不同类型接近开关的工作原理

接近开关是一种在工业现场使用非常多的传感器，它可以非接触的方式检测是否有物体靠近。根据工作原理的不同，分为电感式、电容式和光电式；根据是否支持安全功能，分为普通型和安全型；今天这篇文章，我们来介绍下接近开关的分类与接线，包括安全型接近开关的使用。本文包括如下几个主题：

电感式接近开关工作原理；电容式接近开关工作原理；光电式接近开关工作原理；普通型接近开关的接线；安全型接近开关的接线；

1、电感式接近开关的工作原理

电感式接近开关，也称为感应式接近开关，它的内部有一个高频振荡电路，并产生一个交变的磁场。当金属物体靠近该磁场时，会改变振荡电路的频率。接近开关内部的触发电路检测到振荡频率的改变，从而驱动输出电路向外输出开关信号(0或1)；铁质金属和非铁质金属对振荡电路频率的改变是不同的，电感式接近开关只能检测金属类物体。

感应式接近开关如图所示:

感应式接近开关通过其内部振荡电路在其前表面产生一个高频磁场。当有铁质金属接近它时，铁质金属很容易被磁化，磁化的过程会吸收高频磁场的能量。

随着铁质金属与接近开关的靠近，金属被磁化的程度越高，高频磁场的能量被吸收的就越多。这导致接近开关内部振荡电路的负载越来越大，最后振荡电路发生衰减或者停止。

接近开关内部的检测电路可以检测振荡电路状态的变化，从而改变输出状态，将接近开关的信号值从0变为1。

当不含铁的金属（比如：铝、铜等）靠近感应式接近开关时，它们不吸收高频磁场的能量。相反，这类金属还能使接近开关内部振荡电路的频率增大。内部的检测电路同样能检测到这种变化，从而改变输出状态，将接近开关的信号值从0变为1。

2、电容式接近开关的工作原理

电容式接近开关的工作原理与电感式接近开关类似，只不过它产生的不是电磁场，而是静电场。电容式接近开关的感应面是由两个金属电极组成的电容器，其内部有一个振荡电路，外部形成一个静电场。当有物体靠近时，无论是金属物体还是非金属物体，都会使其内部振荡电路的电容发生变化，从而导致电路发生振荡。触发电路会检测到这种变化，当信号强度足够大时，就会输出开关信号。如下图所示：

3、光电式接近开关的工作原理

光电式接近开关是根据光的反射、透射、辐射、遮挡等导致光接收器检测到的光强度变化从而检测是否有物体靠近，内部触发电路根据光强度的大小驱动输出电路向外输出开关信号。

4、普通型接近开关的接线

所谓”普通型接近开关”，是指没有集成安全功能、可连接到PLC的普通数字量输入通道的接近开关。普通接近开关一般有3条线：电源正+、电源负-和信号线，电源正负分别连接到正负极，信号线连接到PLC的输入通道。根据其输出信号的不同，分为PNP型和NPN型。下面这张图是西门子漏型输入接线(PNP型接近开关），其中L+为24V正极，M为负极：

5、安全型接近开关的接线

安全型接近开关内部集成了安全机制，两条输出通道相互监视，从而保证输出信号的准确性。在一些涉及安全功能的场合，普通接近开关不能满足安全等级的要求，应当使用安全型接近开关。以易福门GG851S型安全接近开关(PNP型)为例，它有4条线：电源正+、电源负-和两条信号线，它可以直接与PLC的安全输入模块或其它安全评估单元相连接，下面这张图是该安全接近开关与西门子ET200S数字量安全输入模块(4/8 F-DI DC24V)的接线原理图：