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類型分類：: 科普知識

數據分類：: 接近開關

歐姆龍Omron接近傳感器技術詳述

發布日期：2022-04-18 來源：環球電氣之家作者：環球電氣之家點擊率：189 品牌：歐姆龍_Omron

接近開關傳感器概要接近開關傳感器的定義接近傳感器，是代替限位開關等接觸式檢測方式，以無需接觸檢測對象進行檢測為目的的傳感器的總稱。能檢測對象的移動信息和存在信息轉換為電氣信號。在換為電氣信號的檢測方式中，包括利用電磁感應引起的檢測對象的金屬體中產生的渦電流的方式、捕測體的接近引起的電氣信號的容量變化的方式、利石和引導開關的方式。在JIS規格中，根據IEC60947-5-2的非接觸式位置檢測用開關，制定了JIS規格（JIS C 8201-5-2低壓開關裝置及控制裝置、第5控制電路機器及開關元件、第2節接近開關）。在JIS的定義中，在傳感器中也能以非接觸方式檢測到物體的接近和附近檢測對象有無的產品總稱為“接近開關”，由感應型、靜電容量型、超聲波型、光電型、磁力型等構成。在本技術指南中，將檢測金屬存在的感應型接近傳感器、檢測金屬及非金屬物體存在的靜電容量型接近傳感器、利用磁力產生的直流磁場的開關定義為“接近傳感器”。碼器。特長 ①由于能以非接觸方式進行檢測，所以不會磨損和損傷檢測對象物。 ②由于采用無接點輸出方式，因此壽命延長（磁力式除外）采用半導體輸出，對接點的壽命無影響。 ③ 與光檢測方式不同，適合在水和油等環境下使用檢測時幾乎不受檢測對象的污漬和油、水等的影響。此外，還包括氟樹脂外殼型及耐藥品良好的產品 ④ 與接觸式開關相比，可實現高速響應 ⑤ 能對應廣泛的溫度范圍 ⑥ 不受檢測物體顏色的影響對檢測對象的物理性質變化進行檢測，所以幾乎不受a表面顏色等的影響。 ⑦與接觸式不同，會受周圍溫度的影響、周圍物體、同類傳感器的影響包括感應型、靜電容量型在內，傳感器之間相互影響。因此，對于傳感器的設置，需要考慮相互干擾（→第1339頁）。此外，在感應型中，需要考慮周圍金屬的影響，而在靜電容量型中則需考慮周圍物體的影響。接近傳感器原理感應型接近傳感器的檢測原理通過外部磁場影響，檢測在導體表面產生的渦電流引起的磁性損耗。在檢測線圈內使其產生交流磁場，并檢測體的金屬體產生的渦電流引起的阻抗變化進行檢測的方式。般檢測金屬等導體。此外，作為另外一種方式，還包括檢測頻率相位成分的鋁檢測傳感器，和通過工作線圈僅檢測阻抗變化成分的全金屬傳感器。＜定性的說明＞在檢測體一側和傳感器一側的表面上，發生變壓器的狀態。阻抗的變化，可以視作串聯插入檢測體一側的電阻值的變化。（與實際狀態有所差異，但易于定性分解）靜電容量型接近傳感器的動作原理對檢測體與傳感器間產生的靜電容量變化進行檢測。容量大小根據檢測體的大小和距離而變化。一般的靜電容量型接近傳感器，對像電容器一樣平行配置的2塊平行板的容量進行檢測的圖像傳感器。平行板單側分別作為被測定物（處于想像接地狀態），而另一側作為傳感器檢測面。對這2極間形成的靜電容量變化進行檢測。可檢測物體根據檢測對象的感應率不同而有所變化，不僅金屬，也能對樹脂、水等進行檢測。磁力式接近傳感器的動作原理用磁石使開關的導片動作。通過將引導開關置于ON，使開關打開。接近傳感器分類按檢測方式選擇的重點
確認事項感應型靜電容量型磁力式接近傳感器接近傳感器接近傳感器檢測對象物金屬、鐵、鋁、黃銅、銅等金屬、樹脂、液體、粉末等磁石電氣雜音動力線與信號線的位置關系、筐體有無接地等幾乎無影響CE標簽處理（符合EC指令）傳感器外形的材料（金屬、樹脂）電纜過長則容易受干擾的影響。電源規格直流、交流、交流直流、直流無極性等連接方法、電源電壓消耗電流參見DC2線式 DC3線式交流等電源規格。DC2線式對抑制消耗電流有效。檢測距離需要注意溫度的影響、檢測物體的影響、周圍物體的影響、同類傳感器的設置距離，再選擇檢測距離。請參考樣本目錄規格的設定距離，再進行討論。檢測中如需高精度，請討論使用放大器分離型。周圍環境溫度、濕度、水、油、藥品等請確認適合環境的保護構造（→第1437頁）。物理性振動沖擊在發生振動、沖擊等的環境中，選擇時需要在傳感器的檢測距離上留有一些余度。此外，為防止振動引起的脫落，請參見用于安裝的緊固轉矩的樣本目錄值。關于組裝緊固轉矩、傳感器的大小、布線工時、電纜長度、傳感器與傳感器的距離、來自周圍物體的影響。設計時，請確認周圍金屬、周圍物體的影響、傳感器相互干擾距離的規格。
接近傳感器術語解說

