自i力化博览
文献标识码：B
文章编g-：1003—0492(2003)05—003【04
仪器与测控
接近开关原理及其应用
The Their Applications Principle of Near-Switch and
邓重一
湖南建材高等专利学校电子信息]_程系，湖南衡阳421008 J
摘要：介绍了接近开关型传感器的原理，并对电感式、电容 式、霍尔式以及磁性接近开关的原理．术语、使用注意事项 进行了详细的说明。
词：传感嚣：接近开关：原理；应用
减现象时，便把它转换成开关电信号。由此识别出
有无金属物体接近开关，进而控制开关的通或断。 这种接近开关所能检测的物体必须是金属物体。 关键 l 2应用实例
从图1可以看出电感式接近开关的应用，利用 它对金属物的敏感性，可以对物体实现定位、数目 检测、料位控制等功能
Abstract：In this paper,the principle of
sensolN
of near-switch
lerms and type is introduced The principle，technical
usage
and others type announcements of inducmnce．capacitor,H—type
∽elucidated
ln
detail．
盯F
o o o o
(1)料位的控制
Key words：sensor：near—swilch；principle：application
_I I I- 甘廿 -i=)
一—IC用
。盅。i
o
接近开关是传感器家族中众多种类中的一个， 它是利用电磁工作原理，用先进的工艺制成的，是 一种位置传感器。它能通过传感器与物体之间的位
(2)物体的舭到。
3 O(
GDKGjf 置关系变化将非电量或电磁量转化为所希望的电 ?一—?—=：?一i～
信号，从而达到控制或测量的目的。本文介绍7几 种常用的接近开关，并对它们的原理与应
图1 电感式接近开关应用实例 用进行了
说明。 l
1．3使用注意事项
(1)
电感式接近开关
当被检测物体为非金属时，在检测距离很
11原理
电感式接近开关(GDKG)属于一种有开关量
小时也有反应，另外很薄的镀膜层是检测不到的。
(2)电感式接近开关的接通时间为50ms，所以 在用户使用产品时，因负载和接近开关采用不同的
电源，所以务必先接通接近开关的电源。 输出的位置传感器，它由LC高频振荡器、信号触发
(3)请勿将接近开关置于200高斯以上的直器和开关放大器组成。振荡电路的线圈产生高频交
磁场环境下使用，以免造成误动作。 有金属物体接流 流磁场，该磁场经由传感器的感应面释放出来。当 近这个能产生电磁场的振荡感应头
时，就会使该金属物体内部产生涡流，这个涡流反 关振荡能力衰减，内部
化，当信号触发器探测到这一衰
8 收稿日期：2003—05 1 7修改日期：2003—06—1
962 作者简介：邓重一(1 )男湖南宁远县人，学士，副
(4)不要将接近开关置于化学溶剂，特别是在
强酸、强碱的环境中。 作用于接近开关，使接近开1．4电感式接近开关术语解释 电路的参数发生变 ① 橙删够劳动作距离是指被检测物体按一定 方式移动时，从基准位置(接近开关的感应表面) 到开关动作时测得的基准位置到检测面的空问距 离．额定动作距离指接近开关动作距离的标称值，
教授．研究方向为检测技术、信号处理、EDA技术，
中雷函酝、I业戳太礴发曩岛屠论坛(2004年lo两19--20 R)?诚征稿件1 31
堡墨墨型丝
赞定距剪接近开关在实际工作中整定的距
