現(xiàn)代化機(jī)械設(shè)備的自動(dòng)化程度越來(lái)越高，在這種情況下，一種盡可能通用的加工檢查則顯得越來(lái)越重要。對(duì)于這種用于監(jiān)視的傳感器來(lái)說(shuō)，它意味著所需設(shè)備的數(shù)量在增加，而安裝的位置則變得緊張且具有強(qiáng)制性的安全功能。現(xiàn)代化的接近開(kāi)關(guān)接受了所提出的要求并且與日益增加的要求相匹配。

接近開(kāi)關(guān)通常作為一個(gè)信號(hào)發(fā)送器使用，可用于各種控制過(guò)程，以確保對(duì)危險(xiǎn)范圍或其他重要的控制功能施加影響。

接近開(kāi)關(guān)大多數(shù)為感應(yīng)式、光電式接近開(kāi)關(guān)，也有一些是使用超聲波或電容的接近開(kāi)關(guān)。盡管每種接近開(kāi)關(guān)的作用方式和使用范圍并不相同，但所有的接近開(kāi)關(guān)至少都有一個(gè)共同點(diǎn)：即它們均為非接觸式工作。這使得接近開(kāi)關(guān)在實(shí)際使用中也就不存在磨損，并且在很大程度上不會(huì)受環(huán)境的影響而發(fā)生失效或損壞。

由于不同的接近開(kāi)關(guān)是以各種不同的功能原理為基礎(chǔ)，因此對(duì)于不同的任務(wù)，可以找到適合的方案。

感應(yīng)式接近開(kāi)關(guān)

相對(duì)便宜的感應(yīng)式接近開(kāi)關(guān)，可用于探測(cè)所有導(dǎo)電的金屬目標(biāo)。它們緊固耐用，對(duì)污染不敏感，容易操作。最早的感應(yīng)式接近開(kāi)關(guān)大約在20世紀(jì)60年代初期推出，并迅速在市場(chǎng)上推廣開(kāi)來(lái)，此后開(kāi)辟了廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域。

感應(yīng)式接近開(kāi)關(guān)進(jìn)行了許多次技術(shù)改進(jìn)，但其仍然存在著一些缺點(diǎn)，如在尺寸比例方面控制距離比較小，但由于特殊的振蕩原理而使其得到了改變。如今Contrinex可提供寬板感應(yīng)式接近開(kāi)關(guān)，其控制間距相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的3~4倍。

圖1 感應(yīng)式接近開(kāi)關(guān)。傳感器完全封裝在耐腐蝕的金屬殼內(nèi)，金屬殼所用材料為V2A或V4A特種鋼。它們適用于汽車制造業(yè)、造船業(yè)、食品工業(yè)以及機(jī)床等。圖為裝在噴水池的底座采用微型結(jié)構(gòu)的感應(yīng)式接近開(kāi)關(guān)時(shí)，其控制間距僅為0.6或1.0mm
一個(gè)典型的例子是Condet接近開(kāi)關(guān)，它的控制間距提高了3倍，這不僅對(duì)鋼鐵是如此，對(duì)其他有色金屬如黃銅或鋁也是如此。其使用方式很容易理解，Condet接近開(kāi)關(guān)的構(gòu)造類似于變壓器，這不同于通常感應(yīng)式接近開(kāi)關(guān)利用某一振動(dòng)回路的衰減的方式。

Condet接近開(kāi)關(guān)在有效面積后面設(shè)有一個(gè)線圈，它發(fā)出一個(gè)很短的電流脈沖，在這一脈沖斷開(kāi)后，目標(biāo)便成為初級(jí)繞組，感應(yīng)到一個(gè)電壓進(jìn)入到儀器側(cè)的線圈，隨后處理這一電壓。以這種方式實(shí)現(xiàn)的控制間距為3(M8，齊平安裝)~40mm (M30，非齊平安裝)。

感應(yīng)式接近開(kāi)關(guān)整個(gè)封裝在一個(gè)耐腐蝕的金屬殼內(nèi)，這種金屬殼所用材料為V2A或V4A特種鋼，主要用在汽車制造業(yè)領(lǐng)域。但這種產(chǎn)品也同樣適用于造船業(yè)、食品工業(yè)和機(jī)床等領(lǐng)域。

由于Contrinex技術(shù)的控制間距較大，因此在許多場(chǎng)合都可以使用小型的接近開(kāi)關(guān)，同時(shí)因?yàn)檩^大的間距允許較大的公差，安裝也就簡(jiǎn)化了許多。感應(yīng)式接近開(kāi)關(guān)可以做得很小并能夠成批生產(chǎn)，這種小感應(yīng)式接近開(kāi)關(guān)集成了電子處理技術(shù)，其直徑僅為3mm，裝在一個(gè)僅22mm長(zhǎng)的機(jī)殼內(nèi)，大致相當(dāng)于一根火柴的尺寸。Winzling的控制間距為0.6mm或1.0mm，直徑為4mm或M5的規(guī)格時(shí)，采取完全齊平的安裝方式可達(dá)到2.5mm。

