板

滚轮式行程开关又分为单滚轮自动复位和双滚轮(羊角式)非自动复位式,双滚轮行移开关具有两个稳态位置,有“记忆”作用,在某些情况下可以简化线路。


微动开关式行程开关

微动开关式行程开关的组成,以常用的有LXW-11系列产品为例,其结构原理如图F3所示:

1:推杆 2:弹簧 3:动合触点 4:动断触点 5:压缩弹簧

   
   


按用途分

一般用途行程开关:如JW2、JW2A、LX19、LX31、LXW5、3SE3等系列。主要用于机床及其他生产机械、自动生产线的限位和程序控制。

起重设备用行程开关,如LX22、LX33系列。主要用于限制起重设备及各种冶金辅助机械的行程。

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行程开关实物图及电气符号



                               行程开关的实物图


                            行程开关的电气符号

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光电开关的概述


光电开关(光电传感器)是光电接近开关的简称,它是利用被检测物对光束的遮挡或反射,由同步回路选通电路,从而检测物体的有无。物体不限于金属,所有能反射光线的物体均可被检测。光电开关将输入电流在发射器上转换为光信号射出,接收器再根据接收到的光线的强弱或有无对目标物体进行探测。安防系统中常见的光电开关烟雾报警器,工业中经常用它来计数机械臂的运动次数。

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光电开关的特点


光电开关是传感器的一种,它把发射端和接收端之间光的强弱变化转化为电流的变化以达到探测的目的。由于光电开关输出回路和输入回路是电隔离的(即电绝缘),所以它可以在许多场合得到应用 。采用集成电路技术和SMT表面安装工艺而制造的新一代光电开关器件,具有延时、展宽、外同步、抗相互干扰、可靠性高、工作区域稳定和自诊断等智能化功能。这种新颖的光电开关是一种采用脉冲调制的主动式光电探测系统型电子开关,它所使用的冷光源有红外光、红色光、绿色光和蓝色光等,可非接触,无损伤地迅速和控制各种固体、液体、透明体、黑体、柔软体和烟雾等物质的状态和动作。具有体积小、功能多、寿命长、精度高、响应速度快、检测距离远以及抗光、电、磁干扰能力强的优点。

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光电开关的应用


光电开关已被用作物位检测、液位控制、产品计数、宽度判别、速度检测、定长剪切、孔洞识别、信号延时、自动门传感、色标检出、冲床和剪切机以及安全防护等诸多领域。此外,利用红外线的隐蔽性,还可在银行、仓库、商店、办公室以及其它需要的场合作为防盗警戒之用。


常用的红外线光电开关,是利用物体对近红外线光束的反射原理,由同步回路感应反射回来的光的强弱而检测物体的存在与否来实现功能的,光电传感器首先发出红外线光束到达或透过物体或镜面对红外线光束进行反射,光电传感器接收反射回来的光束,根据光束的强弱判断物体的存在。红外光电开关的种类也非常的多,一般来说有镜反射式光电开关、漫反射式、槽式、对射式、光纤式等几个主要种类。光电开关快易优自动化选型有收录。


在不同的场合使用不同的光电开关,例如在电磁振动供料器上经常使用光纤式光电开关,在间歇式包装机包装膜的供送中经常使用漫反射式光电开关,在连续式高速包装机中经常使用槽式光电开关。

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光电开关的工作原理


利用光学元件,在传播媒介中间使光束发生变化;利用光束来反射物体;使光束发射经过长距离后瞬间返回。光电开关是由发射器、接收器和检测电路三部分组成。发射器对准目标发射光束,发射的光束一般来源于发光二极管(LED)和激光二极管。光束不间断地发射,或者改变脉冲宽度。受脉冲调制的光束辐射强度在发射中经过多次选择,朝着目标不间接地运行。接收器有光电二极管或光电三极管组成。在接收器的前面,装有光学元件如透镜和光圈等。在其后面的是检测电路,它能滤出有效信号和应用该信号。


光电耦合器是以光为媒介传输电信号的一种电一光一电转换器件。它由发光源和受光器两部分组成。把发光源和受光器组装在同一密闭的壳体内,彼此间用透明绝缘体隔离。发光源的引脚为输入端,受光器的引脚为输出端,常见的发光源为发光二极管,受光器为光敏二极管、光敏三极管等等。光电耦合器的种类较多,常见有光电二极管型、光电三极管型、光敏电阻型、光控晶闸管型、光电达林顿型、集成电路型等。工作原理在光电耦合器输入端加电信号使发光源发光,光的强度取决于激励电流的大小,此光照射到封装在一起的受光器上后,因光电效应而产生了光电流,由受光器输出端引出,这样就实现了电一光一电的转换。

