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接近传感器介绍


欧姆龙的接近传感器
种类?特性?额定值 TEXTBOOK=传感器Data Book

接近传感器的术语(1)(CD-2)
1.标准检测物体 每个传感器的检测都因被测物体材料?形状?尺寸 而异。因为实际检测物体不同,必需进行实验确认。 2.(额定值)检测距离 标准实验物体垂直接近检测面时的动作(复归) 距离。 因为是在额定电压?常温(25℃

)下的值,所以 留有一定余度。 3.设定距离 是考虑到电压变动、温度变化等而留有余度的 检测距離。通常是额定距离的70%左右。 4.应差的距离 动作距离和复归距离的差。

接近传感器术语(2)(CD-2)
5.应答时间(特性表上几乎没有记载) 与光电传感器一样指传感器动作(复归)到输出 ON(OFF)为止的时间。 6.应答频率(需要的特性)*参照下一页 让标准检测物体以DUTY50%反复接近时追踪输出 的最大每秒应答次数。 7.屏蔽(Flash Mounting) *参照下下页 安装金属和传感器检测面可安装于同平面。 与非屏蔽相比磁束(MagneticFlux)少,检测距离短。 8.非屏蔽(Non-flash Mounting) 由于传感器检测面的侧面也有磁束产生,故必需隔开 检测线圈和周围金属。

接近传感器的应答频率
低速 高速 标准检测物体

屏蔽/非屏蔽
屏蔽 非屏蔽

磁束小=检测距离短 磁束在前方 =可平面安装

磁束大=检测距离长 侧面有磁束 =周围金属的影响

接近传感器术语(3)(CD-3)
9.输出形式 NPN/PNP在光电传感器部分已经提及。 无极性使用桥堆。 二极管=电流只从一个方向流过的元件

桥堆=使用4个二极管进行交流到直流的 整流。 10.输出形式 NO(Normally Open)=检测范围内没有检测物体 时输出元件OFF(Open) NC(Normally Close)=检测范围内没有检测物体 时输出元件ON(Close)

接近传感器注意事项(1)(CD-6)
1.检测物体的材质(参照下一页) 额定检测距离为标准检测物体:定为纯铁(Pure Iron)。 (SPCC=冷作压延钢:与纯铁具有相同特性) 磁性接近传感器的检测距离由材质的透磁率(磁束通 过的容易度)决定、距离随材质变化。 2.检测物体的大小 小于标准检测物体,会引起检测距离低下。 3.检测物体的厚度(参照下下页) 检测物体的厚度比0.1mm薄的话会产生表皮效果(Skin Effect),检测距离延长。 4.相互干扰 接近传感器以高频率(数100kHz)振动。相邻设置的话 会引起相互干扰、相邻使用不同频率的传感器可以防 止相互干扰。(每个产品都有是否有不同频率型的记载)

检测物体大小和材质的影响
检测距离Xmm 铁

SUS 黄铜(Brass) 铜 Al

检测物体的单边边长dmm

检测物体的厚度
检测距离

9mm

根据表皮效果(Skin Effect)、检测物体越 薄,产生的涡电流 强,检测距离越长。

3.5mm

Al

0.01

0.1

1 检测物体的厚度(mm)

接近传感器的注意事项(2)
5.电源复位/电源OFF时(CD-6) 与光电传感器一样电源ON时和电源OFF时可能存在无 法正常输出的情况、要先将传感器电源ON/OFF。 6.AND/OR连接(CD-8) 连接负载(×)的例子是无法给传感器供给回路动作电 流的情况。 7.圆柱型接近开关选择指南(CD-10) 仅磁性接近开关(没有加入静电电容式)。 E2EG没有记载。

接近传感器的型号标准
=接近传感器(TLは旧型号:也有主力机种) =带螺丝的圆柱型 =无螺丝圆柱型 =扁平型 =数字是额定检测距离(mm) R为小数点 1R5=1.5mm、R5=0.5mm -□□M =非屏蔽型 -□□D =直流2线式 -□□B =直流3线式PNP集电极开路输出 -□□C =直流3线式NPN集电极开路输出 -□□E =直流3线式NPN电压输出 -□□F =直流3线式PNP电压输出 -□□Y =交流2线式 -□□T =交流/直流2线式 -□□□1 =NO输出 -□□□2 =NC输出 -□□□□-M=接插件连接型(M1=M12、M3=M8) E2/TL -X -C -F/-W -□2

