接近开关知识点介绍（干货）

　接近开关是与(机器的)运动部件无机械接触而能操作的位置开关。当运动的物体靠近开关到一定位置时，开关发出信号，达到行程控制及计数自动控制的开关。通常用于工业自动化控制系统中，实现检测、控制，是一种无触点、非接触型的检测装置。接近开关的种类非常多，用于检测金属的和(或)非金属的物体存在与否的电感式和电容接近开关、能检测反射声音物体存在与否的超声波式接近开关、能检测物体存在与否的光电式接近开关盒能检测磁性物体存在与否的非机械磁性式接近开关适用标准为GB14048.10-2008《低压开关设备和控制设备第5-2 部分：控制电路电器和开关元件接近开关》;带模拟量输出的接近设备适用的标准为IEC60947-5-7：2003《低压开关设备和控制设备第5-7 部分：控制电路电器和开关元件用于带模拟输出的接近设备的要求》，相应的国标已完成制定即将发布实施，该标准修改了GB/T14048.10-2008 中有关带半导体开关元件的接近开关的要求，以适用于带模拟输出的接近设备。

　　1.分类

　　由于位移传感器可以根据不同的原理和不同的方法做成，而不同的位移传感器对物体的“感知”方法也不同，因此接近开关的种类非常多，其类型有电感式、电容式、光电式、超声波式、霍尔式等。对于符合IEC60947-5-7标准的产品，在第五个位置上用字母A 表示带模拟输出的接近设备。

　　2.接近开关的特性

　　2.1 动作条件

　　动作距离是指标靶沿基准轴向感应面移近时能够引起输出信号变化的距离，是当标靶轴向移近接近开关时确定的。

　　2.2 额定值和极限值

　　接近开关和开关元件的额定值和极限值包括额定电压、额定电流、额定频率等。

　　(1)电压。接近开关及其元件应规定以下额定电压：① 额定工作电压(Ue)：额定工作电压(Ue)(或范围)交流不超过250V，直流不超过300V。②额定绝缘电压(Ui)：接近开关的额定绝缘电压是进行介电试验的电压值，该值与爬电距离有关。对接近开关而言，较高额定工作电压被认为是额定绝缘电压。③额定冲击耐受电压(Uimp)：在规定条件下，电器能够耐受而不击穿的具有规定形状和极性的冲击电压峰值。该值与电气间隙有关。电器的额定冲击耐受电压应等于或大于该电器所处的电路中可能产生的瞬态过电压规定值。④电压降(Ud)：电压降是指当在规定的条件下工作电流流过接近开关时在其实际输出端之间测量的电压值。

　　(2)电流。接近开关及其元件应规定以下额定电流：①额定工作电流(Ie)：额定工作电流为直流50mA 或交流200mA 有效值。大于上述值时制造商和用户应协商解决。②较小工作电流(Im)：较小工作电流为2端子Im≤5犿犃(直流或交流有效值);3端子或4端子Im≤1mA(直流)。③截止状态电流(Ir)：在接近开关截止状态下通过其负载电路的较大电流Ir为2端子Ir≤1.5mA(直流)或Ir≤3mA(交流有效值);3端子或4端子Ir≤0.5mA(直流)。④空载电源电流(Io)：当三端子或四端子接近开关不联接负载时其电源中得到的电流。该电流由制造商规定。

　　(3)额定电源频率。交流电路的额定电源频率为50Hz和(或)60Hz。

　　(4)操作频率。对于通用型接近开关，操作频率按标准要求规定，对于其他型式的由制造商规定。

　　(5)正常负载特性和非正常负载特性。开关元件应满足标准相关要求。但是对于规定了使用类别的开关元件，可不必分别规定接通和分断能力。

　　(6)短路特性。接近开关的额定限制短路电流预期值为100A，接近开关应能耐受标准规定的相应试验。

　　2.3 开关元件的使用类别电器的使用类别确定电器的用途，有关产品标准应规定使用类别。在GB/T14048.10-2008中给出了接近开关相应的使用类别，如表1所示。

　　表1中给出的使用类别是标准使用类别。其他形式的用途可由制造商与用户的协议确定，制造商在产品样本和目录中给出的参数也可构成上述的协议。

　　3.接近开关的选型

　　接近开关的种类很多，接近开关的选型对于不同的材质的检测体和不同的检测距离，应选用不同类型的接近开关，以使其在系统中具有高的性价比。在一般的工业生产场所，通常都选用涡流式(电感式)接近开关和电容式接近开关。因为这两种接近开关对环境的要求条件较低。