由振荡回路产生的调制脉冲经反射电路后,由发光管GL辐射出光脉冲。当被测物体进入受光器作用范围时,被反射回来的光脉冲进入光敏三极管DU。光电开光快易优自动化选型有收录,并在接收电路中将光脉冲解调为电脉冲信号,再经放大器放大和同步选通整形,然后用数字积分或RC积分方式排除干扰,最后经延时(或不延时)触发驱动器输出光电开关控制信号。 光电开关一般都具有良好的回差特性,因而即使被检测物在小范围内晃动也不会影响驱动器的输出状态,从而可使其保持在稳定工作区。同时,自诊断系统还可以显示受光状态和稳定工作区,以随时监视光电开关的工作。

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光电开关检测方式的分类


按检测方式可分为漫射式、对射式、镜面反射式、槽式光电开关和.光纤式光电开关


对射型由发射器和接收器组成,结构上是两者相互分离的,在光束被中断的情况下会产生一个开关信号变化,典型的方式是位于同一轴线上的光电开关可以相互分开达50米。

特征:辨别不透明的反光物体;有效距离大,因为光束跨越感应距离的时间仅一次;不 易受干扰,可以可靠合适的使用在野外或者有灰尘的环境中;装置的消耗高,两个单元都必须敷设电缆。


漫反射型是当开关发射光束时,目标产生漫反射,发射器和接收器构成单个的标准部件,当有足够的组合光返回接收器时,开关状态发生变化,作用距离的典型值一般到3米。特征:有效作用距离是由目标的反射能力决定,由目标表面性质和和颜色决定;较小的装配开支,当开关由单个元件组成时,通常是可以达到粗定位;采用背景抑制功能调节测量距离;对目标上的灰尘敏感和对目标变化了的反射性能敏感。


镜面反射由发射器和接收器构成的情况是一种标准配置,从发射器发出的光束在对面的反射镜被反射,即返回接收器,当光束被中断时会产生一个开关信号的变化。光的通过时间是两倍的信号持续时间,有效作用距离从0.1米至20米。特征:辨别不透明的物体;借助反射镜部件,形成高的有效距离范围;不易受干扰,可以可靠合适的使用在野外或者有灰尘的环境中。


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。


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。

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光电开关的注意事项


光电开关可用于各种应用场合。另外,在使用光电开关时,还应注意环境条件,以使光电开关能够正常可靠的工作。


强光源:光电开关在环境照度较高时,一般都能稳定工作。但应回避将传感器光轴正对太阳光、白炽灯等强光源。在不能改变传感器(受光器)光轴与强光源的角度时,可在传感器上方四周加装遮光板或套上遮光长筒。


相互干扰:MGK 系列新型光电开关通常都具有自动防止相互干扰的功能,因而不必担心相互干扰。然而,HGK系列对射式红外光电开关在几组并列靠近安装时,则应防止邻组和相互干扰。防止这种干扰最有效的办法是投光器和受光器交叉设置,超过2组时还拉开组距。也可以使用不同频率的机种。HGK系列反射式光电开关防止相互干扰的有效办法是拉开间隔。而且检测距离越远,间隔也应越大,具体间隔应根据调试情况来确定。当然,也可使用不同工作频率的机种。


镜面角度:当被测物体有光泽或遇到光滑金属面时,一般反射率都很高,有近似镜面的作用,这时应将投光器与检测物体安装成10~20°的夹角,以使其光轴不垂直于被检测物体,从而防止误动作。


背景物:使用反射式扩散型投、受光器时,有时由于检出物离背景物较近,光电开关或者背景是光滑等反射率较高的物体而可能会使光电开关不能稳定检测。因此可以改用距离限定型投、受光器,或者采用远离背景物、拆除背景物、将背景物涂成无光黑色、或设法使背景物粗糙、灰暗等方法加以排除。


自诊断:在安装或使用时,有时可能会由于台面或背景影响以及使用振动等原因而造成光轴的微小偏移、透镜沾污、积尘、外部噪声、环境温度超出范围等问题。这些问题有可能会使光电开关偏离稳定工作区,这时可以利用光电开关的自诊断功能而使其通过STABLITY绿色稳定指示灯发出通知,以提醒使用者及时对其进行调整。


台面影响:如图所示,投光器与受光器在贴近台面安装时,可能会出现台面反射的部分光束照到受光器而造成工作不稳定。对此可采用使受光器与投光器离开台面一定距离并加装遮光板的。

严禁用稀释剂等化学物品,以免损坏塑料镜。


高压线、动力线和光电传感器的配线不应放在同一配线管或用线槽内,否则会由于感应而造成(有时)光电开关的误动作或损坏,所以原则上要分别单独配线。


下列场所,一般有可能造成光电开关的误动作,应尽量避开:

●灰尘较多的场所;

●腐蚀性气体较多的场所;

●水、油、化学品有可能直接飞溅的场所;

●户外或太阳光等有强光直射而无遮光措施的场所。

●环境温度变化超出产品规定范围的场所;

●振动、冲击大,而未采取避震措施的场所。


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光电开关的实物图




来源:自动化控制技术控

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