传感器的导线颜色(所有传感器共通)
IEC已进行了规格化。(老机种有个别不符合的情况) 1.电源 =+褐(Broun)-蓝(Blue)交流2线也是褐/蓝 2.控制输出=输出1:黑(Black) 输出2:白(White) 3.其他 =省略(欧姆龙遵守IEC规格)

传感器动作指示灯颜色(所有传感器共通)
日本美国标准为红色(Red),欧洲为橙色,所以IEC使用 橙色。 欧姆龙的新机种将逐步变更。(现在多为红色)

磁性接近传感器的特性数据
标准检测物体的Typical数据(根据材质?大小) 1.检测范围(CD-28)*参照下一页 物体接近检测面时发生动作的范围 2.检测物体大小和材质的影响(CD-28) 可否使用的数据标准*参照下下页 3.漏电流特性(CD-30) 连接PLC等的时候,确认PLC输入回路的 连接条件 4.残留电压特性(CD-30)*参照下下页 同上 5.周围金属的影响(CD-31)*参照下下下下页 离开距离要大于表上记载的数值

检测范围(参照CD-28)
X
额定检测距离

Y
X

Y
传感器探头

检测物体的大小和材质的影响
检测距离Xmm 铁

SUS 黄铜(Brass) 铜 Al

检测物体的单边边长dmm

漏电流特性(CD-30)
对2线式传感器很重要(CD-7)
漏电流(mA)

传感器即使不处于ON状态,也 存在让回路动作的电流i。
E2E-X□D 0.4 回路 i
0V
+V

负载
泄放电组

10

电源电压(V)

30

负载过大或不想让电流流过负载 的情况下,需要加入泄放电阻 (Bleeder Resister)

残留電圧特性(CD-30)
对2线式传感器很重要
输出残留电压(V)

传感器即使不处于ON状态,也 存在让回路维持动作的电流的V
3 回路 V 负载 E-V E

确认负载在E-V间动作
负载电流(mA)

周围金属的影响(CD-31)
l m

φd

n

D

l

为避免周围金属(假定为铁)引起的误动作, 请隔开CD-31表内登载的数值以上的距离

磁性接近传感器的种类(1)圆柱型
E2E=世界标准的短尺寸机种(CD-13) 备有各种规格、电源、连接方式的机种 消耗电能少,省ENERGY E2EM=与E2E同尺寸的长检测距离机种(M8/M12/M18/M30)(CD-39) E2E2=E2E系列的长尺寸机种(M12/M18/M30)(CD-47) E2EG=面向欧洲的低价机种(E2E的欧洲版)(M8/M12/M18/M30) *产品型录上未记载(OEZ可以销售) 与E2E的不同点=集电极开路输出、动作表示灯:橙色 E2EQ=特氟龙外皮的机种(M12/M18/M30)(CD-56) 有强防溅射(Spatter)功能,可以在焊接机旁使用 E2FQ=特氟龙外壳的机种(M12/M18/M30)(CD-64) 几乎所有的化学品都不会对其产生影响 E2EZ=防切屑机种(M18/M30)(CD-69)*参照下一页 可以在切屑加工机旁使用 E2ES=金属探头机种(M18/M30)(CD-75)*参照下下页 使用牢固的金属检测面,克服了一般检测面易损坏的缺点 E2F=树脂外壳机种(IP68)(M8/M12/M18/M30)(CD-78) E2EY=非磁性体金属检测机种(不检测磁性体)(CD-84) E2EV=所有金属都能以几乎一致的检测距离检出(CD-87)

E2EZ防铝切粉接近(CD-69)