离，一般为额定动作距离的o 8倍。
③ 值。
④ ②
鱼!!!兰堡竺
下面的例子是电容式液位监控器的工作情况
它是针对国内落后的液位控制器形式而开发的产 品．该产品一一般由两个采用密封措施(高防水等级J 的传感器及一个控制处理器组成。当液体即将接触 到高液位或低液位传感器的感应面时 该传感嚣就 会发出一一个信号到控制处理器．然后按照一定的程
回差哲动作距离与复位距离之问的绝对
绔崔橙删磁可使接近开关作比较的金属检
测体。一般采用的检测体为正方形的A3钢，厚度为 1mm，所呆用的边长是接近开关检测面的2 5倍。
序启动或关闭控制器内的继电器，这样用户就可以
⑤ 籽。毋攒番分为常开和常闭两种类型 当无 用该继电器的触发电平去控制诸如电机、水泵、电 检测
物体时，常开型的接近开关所接通的负载，由 灯等负载。它的工作示意图如图2所示，工作原理 于接近开关内部的输出晶体管的截止而不工作：当 流程图如图3所示。从图2可以看出，容器中的水 检测到物体时，晶体管导通，负载得电工作。 位过高或过低时，都会分别使低位或商位传感器动
⑥
掺缈方戈分为埋入式和非埋入式两种类 作，从而使控制处理器动作．从斟3可以看出，当
物体的位置变化时，被测电容量变化，振荡电路的 振荡频率会跟着变化，F／v转换电路的输出电压也变 化，这些变化通过信号处理电路和开关量调理电路 后，输出开关信号，该开关信号进入控制处理器去 控制电路。现在的电容式液位监控器在安装．精度、
寿命、体积、外形等方面均有较大的改进和提高。 用电容式接近开关来实现控制的方案，与依据传统 理论的控制设计相比较，具有更先进、性能更优越 的特点。 关内输
型。埋入式的接近开关在安装上为齐平安装型，可 与安装的金属物件形成同一表面：非埋入式的接近 开关则需把感应头露出．以达到其长检测距离的目
的，
⑦
穆应新肇／在规定的1秒的时问间隔内，
接近开关动作循环的次数。响应时间t：接近开关检
测到物体时间到接近开关出现电平状态翻转的时间 之差。可用公式t=I／f换算。
孚．遁癌压厣即接近开关在导通状态时，开
出晶体管上的电压降。
@赫商彤式分NPN二线、NPN三线、NPN
四线、PNP二线，PNP三线、PNP四线，DC二线、
AC 2-线、AC
⑧
±—上一
{，卵『
五线(自带继电器)等几种常用的形
剥l l
丧
＆
式输出。
2电容式接近开关
2．1原理
h妤一 、≯I
I1
II d
图2 电容式接近开关应用实例
电容式接近开关亦属于一种具有开关量输出的 位置传感器。它的测量头通常是构成电容器的一个
极板，而另一个极板是物体的本身，当物体移向接
近开关时，物体和接近开关的介电常数￡发生变化，
等效电容跟着变化，从而使得和测量头相连的电路 状态也随之发生变化，由此便可控制开关的接通和
种接近开关的被检测物体，并不限于金属 体，在检测较
低介电常数￡的物体时，可以顺时针调节多圈电位 器(位于开关后部)柬增加感应灵敏度，一般调节 电位器使电容式的接近开关在o 7—0 8Sn(Sn为电容 式接近开关的标准检测距离)的位置动作。
2 2
～圊迥+园+园十圈4囤
电容式接近开关理论上可以检测出任何物
图3 电容式液位监控器工作流程图 关断。这2．3注意事项 导体，也司以是绝缘的液体或粉状物
①
体，但当检测过高介电常数的物体时，检测距离要 明显减小，这时即使增加灵敏度也起不到效果。 ② 电容式接近开关的接通时问为50ms，所以 用户在产品的使用过程中，当负载和接近开关采用 不同电源时，务必先接通接近开关的电源．．
应用实例
2004年s日出敝《控翩系统与I控软件》．欢迎投稿!