　　电感式、电容式、非机械磁性式和超声波式接近开关应能在周围环境温度为-25°C～+70°C 条件下动作，在环境温度允许范围内其动作特性应保持不变。但对于超声波式接近开关，由于声速与空气温度有关，其动作距离可能每度变化0.17%。

　　光电式接近开关应能在-5°C～+55°C 环境温度下动作，在环境温度允许范围内其动作特性应保持不变。

　　电感式接近开关一般用以检测各种金属体，其响应频率高，抗环境干扰性能好，且价格较低，因此应用范围较广;电容式接近开关一般用以检测各种导电或不导电的液体或固体，其响应频率低，但稳定性好;利用光电效应做成的光电式接近开关，用以检测所有不透光物质且对使用环境的要求较高，一般用于环境条件较好，无粉尘污染的场合;利用多普勒效应可制成超声波接近开关，用以检测不透过超声波的物质;利用霍尔元件做成的霍尔式接近开关，其检测对象必须是磁性物体，用与单方向检测磁铁或者磁钢，且它的价格较低。

　　无论选用哪种接近开关，都应注意对工作电压、负载电流、响应频率、检测距离等各项指标的要求。

　　4.接近开关的标准简介

　　目前，用于工业用途的接近开关需符合GB/T14048.10-2008标准的要求，但是对于带模拟输出的接近设备，该标准并不适用，需要参照另外一份标准IEC60947-5-7。不同的产品有不同的标准作参考，对于指导产品设计，规范市场具有重要作用。

　　对于全封闭式，并且具有半导体开关元件，可用于连接额定电压交流不超过250 V(50 Hz或60 Hz)，或直流不超过300 V的电路的接近开关，GB/T14048.10-2008适用。对于带模拟输出的接近设备，IEC60947-5-7标准适用。对于用于检测气体、液体或粒状固体流速的流量开关，IEC60947-5-9 标准适用，与爆炸性检测材料一起使用的和/或位于爆炸性场所的流量开关所必需的一些附加措施，IEC60947-5-9中不作规定，并且IEC60947-5-9不适用于具有模拟输出的设备。

　　在目前市场上，常用的产品名称为“接近开关”。对于符合IEC60497-5-7 的产品则称为“接近设备”，两者检测原理是相同的，但也有细微的差别。“开关”顾名思义，要执行开关动作，对于接近开关，根据检测的信号执行相应的开关动作，而对于接近设备则不需要执行开关动作，根据检测结果给出相应的信息，无执行机构。

　　5.接近开关国际标准动态

　　接近开关的IEC 国际标准由SC17B(低压开关设备和控制设备)技术委员会负责，具体则由其下属的WG3(控制开关)工作组进行维护，目前WG3由23名专家组成，其中包括一名中国专家。IEC60947-5-2第3 版于2007 年10 月发布，其后，工作组一直在对其进行维护，其较新修正件A1 已于2012 年9 月27 日发布，主要修订内容如下：

　　———在表3“导线的联接型式与标记”中，对于2 接线端、3 接线端和M5/M8：3端子联接器增加说明：带有3接线端M5/M8联接器的接近开关其NC(分断)输出与4号接线端连接。并增加新类型12 接线端M12连接器;

　　———表8 “抗扰度试验”中根据IEC61000-4-11：2004新版本，修改电压暂降抗扰度试验和电压中断抗扰度试验的试验验收标准;

　　———附录A“接近开关的典型尺寸和动作距离”由规范性附录改为资料性附录。随着技术的发展，产品标准也将逐步修改完善，而我国的国家标准也将根据国际标准的发展动态及时修订，以适应国际贸易的需要。

　　6.结语

　　接近开关是一种非常重要的产品，种类和型式多样，应用范围广泛。除了在航空、航天技术以及工业控制系统中得到广泛应用外，在日常生活中，如宾馆、饭店、车库的自动门，自动热风机等都有应用。在工业用途中接近开关广泛用于自动控制场合，因此需根据使用环境和安装使用条件，综合性价比来合理选用不同型式和外形的接近开关。接近开关的结构和材料应适用于特殊应用，并确保设备满足有关的试验要求，技术指标的检测需依据标准规定。