即使表面堆积有铝或铁的切 粉,也不会发生误动作

E2ES金属探头接近(CD-75)
世界上只有欧姆龙等2个公司生产
传感器表面也采用 SUS材料
检测物体

造成接近传感器损坏的最大 原因是由于被测物体撞击传 感器的检测面

E2EY非磁性金属用接近(CD-84)
世界上只有欧姆龙生产

Al?铜?黄铜
SUS

不检测铁或Ni这 样的磁性金属, 而只检测Al或铜 等非磁性金属。
不受周围金属(铁)的 影响,可以检测铝罐 等物体。

铁?Ni 检测物体大小和材质的影响

磁性接近传感器(2)方型其他
E2S=世界最小机种:适合小型精密仪器内藏用(CD-92)参照样品 TL-W=扁平型标准机种(CD-97) TL-N=方型的标准机种:比圆柱型检测距离长(CD-104) TL-Q=小型方型的普及机种(CD-112) TL-G=凹槽型机种:用于脉冲发生器、部件检测用途等(CD-112) TL-L=长距离机种:使用差动线圈加测距离达到100mm(CD-213) E2Q=检测面可变的棱柱型机种(CD-118) 此类型中全球销量较大的是P+F的Varikont。 E2C=放大器分离型:数量不多,常用于机器内部空间狭小的地方。 此外还搭载了稳定表示、自我诊断等放大器内藏型机种所没有 的功能。(CD-127) E2C-H=传感器在200℃下也可使用的耐热放大器分离型(CD-209) E2C-T=细长放大器安装空间小。示教设置容易(CD-148) E2EC=放大器中继型:与E3C、E3C-T一样设置空间狭窄,适合无需 灵敏度设置的应用(CD-155) E2CY=放大器分离的非磁性体检测接近开关(CD-162) F2LP=微小金属通过检测用(微分动作)(CD-172) E2R=与PMS一样,用于机器/装置内藏。IP50,低价格。(CD-207) 参照样品。 GLS=杆簧开关式。OMC生产。多用于门窗的开/关检测(CD-219)

放大器分离接近的特长
Amplifier

传感器探头

?传感器探头可以 做得很小 ?可以是高温型 (E2C-H)

?搭载了各种机能 e.g. 稳定表示、自我诊断 示教

GLS(CD-219)*OMC生产
磁铁 N S

磁界

杆簧开关

接近时接点闭合、离开时接点打开 适合门的开关

静电电容(Capacitive)接近传感器
磁性型接近传感器用来检测金属、静电电容式是分级 使用的,也可以检测金属以外的物体。 诱电率大的材质容易被检测。*参照下一页 将特性数据作为参考,可以大致判断何种材质的检测 距离大致是多少 1.E2K-C=φ34mm圆柱型 有灵敏度调整旋钮 2.E2K-X=带螺丝的圆柱型(M12/M18/M30) 3.E2K-F=扁平型 3.E2KQ-X=特氟龙外壳的带螺丝的圆柱型 耐油、耐化学品性能优越 5.E2J =放大器分离型(电极分离型) 传感器部只有电极,可以做得很薄 最近多用于半导体晶圆片检测

静电电容(Capacitive)接近的原理
根据检测物体的有无,电极和大 地间的静电电容(Capacitance)会 发生变化 静电电容的增加引起振动
无 物体 有 物体

振动回路

电极
+ + + + + +

检测物体
- - - - - - -

分级
+ + + + + + +

无物体

有物体

静电电容接近的特性数据(CD-180)
检测范围(接地金属) (接地金属)
X

检测物体的大小和 检测距离
X

各种物体的检测距离
25mm

检测探头?

Y
d

d

标准检 测物体

乙烯 树脂

玻璃

光位移传感器概要(GD-2)
与距离设定型光电传感器一样使用三角测距法测定 到检测物体的距离,并输出模拟信号。 传感器使用PSD(Position Sensing Device)或CCD (Charge Coupled Device)元件。 有宽检测范围的「扩散反射式」和耐光泽表面干扰的 「正反射式」。
1.分辨率=将静止状态的模拟输出的干扰宽幅换算成距离 的值。无法进行更细致的计算。 2.线性度=相对于FS(Full Scale)的非线性输出的比例。 用%表示。 3.应答时间=对于物体的变化输出从10~90%变化所需要 的时间。由于是取多次的平均值、平均时间越长 分辨率越精确。