自i扫化博览
③ 当使用感性负载(如日光灯、电动机等) 霍尔接近开关的输入端是以磁感应强度B来表
仪器与测控
时，其瞬间冲击电流较大，可能会劣化或损坏交流 征的，当B值达到一定的程度(如BI)时．开关内 二线型电容式接近开关，在这种情况下，应经过交 部的触发器翻转，霍尔接近开关的输出电乎状态也 流继电器作为负载来转换使用。 随之翻转，输出端一般采用晶体管输出，和电感式
④ 请勿将接近开关置于200商斯以上的直流 接近开关类似的有：NPN．PNP、常开型、常闭型、 磁场环境1、使用，以免造成误动作
⑤DC Z-线的接近开关具有o 5～1mA的静态
锁存型(双极性)、双信号输出几种类型。
霍尔接近开关是磁性接近开关中的一一种，具有
无触电、低功耗、长使用寿命．响应频率高等特点， 内部采用环氧树脂封灌制作成一一体化结构，所以能 在各类恶劣环境下可靠地工作。它_可应用于接近开 关、压力开关、里程表等，它是一种新型的电器配
泄漏电流，在和一一些对DC二线接近开关泄漏电流 要求较高的场合下，尽量使用DC三线的接近开关。
@ 避免接近开关在化学溶剂，特别是在强酸，
强碱的环境下使用。
⑦大多数产品是由SMD工艺生产制造，并经 件。图4是它的内部原理及转移特性图。霍尔武开 严格的测试，产品合格后才出厂，在一一般情况下使 关比电感式开关响应频率高，它用磁钢触发，电感 斤J均不会出现损坏。为7防止意外性事件发生，请 式用导磁金属触发，霍尔式开关感应距离除7与传 用户在接通电源前检查接线是否正确，棱定电压是 感器本身性能有关外，还与所选磁钢磁场强度有关。
否为预定值。
3．2霍尔接近开关术语解释
①
为7使电容式接近开关长期稳定工作，由
于其受潮湿，灰尘等因素的影响比较大，请务必进 或松动，接线和连接部位是否有 接触不良现象，是否有粉尘粘附等。 2．4电容式接近开关术语解释
电容式接近开关术语：检测距离．设定距离，
⑧
磁感应强度：霍尔接近开关在工作时，它
所要求磁钢具有的磁场强度的大小，一一般磁感应强
行定期的维护保养，包括检测物体和接近开关的安 度值B为o 02～0 05特斯拉。 装位置是否有移动
②响应频率：按规定在1秒的时问间隔内， 允~午霍尔开关动作循环的次数。 ③ 输出状态：分为常开、常闭、锁存等几种
类型。铡如，当无被检测物体时，常开型的霍尔开 回差 关所接通的负载，由二『霍尔接近开关内部的输出晶 值、标准检测体、输出状态、检测方式、响应
频率、导通电压降及输出形式，它们的术语解释与 体管的截止而不工作：当检测到物体时，晶体管导
通，负载得电工作．
④输出形式：分为NPN、PNP、常开，常闭，
多功能等几种常用的形式输出。
⑤ 动作距离：动作距离是指被检测物体按一
定方式移动时，从基准位置(霍尔开关的感应表面) 在磁
到开关动作时测得的基准位置到检测面的空间距 离。额定动作距离指霍尔开关动作距离的标称值。
⑥ 回差距离：动作距离与复位距离之间的绝
对值。 过的电流，B为外加磁场
▲
电感式接近开关的相应术语解释一致。
3霍尔式接近开关
3．1原理
当一块通有电流的金属或半导体薄片垂直地放
场中时，薄片的两端就会产生电位差，这种现
象就称为霍尔效应。两端具有的电位差值称为霍尔 电势U，其表达式为：
U-K，B／d，其中K为霍尔系数，1为薄片中通 (洛伦慈力Lorrentz)的磁
感应强度，d是薄片的厚度。由此可见，霍尔效应的 灵敏度高低与外加磁场的磁感应强度成正比。霍尔 接近开关就属于这种有源磁／电转换器件，它是在霍 尔效应原理的基础上，利用先进的集成封装和组装 工艺制作而成，它可方便地把磁输入信号转换成实 际应用中的电信号，同时叉具备工业场合实际应用 易操作和可靠性的要求。
“H}—r——]
u。}二二兰．
BL
【．】自躲■目
BH
(’’#^，#＆H#■B
B
图4霍尔接近开关原理图
3 3
应用实例 图5是由霍尔接近开关与其它芯爿组成的智能
船
中廷|圈际I幢以表髓技曩高层论坛(2004年lo两19—20／d)．诚征稿件!