標準檢測物體
作為測定基本性能的檢測物體，其材料、形狀、尺寸等都有規定。

檢測距離
用指定的方法移動標準檢測物體，由基準位置（基準面）測出的至動作（復位）為止的距離。

設定距離
包括溫度、電壓的影響在內，可穩定使用的檢測面與（標準）檢測物體通過位置間為止的間隔。通常是（額定）檢測距離的約70～80％。

差動（差動的距離）
標準檢測物體與傳感器的距離中，傳感器「動作」時與「復位」時之間的距離差。

響應時間
t1:標準檢測物體進入傳感器的動作區域，傳感器從處于「動作」狀態到輸出為ON的時間。 t2:標準檢測物體離開傳感器的動作區域，傳感器的輸出至OFF的時間。

響應頻率
反復接近標準檢測物體時，每秒鐘檢測隨之產生的輸出的次數。測定方法請參見附圖。

屏蔽
該型號磁通集中在傳感器的前部，檢測線圈的側面用金屬覆蓋。作為傳感器的安裝方法，可埋入金屬中。

非屏蔽
該型號磁通廣泛發生在傳感器的前部，檢測線圈的側面未被金屬覆蓋。由于易受周圍金屬（磁性體）的影響，所以在選擇安裝場所時需多加注意。

檢測距離的表示方法在測定接近傳感器的檢測距離時，基準位置的獲取方式和檢測物體的接近方向規定如下。圓柱型角柱型凹槽型垂直檢測距離水平檢測距離　檢測區域圖使標準檢測物體接近基準軸方向（垂直于檢測面），由基準面測得的距離為垂直檢測距離。將標準檢測物體與基準面（檢測面）作平行移動，由基準軸測得的距離為水平檢測距離。該距離隨通過位置（從基準面開始的距離）而變，可用于表示動作點軌跡。（檢測區域圖）凹槽型多采用在檢測部的凹槽中通過薄金屬板的方法，可如圖由基準面測定插入距離。
輸出形態NPN晶體管輸出PNP晶體管輸出無極性?無接點輸出用一般的晶體管，可直接連接在可編程顯示器控制器及計數器上。主要是組裝在出口歐洲等的機械上。用于交流2線式、交流?直流兩用型中，無需擔心極性出錯。
輸出形態NO（正常開）型NC（正常關閉）型NO/NC切換型NONCNO/NC切換型在檢測區域中有檢測物體時，輸出開關元件將處于ON。檢測區域中無檢測物體時，輸出開關元件將處于ON。通過切換開關等，可對輸出開關元件的NO、NC動作進行選擇的方式。
特性數據的讀法