光位移传感器的分辨率(GD-3)
模拟输出

指模拟信号上重叠的干扰 的宽幅换算成距离的值。 无法取得更精确的值。 累计的平均时间越长,分 辨率越精确,应答时间越 长。相反,累计的平均时间 越短,分辨率越粗糙,应 答时间越短。

分辨率

距离

光位移传感器的线性度(GD-3)
模拟输出

Full Scale
□%FS

模拟输出信号的非直线性的 宽幅相对于计测范围的% 称为线性度。 表示计测误差。 与温度特性(□%FS/℃) 一同决定了综合误差。
距离

光位移传感器概要(GD-4)
1.关于安装 PSD可测定光强度的重心(Gravity)。 要向不易受被测物体颜色变化影响的方向安装。 有凹槽或检测段差时,安装要注意尽量要妨碍 光路。 2.有光泽的对象物/反射率低的对象物 扩散反射型传感器对有光泽的对象物(铁板等) 常产生误差。黑纸等反射率低的物体也一样容 易产生误差。 3.光源 有激光和LED。 激光是细光束(Beam)绞合而成的分辨率精细。 LED价格较为经济。

光位移传感器的额定值/性能(GD-6)
1.偏移调整范围(Offset) 测定中心距离和原点(输出0)可以偏差。 2.SPAN调整范围 可以扩大模拟输出范围。 3.光点直径 半导体激光射出的是椭圆光束,光点也是椭圆的。 4.灵敏度切换 根据对象物体的反射率切换受光灵敏度。 5.温度特性 每1℃测定值发生的变化与FS对比以%表示。 6.允许输出(Enable) 对象物在测定距离范围内的输出。 7.关闭激光输入(Laser Off) 激光安全机能、输入时激光不出光。

光位移传感器的特性数据
1.线性输出(Linear Output) 电流输出(4~20mA)和电压输出(-4~4V、1~5V) 2.角度特性 对象物相对于光轴的角度引起的误差(%FS) 纵向和横向的差异。 3.材质的线性度(Linearity by Material) 材质引起的线性度的差异。

光位移传感器的模拟输出(GD-7)
测定范围 超出测定范围时 输出一目了然

SPAN调整机能可以 扩大/缩小范围
4~20mA 1~5V

光位移传感器的种类
1.Z4M-W(2级/3B级) 扩散反射式激光位移传感器。有40mm/100mm型、红色/ 红外、电流输出/电压输出等机种。 红外是3B级的,带有保护使用者安全的激光安全系统 (备有开关锁、激光振动警告灯、光束护罩等)。 2.Z4M-N30V(2级) 正反射式激光位移传感器。 测定范围窄(30+/-2mm)但分辨率精细,可以测定有 光泽的对象物。 3.Z4M-T30V/T30V2(???2) 正反射式CCD位移传感器。除了1点的位置,还可以测定 「透明板厚度」「区间最大值/P-P」「边缘位置」等。 4.Z4D-F(红色LED) 扩散反射式LED位移传感器。机器?装置内藏用。测定范 围窄但分辨率精细。可检测复印机送纸时2张重叠等。 5.Z4W-V(红色LED) 扩散反射式LED位移传感器。可用于检查部件装配高度等。

光测长传感器
透镜 LD 光量判别式 (Z4LA/Z4LB) PD

直径/边缘位置
CCD

CCD式 (Z4LC) 激光 扫描式 (3Z4L) LD 多面 旋转 镜 PD

直径/边缘位置 间隔/位置 直径/边缘位置 间隔/位置 (高精度/昂贵)

旋转式编码器(ED-2)
?R/E(Rotary Encoder)是计测机械轴(电机转轴等) 的旋转位置的传感器。 ?用途一般是控制搬送机的马达速度、控制移动行走距 距离,凸轮的位置控制等。OEZ也多用于电梯、搬运 机等行业的销售。(E6B2-C、E6A2-C) ?备有增量型(Incremental)和绝对型(Absolute)。 增量型=在每个确定的角度输出脉冲值。 不能判断旋转位置的绝对值。 绝对型=通过旋转位置上的2值符号输出来判断旋转 位置。