仪器与测控
自i扫化博
笕 型磁敏转速测试仪的工作原理囹。由于转速信号是 包含一。个Lc振荡器、一个信号触发器和一个开关
放 以脉冲形式出现的，当被测磁性物体磁场强度达到25 大器，还有一个非晶体化的、高穿透率的磁。ti软玻 毫特斯拉以上时，其输出是标准的TTL电平。利用 璃金属铁芯，该铁芯造成涡流损耗使振荡电路产生 计算机的智能型控制、运算功能，组成的转速表既 衰减，如果把它放置在一个磁场范围内(例如，水 简单叉精确。如用3020型霍尔式接近开关，单片机 久磁铁附近)，此时正在影响振荡电路衰减的涡流损 用8031(它的晶振为6MHz，经12分频后为 耗会减少，振荡电路不再衰减。因此，磁性接近开 o 5MHz)，则其测量的最大转速为o 5MHz，而最小 关的消耗功率由于永久磁铁的接近而增加，1-f号触 测量转速可无限低。
发器被启动产生输出信号。它有广泛的应用，如：
3．4注意事项 可以通过塑胶容器或导管来对物体进行检测；高温
① 直流型霍尔接近开关产品所使用的直流电 环境的物体检测；物料的分辨系统：用磁石辨认代
码等。限于篇幅，具体应用不作介绍。 过高的电压为3-28V，其典型的应用范围一般采用5～24V，
压会引起其内部霍尔元器件参数随电压升4．2特点 高而变化的不稳定性，而过低的电压容易让外界的
(1)优点 温度变化影响磁场强度特性，从而引起电
①可以整体安装在金属中。 路误动作。
②对并排安装没有任何要求。 ③顶部(传感面)可以由金属制成。 ④价格低廉，结构简单。
⑤ 具有大的感应范围和高的开关频率 (2)缺点
动作距离受检测体(一。般为磁铁或磁钢)
的磁场强度影响较大。
④ ②
图5霍尔接近开关应用实例
②
当使用霍尔接近开关驱动感性负载时，请
检测体的接近方向会影响动作距离的大小
在负载两端并接入续流型二极管，否则会因感性负 载长期动作时的瞬态高压脉冲影响霍尔开关的使用
(径向接近是轴向接近时动作距离的一半)。
③径向接近时有可能会出现两个工作点。
④ 检测体在固定时不允许用铁氧体或螺丝
寿命。
钉，只能用非铁质材料。
③ 一般霍尔接近开关产品用SMD工艺生产制
造而成，并经严格的测试合格后才出厂。在一般情 5结语
况下使罔是不会出现损坏现象的，但为了防止意外
接近开关的种类很多．用途很广。它的未来发
性事件发生，用户在接通电源前应检查接线是否正
展方向是：微型化、智能化．高性能、高灵敏度、
确，并核定其电压是否为额定值。
高稳定度、低价格、低功耗。笔者相信随着计算机
4磁性接近开关 技术、芯片制造技术和传感器技术的飞速发展，越
4 1
工作原理
磁性接近开关能以细小的开关体积达到最大的
来越多的．功能更强大的接近开关会不断出现。
参考文献：
【1J扬崇志特殊新型电子元器件-f册[M】沈阳：辽宁科学 技术出版衬，2001．
【2】何立民单片机应用系统设讨【M】．北京：北京航空航天 大学出版社，1990
【3J李科杰新编传感嚣技术手册【M】北京：国防工业出版
社2003
检测距离。它能检测磁性物体(一般为永久磁铁)， 然后产生触发开关信号输出。由于磁场能通过很多 非磁性物，所以此触发过程并不一定需要把目标物 体直接靠近磁性接近开关的感应面，而是通过磁性 导体(如铁)把磁场传送至远距离，例如．信号能 够通过高温的地方传送到磁性接近开关而产生触发
动作信号。
它的工作原理与电感式接近开关类似，其内部
2004年5自MOlar《控翻系统sI控软件》?欢逸投
稿!