檢測區域檢測距離顯示特性參見術語解說（→術語解說頁）參見術語解說（→術語解說頁）使用注意事項（→檢測物體的材料頁）E2E-X□E□/-X□Y□/-X□F1E2C-EDR6-FE2E-X3D□/-X3T1相對于接近傳感器，將檢測對象與檢測面平行移動時的特性圖。定位等應用程序運行時，請參見該特性圖。需要高精度定位時，請使用放大器分離型接近開關用于放大器分離接近的表現。在規定的距離條件下設定FP（Fine Positioning）時的值。在任意距離條件下，E2C-EDA中可將數字值1500作為標準進行設定。上述圖表中，是在0.3、0.6、0.9的3點上實施FP時的數值示例。橫軸上作為檢測體的大小表示，而縱軸上作為檢測距離表示。表示檢測對象的大小和材料引起的傳感器檢測距離的變化。使用同樣的傳感器檢測各種檢測體時，及確認檢測余度等時，請參考該數據。
漏電流特性殘留電壓特性使用注意事項（→消耗（漏電）電流影響的對策方法（例）頁）使用注意事項（→1338頁）接觸式限位開關等在物理上將接點放在右側，與限位開關等不同，2線式的接近開關為了通過晶體管等構成電氣性開關而發生的現象。表示輸出部的晶體管所產生的漏電流特性一般若電壓增大，則漏電流也增大。由于連接到接近開關的負載中有電流通過，所以選擇負載時，請避免通過該電流動作。在限位開關、微型開關的置換中應注意。與漏電流特性相同，是為形成電氣性開關的派生現象。例如在正常開型中，在ON狀態下不會達到0V，在OFF狀態下不會與電源電壓相同，開關上將殘留一定的電壓的現象。在限位開關、微型開關的置換中應注意。
共通注意事項 ★各商品的注意事項，請參見各商品的「請正確使用」。
警告
不能作為沖壓的安全裝置或其他人體保護用安全裝置使用
本產品與安全性無關，主要用于工件和作業者的檢測用途。
安全要點
為了確保安全，請務必遵守以下各項目的內容。
●布線時
項目代表例關于電源電壓DC3線型的NPN輸出傳感器DC2線型傳感器使用時請不要超過使用電壓范圍如在使用電壓范圍以上施加電壓，或在直流電源型的傳感器上施加交流電源（AC100V以上），則可能引起破裂或燒毀。關于負載短路DC3線型的NPN輸出傳感器DC2線型傳感器的情況下即使附帶負載短路保護功能，如果電源的極性錯誤與負載短路重疊時，負載短路的保護功能將不工作。請避免使負載短路。否則可能引起破裂或燒毀。負載短路保護功能在電源為正確極性，額定電壓內使用時才能有效。關于誤布線DC3線型的NPN輸出傳感器需考慮電源的極性，請避免錯誤布線。否則可能引起破裂或燒毀。關于無負載的連接DC2線型的傳感器有負載短路功能，但電源的極性錯誤與無負載連接重疊時。AC2線型的傳感器因為無負載情況下直接連接電源，會引起內部元件得破裂或燒毀，所以請務必在有負載的情況下進行布線。
●使用環境
請勿在有易燃易爆氣體的環境下使用。
項目討論內容檢測物體與接近傳感器的動作條件電氣條件環境條件安裝條件外部磁場電場的影響在直流磁場中的影響為20mT＊。 20mT以上時請勿使用在直流磁場急劇變化時，可能發生誤動作。請勿在直流電磁石采用ON、OFF的場所使用。請勿將無線電收發機靠近接近傳感器及其布線，以免產生誤動作。其他經濟性－價格/交貨期壽命－通電時間/使用頻率
mT（微特斯拉）：磁通密度大的單位。1特斯拉相當于10,000高斯。
●設計時
檢測物體的材料
根據檢測物體的材料不同，其檢測距離有著顯著的差別，請參見「檢測物體的材料和大小的影響」的特性數據，給予充裕的設定距離。
一般檢測物體為非磁性金屬（例如鋁等），那么檢測距離會變小。