Incremental R/E
?内部的圆盘上刻有细孔(□个/旋转),通过光学元件检测这 些细孔形成脉冲。 ?分辨率用□脉冲/旋转(P/R)来表示。(10~6000P/R) ?脉冲列有A相、B相、Z相。 A相=每一特定角度输出脉冲。 B相=与A相相差90度的相。用来判断旋转方向。 Z相=旋转一次输出一个脉冲。计算旋转次数。 ?输出形式有电压输出/集电极开路输出/线性驱动输出。 线性驱动输出抗干扰性强、可长距离传送(其他的最大 不过数m) ?有轴型(旋转轴与旋转机之间通过耦合器连接)和中空轴型 (旋转轴中空,插入旋转机轴与之结合)。

Absolute R/E
?内部圆盘上刻有放射状的2值符号、旋转位置(角度)通过 编码输出。 ?编码有Binary码(Binary Code)、BCD码(Binary-Coded Decimal)、格雷码(Grey Code)。 ?欧姆龙备有6~1024P/R分辨率的机种。

R/E术语
1.电源电压 可使用DC5V、DC12V、DC24V。 2.最高应答频率 用kHz表示。可据此求出电的最高旋转速度(RPM)。 (例)分辨率=300P/R、最高应答频率=30kHz的话 最高旋转速度=(30,000/300)x60=6,000 RPM 3.启动转矩(Torque) 让R/E轴旋转所必要的Torque 4.惯性力矩 表示旋转和停止的难易度的值。 5.轴允许力 径向(Radial)和轴向(Thrust)。 6.允许最高旋转数 从机械强度来看的最高旋转数(RPM)

Incremental R/E的机种
1.E6A2-C=φ25mm、10~360P/R 继E6B2后销售最多的机种。 2.E6B2-C=φ40mm、10~2,000P/R 销售最多的机种。(OEZ也是如此) 3.E6C2-C=φ50mm、10~3,600P/R 有轴径φ6mm和φ8mm(牢固型)。 牢固型备有互补输出型(欧洲最多)机种。 4.E6D-C=特殊机种,此处省略 5.E6F-C=φ60mm、100~1,000P/R 最坚固的机种(轴允许力)、互补输出 6.E6H-C=φ40mm、中空轴(Hollow Shaft)、300~3,600P/R 小型高分辨率机种。价格略高。

Absolute R/E的机种
1.E6C-M=φ50mm多旋转(Multi-turn)2,048~4,096P/R 带Incremental机能的高分辨率机种。 2.E6C-N=φ50mm 1旋转:500P/R、多旋转:256P/R 有中空轴。 3.E6CP-A=φ50mm 通用树脂外壳、256P/R、OMC生产 4.E6C2-A=φ50mm 6~1,024P/R、 有轴径6mm/8mm(牢固型)机种。 5.E6F-A=φ60mm 360~1,024P/R、最高的坚固性

超声波(Ultra-Sonic)传感器
使用超过可听见的声音频率(20kHz以上)的声波。 在光电/接近应用困难的地方可以使用。 优点=对固体/液体即使看不见也可以检测、長距離 (例)LCD????検知 缺点=应答慢。防尘性能差。
1.E4C 圆柱型放大器分离 2.E4B 方型放大器内藏 3.E4A-K 方型电源内藏(人体检测、大型工件检测等) 4.E4R 方型放大器内藏(一般很少使用)

超声波位移传感器=E4PA、E4DA

压力(Pressure)传感器(FD-2)
欧姆龙的压力传感器广泛运用于半导体芯片的吸附 (Pick-and-PlaceRobot)、空压机(Air-press)、排气 装置的压力管理等。 1.E8F2 =数字式、容易辨别的LED数据表示 2.E8MS/E8M=4台复合处理的控制器 3.E8CB/E8CC=数字式细长型 4.E8EB =工件落座确认用 5.E8AA =Stainless-Steel不锈钢薄片,坚固


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