自i力化博览
文献标识码：B
文章编g-：1003—0492(2003)05—003【04
仪器与测控
接近开关原理及其应用
The Their Applications Principle of Near-Switch and
邓重一
湖南建材高等专利学校电子信息]_程系，湖南衡阳421008 J
摘要：介绍了接近开关型传感器的原理，并对电感式、电容 式、霍尔式以及磁性接近开关的原理．术语、使用注意事项 进行了详细的说明。
词：传感嚣：接近开关：原理；应用
减现象时，便把它转换成开关电信号。由此识别出
有无金属物体接近开关，进而控制开关的通或断。 这种接近开关所能检测的物体必须是金属物体。 关键 l 2应用实例
从图1可以看出电感式接近开关的应用，利用 它对金属物的敏感性，可以对物体实现定位、数目 检测、料位控制等功能
Abstract：In this paper,the principle of
sensolN
of near-switch
lerms and type is introduced The principle，technical
usage
and others type announcements of inducmnce．capacitor,H—type
∽elucidated
ln
detail．
盯F
o o o o
(1)料位的控制
Key words：sensor：near—swilch；principle：application
_I I I- 甘廿 -i=)
一—IC用
。盅。i
o
接近开关是传感器家族中众多种类中的一个， 它是利用电磁工作原理，用先进的工艺制成的，是 一种位置传感器。它能通过传感器与物体之间的位
(2)物体的舭到。
3 O(
GDKGjf 置关系变化将非电量或电磁量转化为所希望的电 ?一—?—=：?一i～
信号，从而达到控制或测量的目的。本文介绍7几 种常用的接近开关，并对它们的原理与应
图1 电感式接近开关应用实例 用进行了
说明。 l
1．3使用注意事项
(1)
电感式接近开关
当被检测物体为非金属时，在检测距离很
11原理
电感式接近开关(GDKG)属于一种有开关量
小时也有反应，另外很薄的镀膜层是检测不到的。
(2)电感式接近开关的接通时间为50ms，所以 在用户使用产品时，因负载和接近开关采用不同的
电源，所以务必先接通接近开关的电源。 输出的位置传感器，它由LC高频振荡器、信号触发
(3)请勿将接近开关置于200高斯以上的直器和开关放大器组成。振荡电路的线圈产生高频交
磁场环境下使用，以免造成误动作。 有金属物体接流 流磁场，该磁场经由传感器的感应面释放出来。当 近这个能产生电磁场的振荡感应头
时，就会使该金属物体内部产生涡流，这个涡流反 关振荡能力衰减，内部
化，当信号触发器探测到这一衰
8 收稿日期：2003—05 1 7修改日期：2003—06—1
962 作者简介：邓重一(1 )男湖南宁远县人，学士，副
(4)不要将接近开关置于化学溶剂，特别是在
强酸、强碱的环境中。 作用于接近开关，使接近开1．4电感式接近开关术语解释 电路的参数发生变 ① 橙删够劳动作距离是指被检测物体按一定 方式移动时，从基准位置(接近开关的感应表面) 到开关动作时测得的基准位置到检测面的空问距 离．额定动作距离指接近开关动作距离的标称值，
教授．研究方向为检测技术、信号处理、EDA技术，
中雷函酝、I业戳太礴发曩岛屠论坛(2004年lo两19--20 R)?诚征稿件1 31
堡墨墨型丝
赞定距剪接近开关在实际工作中整定的距