檢測物體的大小
一般來說，當檢測物體的大小小于標準檢測物體時，檢測距離會變小。
請按「檢測物體的大小與檢測距離」圖表，進行大于標準檢測物體的設計。小于標準檢測物體時，請在設定距離上留有充分的余度。
檢測物體的厚度
磁性金屬（鐵、鎳等）的厚度請大于1mm。厚度小于0.01mm的箔，可以得到與磁性體同等的檢測距離。此外，對蒸膜等極薄材料及無導電性物體也無法檢測。電鍍的影響　當檢測物體電鍍后，檢測距離會發生變化。（參見下表）
電鍍的影響（參考例）
參考值：相對于無電鍍的檢測距離的%）
電鍍種類的厚度基本材料鐵黃銅無電鍍100100Zn 5～15μ m90～12095～105Cd 5～15μ m100～11095～105Ag 5～15μ m60～9085～100Cu 10～20μ m70～9595～105Cu 5～15μ m－95～105Cu（5～10μ m）+ Ni（10～20μ m）70～95－Cu（5～10μ m）+ Ni（10μ m） + Cr（0.3μ m）75～95－
關于相互干擾
相互干擾指受相鄰傳感器磁性（或靜電容量）的影響，輸出處于不穩定的狀態。靠近接近傳感器安裝時，有交替配置不同頻率型的方法。在各種型號的種類表中對不同頻率的有無都有記載，請予以參見。靠近相同頻率的接近傳感器，進行并列、相對安裝時，在間隔方面有限制，詳細內容請參見各機型末尾的「請正確使用」中的「相互干擾」的項。
關于電源復位時間
傳感器在電源接通后100ms以內即處于可檢測狀態。將負載與傳感器連接在不同電源時，請務必先接通傳感器電源。
關于電源OFF
因為電源OFF時會發生輸出脈沖，需設計成讓負載或負載線路的電源先行OFF。
周圍金屬的影響
在接近開關的檢測面附近存在檢測物體以外的金屬物體時，會影響檢測性能，出現表面的動作距離變大，溫度特性變差，復位不良等現象。詳細內容請參見各機型的「請正確使用」中的周圍金屬的影響表。同時，表中所列各值系使用附于各機型的螺母時的數值，當螺母的材料發生變化時，周圍金屬的影響也會發生變化。
關于電源變壓器
請務必在直流電源中使用絕緣變壓器，請勿使用自動變壓器（單卷變壓器）。
使用交流2線式/直流2線式時請考慮以下各項目:
浪涌保護
使用接近傳感器附近會產生大浪涌的裝置（電機、電焊機等）時，雖然接近傳感器中內置了浪涌吸收器，但仍請將浪涌吸收器插入發生源內。
消耗（漏電）電流的影響
即使接近傳感器OFF時，也會因電路的運行而有少量的電流泄漏,因此，會發生負載內殘留少量電流（負載殘留電壓），負載的復位不良現象。使用前，請確認該電壓小于負載的復位電壓（漏電流小于負載的復位電流）。
消耗（漏電）電流影響的對策方法（例）
交流2線式
連接分泄電阻，將負載中流動的漏電旁路分流，使負載中流動的電流降至復位電流以下。


請根據以下公式計算分泄電阻值及容許電力。
R≤ Vs （k Ω ） P＞ Vs2 （mW） 10－I R
P：分泄電阻的W數（實際使用時請使用數倍以上的W數）。II：負載電流（mA）并且，建議根據余度，AC100V時請使用10kΩ以下3W（5W）以上， AC200V時請使用20kΩ以下10W（20W）以上。當發熱影響有問題時，請使用大于（）內的W數。
直流2線式
連接分泄電阻時，將負載中流動的漏電流旁路分流，使負載中流動的電流為漏電流×負載的輸入阻抗＜復位電壓。

請根據下列公式計算分泄電阻值及容許電力。
R≤ Vs （k Ω ） P＞ Vs2 （mW） iR－iOFFR R
P：分泄電阻的W數（實際使用時請使用數倍以上的W數）。
iR：接近開關的漏電流（mA）
iOFF：負載的復位電流（mA）
但是，建議根據余度，DC12V時請使用15k Ω 以下450mW以上，DC24V時請使用30k Ω 以下0.1W以上。
涌入電流的大負載
燈和電機等涌入電流的大負載＊會造成開關元件的劣化和破損
此時請使用繼電器E2K/TL-N□Y：1A以上
●安裝時
關于安裝
安裝傳感器時，請避免用錘子等施加過大的沖擊力，以免耐水功能發生劣化、損壞。此外，用螺栓緊固時，螺母的緊固強度有容許范圍，也有必須使用齒形墊圈的機型。詳細內容請參見該型號末尾的「使用注意事項」中安裝時的注意事項。
關于DIN導軌安裝/拆卸（以E2CY為示例）〈安裝〉
①將前部放入專用安裝固定配件（附屬）或DIN導軌中。
②將后部推壓進專用安裝配件或DIN導軌中。