光電式接近開(kāi)關(guān)

圖2 光電式接近開(kāi)關(guān)朝多用途、“ 看得遠(yuǎn)”和小型化圓柱形結(jié)構(gòu)發(fā)展
在許多情況下，光電式傳感器適用于非金屬目標(biāo)，因?yàn)槠鋼碛袉瓮ǖ拦鈻牛瓷涔鉁y(cè)頭和反射光柵。它們只是在遇到透明的或反射的材料時(shí)才觸及其邊緣。如今最典型的發(fā)展趨勢(shì)是小型化的圓柱形結(jié)構(gòu)。

由于新的光學(xué)原理的原因，所以它有一個(gè)圓柱形光電“侏儒”的雅號(hào)，其直徑僅為4mm或相當(dāng)于M5螺紋。電纜結(jié)構(gòu)僅為35mm長(zhǎng)，插頭結(jié)構(gòu)為45mm。反射光測(cè)頭檢測(cè)的間距超過(guò)50mm，光柵甚至達(dá)到250mm。采用先進(jìn)的加工技術(shù)及高度的集成化，微型化光控開(kāi)關(guān)的價(jià)格仍然停留在感興趣的范圍。如果其控制間距達(dá)不到要求或需檢測(cè)的目標(biāo)是非金屬材料時(shí)，那么光電微型傳感器就是一個(gè)值得認(rèn)真對(duì)待的選擇方案。

光導(dǎo)式接近開(kāi)關(guān)

圖3 光導(dǎo)式控制器，適合安裝到DIN導(dǎo)軌上，它們已達(dá)到了很高的技術(shù)水準(zhǔn)，Contrinex生產(chǎn)的這種控制器寬10mm
光電技術(shù)的發(fā)展對(duì)光導(dǎo)技術(shù)產(chǎn)生了影響，從而使廣泛流行的、適于安裝到DIN導(dǎo)軌上的裝置達(dá)到了一個(gè)很高的技術(shù)水準(zhǔn)。由Contrinex公司研發(fā)的這種裝置寬10mm，可相互無(wú)間隙地聯(lián)成一排。它們適用于0~200mm的控制間距，開(kāi)關(guān)頻率有1.5kHz和5kHz兩種可供選擇，可捕捉到時(shí)間上很短的過(guò)程。對(duì)于透明的目標(biāo)，可選用控制間距達(dá)100mm的藍(lán)光結(jié)構(gòu)。此外，帶平行光出口的塑料光導(dǎo)體也適合許多場(chǎng)所的應(yīng)用，即使在一些關(guān)鍵安裝位置也可以提供可靠的結(jié)果，例如在套筒中安裝。

超聲波接近開(kāi)關(guān)

圖4 超聲波接近開(kāi)關(guān)是萬(wàn)能的天才，具有較大的作用半徑，但比感應(yīng)式或光電式系統(tǒng)貴一些
超聲波傳感器利用的是超聲波信號(hào)遇到障礙物后的反射，它雖然比感應(yīng)式和光電式接近開(kāi)關(guān)貴一些，卻幾乎可以檢測(cè)所有能想象得到的目標(biāo)。目標(biāo)可以是固態(tài)的、粉狀的、液態(tài)的和粒狀的，目標(biāo)也可以是透明的、染色的和任意形狀的，還可以是拋光的或無(wú)光澤的。超聲波傳感器都可以檢測(cè)得到。

超聲波傳感器工作非常可靠而且堅(jiān)固耐用，即使安裝間距小，也可通過(guò)同步來(lái)阻止多臺(tái)儀器之間的相互干擾。這種傳感器還適用于檢測(cè)超大的間距，在現(xiàn)代化的自動(dòng)化技術(shù)中其應(yīng)用的可能性很多，只有在溫度很高的情況下需要注意，在安全領(lǐng)域是不允許使用的。

除了反射測(cè)頭或反射屏障以外，在機(jī)械設(shè)備制造業(yè)中廣泛流行的M18和M30結(jié)構(gòu)中還有一些Contrinex計(jì)劃中的傳感器，它們采用不同的結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度并有一個(gè)彎曲成角形的傳感器頭。這種帶背面漸隱的裝置像反射屏障/反射測(cè)頭一樣可屏蔽600mm的距離。

為了與應(yīng)用實(shí)現(xiàn)最佳匹配，可通過(guò)PC接口進(jìn)行編程，比如開(kāi)關(guān)范圍的開(kāi)始和結(jié)束、開(kāi)關(guān)頻率、常開(kāi)或常閉功能、平均值的生成、溫度補(bǔ)償和靈敏度等是可調(diào)的。這些數(shù)值可儲(chǔ)存起來(lái)或打印出來(lái)，以此作為文件，這樣有助于設(shè)備的維護(hù)。

電容式接近開(kāi)關(guān)

圖5 電容式接近開(kāi)關(guān)。由于它能透過(guò)非金屬隔板進(jìn)行檢測(cè)，故特別適用于料位監(jiān)視