离，一般为额定动作距离的o 8倍。
③ 值。
④ ②
鱼!!!兰堡竺
下面的例子是电容式液位监控器的工作情况
它是针对国内落后的液位控制器形式而开发的产 品．该产品一一般由两个采用密封措施(高防水等级J 的传感器及一个控制处理器组成。当液体即将接触 到高液位或低液位传感器的感应面时 该传感嚣就 会发出一一个信号到控制处理器．然后按照一定的程
回差哲动作距离与复位距离之问的绝对
绔崔橙删磁可使接近开关作比较的金属检
测体。一般采用的检测体为正方形的A3钢，厚度为 1mm，所呆用的边长是接近开关检测面的2 5倍。
序启动或关闭控制器内的继电器，这样用户就可以
⑤ 籽。毋攒番分为常开和常闭两种类型 当无 用该继电器的触发电平去控制诸如电机、水泵、电 检测
物体时，常开型的接近开关所接通的负载，由 灯等负载。它的工作示意图如图2所示，工作原理 于接近开关内部的输出晶体管的截止而不工作：当 流程图如图3所示。从图2可以看出，容器中的水 检测到物体时，晶体管导通，负载得电工作。 位过高或过低时，都会分别使低位或商位传感器动
⑥
掺缈方戈分为埋入式和非埋入式两种类 作，从而使控制处理器动作．从斟3可以看出，当
物体的位置变化时，被测电容量变化，振荡电路的 振荡频率会跟着变化，F／v转换电路的输出电压也变 化，这些变化通过信号处理电路和开关量调理电路 后，输出开关信号，该开关信号进入控制处理器去 控制电路。现在的电容式液位监控器在安装．精度、
寿命、体积、外形等方面均有较大的改进和提高。 用电容式接近开关来实现控制的方案，与依据传统 理论的控制设计相比较，具有更先进、性能更优越 的特点。 关内输
型。埋入式的接近开关在安装上为齐平安装型，可 与安装的金属物件形成同一表面：非埋入式的接近 开关则需把感应头露出．以达到其长检测距离的目
的，
⑦
穆应新肇／在规定的1秒的时问间隔内，
接近开关动作循环的次数。响应时间t：接近开关检
测到物体时间到接近开关出现电平状态翻转的时间 之差。可用公式t=I／f换算。
孚．遁癌压厣即接近开关在导通状态时，开
出晶体管上的电压降。
@赫商彤式分NPN二线、NPN三线、NPN
四线、PNP二线，PNP三线、PNP四线，DC二线、
AC 2-线、AC
⑧
±—上一
{，卵『
五线(自带继电器)等几种常用的形
剥l l
丧
＆
式输出。
2电容式接近开关
2．1原理
h妤一 、≯I
I1
II d
图2 电容式接近开关应用实例
电容式接近开关亦属于一种具有开关量输出的 位置传感器。它的测量头通常是构成电容器的一个
极板，而另一个极板是物体的本身，当物体移向接
近开关时，物体和接近开关的介电常数￡发生变化，
等效电容跟着变化，从而使得和测量头相连的电路 状态也随之发生变化，由此便可控制开关的接通和
种接近开关的被检测物体，并不限于金属 体，在检测较
低介电常数￡的物体时，可以顺时针调节多圈电位 器(位于开关后部)柬增加感应灵敏度，一般调节 电位器使电容式的接近开关在o 7—0 8Sn(Sn为电容 式接近开关的标准检测距离)的位置动作。
2 2
～圊迥+园+园十圈4囤
电容式接近开关理论上可以检测出任何物
图3 电容式液位监控器工作流程图 关断。这2．3注意事项 导体，也司以是绝缘的液体或粉状物
①
体，但当检测过高介电常数的物体时，检测距离要 明显减小，这时即使增加灵敏度也起不到效果。 ② 电容式接近开关的接通时问为50ms，所以 用户在产品的使用过程中，当负载和接近开关采用 不同电源时，务必先接通接近开关的电源．．
应用实例
2004年s日出敝《控翩系统与I控软件》．欢迎投稿!