使用專用安裝配件進行側面安裝時，先將專用安裝固定配件固定在放大器單元上，再用M3螺釘進行安裝。此時可使用φ6以下的平墊圈。

〈拆卸〉
將放大器單元按③方向推壓的同時，將傳感器導線插入部向④方向抬起，無需螺絲刀就可簡單地進行拆卸。

關于設定距離
溫度、電壓的變動會引起檢測距離的變化。建議傳感器安裝時，根據「設定距離」進行設置。
●配線時
接近開關的AND&OR布線
類型連接種類連接方法內容直流2線式AND （串聯連接)連接的傳感器數（Ｎ）應在滿足下式的范圍內。VS －N×VR負載的動作電壓但是，由于各接近開關未被供給額定的電源電壓、電流，有可能造成顯示燈亮不足或發生錯誤脈沖（約1ms左右），請確認沒有問題后再使用。OR （并聯連接）連接傳感器數（Ｎ）應在滿足下式的范圍內。N×i負載的復位電流例）MY（DC24V）繼電器為負載時，連接傳感器數限于4臺。交流2線式AND （串聯連接)〈TL-NY、TL-MY、E2K-□MY□、TL-T□Y〉上述接近傳感器不能串聯連接。必要時可使用繼電器。〈E2E-X□Y〉該型號無論在AC100V還是AC200V時，當ON時施加在負載上的電壓VL為VL＝VS－（輸出殘留電壓×個數）（V）。所以如果VL不大于負載的動作電壓，負載將不動作，需要事先進行確認。串聯2個以上，在AND電路使用時最多3個。（注意左圖VS的值）OR （并聯連接）原則上不能并聯2個以上接近傳感器，用于OR電路。只限在（A）、（B）不同時動作，不必保持負載時可并聯連接，但消耗電流（漏電流）會變為n倍，容易造成復位不良。（n為接近傳感器的個數）不能用于（A）、（B）同時動作，需保持負載時。即（A）、（B）同時動作，并保持負載時，當（A）處于ON，（A）（B）兩端的電壓會降低約10V，負載電流經（A）流動動作。其次，檢測物體接近（B）時，（B）兩端的電壓為10V，處于過低狀態，使（B）的開關元件無法動作。當（A）再次OFF，（A）與（B）兩端的電壓會上升到電源電壓，這時（B）才剛開始處于ON狀態。在此期間，（A）OFF、（B）也處于OFF的時間（約10ms），負載瞬間復位。如此保持負載時，請按左圖所示，使用繼電器。
AND.OR連接使用時，有時會因錯誤脈沖及漏電等影響導致無法使用，請在使用前確認沒有問題后再使用。
關于導線的延長
放大器內置型的各種標準導線的長度在200m以內（一部分機型除外）。同時，放大器分離型（E2C-EDA、E2C、 E2J、E2CY）請參見各自的注意事項。
關于導線的彎曲布線
將導線彎曲布線時，建議采用導外徑3倍以上的彎曲半徑。（同軸線屏蔽線除外）
關于導線的拉伸強度
通常，施加力請勿超過下表所示值。
導線直徑拉伸力小于 φ 430N以下小于 φ 450N以下
同時，請勿在屏蔽線、同軸線上施加拉伸力。
關于和高壓線的區別
金屬配管的實施
為了防止電力線、動力線在通過接近傳感器導線附近時引起的誤動作和破損，請進行單獨的金屬配管。（直流型也相同）。
與傳感器控制器S3D2的連接示例
直流2線型
使用S3D2時

與繼電器負載的連接

直流2線式中有3V殘留電壓，請確認繼電器的動作電壓后再使用。
但是E2E-XD-M1J-T的殘留電壓為5V
直流3線型

●使用環境
關于耐水性
避免在水中、降雨中及室外使用。
●關于環境
安裝在以下場所時，可導致誤動作和故障，所以請避免使用。
1. 為了維持動作的可靠性和長壽命，請避免在規定外的溫度和室外條件下使用。
2. 接近傳感器采用耐水構造，但為了避免水等直接接觸，仍需安裝防水蓋子，這樣可進一步提高可靠性和壽命。
3. 請避免在有化學藥品，特別是強堿、酸（硝酸、鉻酸、熱濃硫酸等）的環境中使用。
●保養檢查
定期檢查
為使接近傳感器能長期穩定地動作，應定期進行與一般的控制機器相同內容的檢查。
1. 檢測物體及接近傳感器的安裝位置有無偏離、松弛、歪斜。
2. 布線、連線部有無松弛、接觸不良、斷線。
3. 是否有金屬粉塵等的粘附、堆積。
4. 使用溫度條件、環境條件是否有異常。
5. 設定顯示燈型的閃爍是否有異常。
分解與修理
絕對不能自行進行分解和修理。
故障的簡易檢查
為能簡易地查出故障，可通過與E39-VA手提式檢測器的連接進行傳感器動作狀態的調查。