自i扫化博览
③ 当使用感性负载(如日光灯、电动机等) 霍尔接近开关的输入端是以磁感应强度B来表
仪器与测控
时，其瞬间冲击电流较大，可能会劣化或损坏交流 征的，当B值达到一定的程度(如BI)时．开关内 二线型电容式接近开关，在这种情况下，应经过交 部的触发器翻转，霍尔接近开关的输出电乎状态也 流继电器作为负载来转换使用。 随之翻转，输出端一般采用晶体管输出，和电感式
④ 请勿将接近开关置于200商斯以上的直流 接近开关类似的有：NPN．PNP、常开型、常闭型、 磁场环境1、使用，以免造成误动作
⑤DC Z-线的接近开关具有o 5～1mA的静态
锁存型(双极性)、双信号输出几种类型。
霍尔接近开关是磁性接近开关中的一一种，具有
无触电、低功耗、长使用寿命．响应频率高等特点， 内部采用环氧树脂封灌制作成一一体化结构，所以能 在各类恶劣环境下可靠地工作。它_可应用于接近开 关、压力开关、里程表等，它是一种新型的电器配
泄漏电流，在和一一些对DC二线接近开关泄漏电流 要求较高的场合下，尽量使用DC三线的接近开关。
@ 避免接近开关在化学溶剂，特别是在强酸，
强碱的环境下使用。
⑦大多数产品是由SMD工艺生产制造，并经 件。图4是它的内部原理及转移特性图。霍尔武开 严格的测试，产品合格后才出厂，在一一般情况下使 关比电感式开关响应频率高，它用磁钢触发，电感 斤J均不会出现损坏。为7防止意外性事件发生，请 式用导磁金属触发，霍尔式开关感应距离除7与传 用户在接通电源前检查接线是否正确，棱定电压是 感器本身性能有关外，还与所选磁钢磁场强度有关。
否为预定值。
3．2霍尔接近开关术语解释
①
为7使电容式接近开关长期稳定工作，由
于其受潮湿，灰尘等因素的影响比较大，请务必进 或松动，接线和连接部位是否有 接触不良现象，是否有粉尘粘附等。 2．4电容式接近开关术语解释
电容式接近开关术语：检测距离．设定距离，
⑧
磁感应强度：霍尔接近开关在工作时，它
所要求磁钢具有的磁场强度的大小，一一般磁感应强
行定期的维护保养，包括检测物体和接近开关的安 度值B为o 02～0 05特斯拉。 装位置是否有移动
②响应频率：按规定在1秒的时问间隔内， 允~午霍尔开关动作循环的次数。 ③ 输出状态：分为常开、常闭、锁存等几种
类型。铡如，当无被检测物体时，常开型的霍尔开 回差 关所接通的负载，由二『霍尔接近开关内部的输出晶 值、标准检测体、输出状态、检测方式、响应
频率、导通电压降及输出形式，它们的术语解释与 体管的截止而不工作：当检测到物体时，晶体管导
通，负载得电工作．
④输出形式：分为NPN、PNP、常开，常闭，
多功能等几种常用的形式输出。
⑤ 动作距离：动作距离是指被检测物体按一
定方式移动时，从基准位置(霍尔开关的感应表面) 在磁
到开关动作时测得的基准位置到检测面的空间距 离。额定动作距离指霍尔开关动作距离的标称值。
⑥ 回差距离：动作距离与复位距离之间的绝
对值。 过的电流，B为外加磁场
▲
电感式接近开关的相应术语解释一致。
3霍尔式接近开关
3．1原理
当一块通有电流的金属或半导体薄片垂直地放
场中时，薄片的两端就会产生电位差，这种现
象就称为霍尔效应。两端具有的电位差值称为霍尔 电势U，其表达式为：
U-K，B／d，其中K为霍尔系数，1为薄片中通 (洛伦慈力Lorrentz)的磁
感应强度，d是薄片的厚度。由此可见，霍尔效应的 灵敏度高低与外加磁场的磁感应强度成正比。霍尔 接近开关就属于这种有源磁／电转换器件，它是在霍 尔效应原理的基础上，利用先进的集成封装和组装 工艺制作而成，它可方便地把磁输入信号转换成实 际应用中的电信号，同时叉具备工业场合实际应用 易操作和可靠性的要求。
“H}—r——]
u。}二二兰．
BL
【．】自躲■目
BH
(’’#^，#＆H#■B
B
图4霍尔接近开关原理图
3 3
应用实例 图5是由霍尔接近开关与其它芯爿组成的智能
船
中廷|圈际I幢以表髓技曩高层论坛(2004年lo两19—20／d)．诚征稿件!
仪器与测控
自i扫化博
笕 型磁敏转速测试仪的工作原理囹。由于转速信号是 包含一。个Lc振荡器、一个信号触发器和一个开关
放 以脉冲形式出现的，当被测磁性物体磁场强度达到25 大器，还有一个非晶体化的、高穿透率的磁。ti软玻 毫特斯拉以上时，其输出是标准的TTL电平。利用 璃金属铁芯，该铁芯造成涡流损耗使振荡电路产生 计算机的智能型控制、运算功能，组成的转速表既 衰减，如果把它放置在一个磁场范围内(例如，水 简单叉精确。如用3020型霍尔式接近开关，单片机 久磁铁附近)，此时正在影响振荡电路衰减的涡流损 用8031(它的晶振为6MHz，经12分频后为 耗会减少，振荡电路不再衰减。因此，磁性接近开 o 5MHz)，则其测量的最大转速为o 5MHz，而最小 关的消耗功率由于永久磁铁的接近而增加，1-f号触 测量转速可无限低。
发器被启动产生输出信号。它有广泛的应用，如：
3．4注意事项 可以通过塑胶容器或导管来对物体进行检测；高温
① 直流型霍尔接近开关产品所使用的直流电 环境的物体检测；物料的分辨系统：用磁石辨认代
码等。限于篇幅，具体应用不作介绍。 过高的电压为3-28V，其典型的应用范围一般采用5～24V，
压会引起其内部霍尔元器件参数随电压升4．2特点 高而变化的不稳定性，而过低的电压容易让外界的
(1)优点 温度变化影响磁场强度特性，从而引起电
①可以整体安装在金属中。 路误动作。
②对并排安装没有任何要求。 ③顶部(传感面)可以由金属制成。 ④价格低廉，结构简单。
⑤ 具有大的感应范围和高的开关频率 (2)缺点
动作距离受检测体(一。般为磁铁或磁钢)
的磁场强度影响较大。
④ ②
图5霍尔接近开关应用实例
②
当使用霍尔接近开关驱动感性负载时，请
检测体的接近方向会影响动作距离的大小
在负载两端并接入续流型二极管，否则会因感性负 载长期动作时的瞬态高压脉冲影响霍尔开关的使用
(径向接近是轴向接近时动作距离的一半)。
③径向接近时有可能会出现两个工作点。
④ 检测体在固定时不允许用铁氧体或螺丝
寿命。
钉，只能用非铁质材料。
③ 一般霍尔接近开关产品用SMD工艺生产制
造而成，并经严格的测试合格后才出厂。在一般情 5结语
况下使罔是不会出现损坏现象的，但为了防止意外
接近开关的种类很多．用途很广。它的未来发
性事件发生，用户在接通电源前应检查接线是否正
展方向是：微型化、智能化．高性能、高灵敏度、
确，并核定其电压是否为额定值。
高稳定度、低价格、低功耗。笔者相信随着计算机
4磁性接近开关 技术、芯片制造技术和传感器技术的飞速发展，越
4 1
工作原理
磁性接近开关能以细小的开关体积达到最大的
来越多的．功能更强大的接近开关会不断出现。
参考文献：
【1J扬崇志特殊新型电子元器件-f册[M】沈阳：辽宁科学 技术出版衬，2001．
【2】何立民单片机应用系统设讨【M】．北京：北京航空航天 大学出版社，1990
【3J李科杰新编传感嚣技术手册【M】北京：国防工业出版
社2003
检测距离。它能检测磁性物体(一般为永久磁铁)， 然后产生触发开关信号输出。由于磁场能通过很多 非磁性物，所以此触发过程并不一定需要把目标物 体直接靠近磁性接近开关的感应面，而是通过磁性 导体(如铁)把磁场传送至远距离，例如．信号能 够通过高温的地方传送到磁性接近开关而产生触发
动作信号。
它的工作原理与电感式接近开关类似，其内部
2004年5自MOlar《控翻系统sI控软件》?欢逸投
稿!