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晶體管接近開關(guān)工作原理
  • 發(fā)布日期:2016-09-28      瀏覽次數(shù):1588
    • 晶體管接近開關(guān)是一種以晶體管振蕩為核心組成的無觸點(diǎn)開關(guān), 主要用于工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中以實(shí)現(xiàn)檢測、控制并與輸出環(huán)節(jié)全盤無觸點(diǎn)化的開關(guān)元件。當(dāng)開關(guān)接近某一物體時(shí),即發(fā)出控制信號(hào)。

      晶體管接近開關(guān)作用以及應(yīng)用范圍編輯
      晶體管接近開關(guān)的作用是在接近金屬體時(shí)就動(dòng)作、它在機(jī)床及其它設(shè)備中作無接觸、無壓力的行程監(jiān)測的控制之用。在行程控制、定位控制以及各種保護(hù)控制等方面有的應(yīng)用。[1] 
      晶體管接近開關(guān)原理電路圖分析編輯
      現(xiàn)在應(yīng)用較多的接近開關(guān),是以晶體管振蕩為核心組成的無觸點(diǎn)開關(guān),這種開關(guān)是當(dāng)鐵磁靠近(無須接觸)它的晶體管振蕩器的空間磁場時(shí),在鐵磁體內(nèi)部產(chǎn)生渦流,消耗振蕩能量,使振蕩減弱,直至zui后停止振蕩;而當(dāng)鐵磁體離開后,晶體管振蕩器重新恢復(fù)振蕩,即由振蕩器是否振蕩反鐵磁擋塊是否接近開關(guān)。接近開關(guān)有反應(yīng)迅速、定位、壽命長以及沒有機(jī)械碰撞等點(diǎn)。目前已被應(yīng)用于行程控制、定位控制以及各種保護(hù)控制等方面。  下圖是某種接近開關(guān)的電路,它是由lc振蕩電路、開關(guān)電路及射極輸出器三部分組成。由v1組成振蕩器,其中l(wèi)2、c2組成選頻電路,l1是反饋線圈,l3是輸出線圈,這三線圈繞在同一磁芯上,如圖a所示。    當(dāng)鐵磁體沒有靠近開關(guān)的感應(yīng)頭時(shí),振蕩電路維持振蕩,l3上有交流輸出,經(jīng)二極管v1整流后使v2獲得足夠偏流而工作于飽和導(dǎo)通狀態(tài),此時(shí)uce2≈0,v3截止,射極輸出器無輸出,接在輸出端的繼電器ka不通電。  當(dāng)鐵磁體接近感應(yīng)頭時(shí),鐵磁體感應(yīng)產(chǎn)渦流,由于渦流的去磁作用,削弱l1與l2之間的耦合,使得反饋量不足以維持振蕩,因而振蕩器被迫停振,l3上無交流輸出,v2截止,若r7>>r5,此時(shí)uce2≈ucc,射極輸出器輸出也接近ucc,使繼電器ka通電動(dòng)作。圖c是接近開關(guān)動(dòng)合觸點(diǎn)的符號(hào)。  v3采用射極輸出,是為了提帶負(fù)載能力。rf為正反饋電阻,當(dāng)電路停振時(shí),通過它把v2的集電極電壓反饋一部分到v1的發(fā)射極,使發(fā)射極電位提,以振蕩電路迅速而的停振,而當(dāng)電路起振時(shí),uce2≈0,無反饋電壓,使振蕩電路迅速恢復(fù)振蕩,使開關(guān)的動(dòng)作更為迅速和準(zhǔn)確。
      相關(guān)典型晶體管開關(guān)維修實(shí)例編輯
      1)振蕩線圈不能與線路板斷路,否則使用中會(huì)出現(xiàn)恒工作現(xiàn)象(主要是振蕩電路停振);  2)故障點(diǎn)往往在后級(jí)電路或執(zhí)行電氣(小繼電器)上,而前級(jí)電路較少出故障。  下面介紹幾個(gè)維修實(shí)例。  a.有觸點(diǎn)式晶體管接近開關(guān)  故障現(xiàn)象  有合壓,但計(jì)數(shù)器有時(shí)漏計(jì)數(shù)。  分析與檢修  有兩種可能,即線路中有虛焊的地方或小繼電器有問題。將其拆下后檢查發(fā)現(xiàn),線路板上各引線及各元器件的焊點(diǎn)均良好。通電試機(jī),短時(shí)間內(nèi)用鐵片反復(fù)遮擋接近開關(guān),其通、斷都正常;但一定時(shí)間后即出現(xiàn)不正?,F(xiàn)象,拿掉鐵片,仍有輸出。而用萬用表直流電壓檔測得小繼電器線圈的兩端無電壓,證明是其內(nèi)部的觸點(diǎn)發(fā)生粘連所致(晃動(dòng)一下接近開關(guān),即可聽到內(nèi)部觸點(diǎn)斷開的聲音,同時(shí)用電筆測其輸出端已沒有電壓)。因小繼電器是黏結(jié)在機(jī)盒里的,可用尖嘴鉗夾住其引腳拔出并更新;有的黏結(jié)過牢,可充分利用其內(nèi)部空間,將新舊2只小繼電器用膠黏結(jié)在一起,并將引線轉(zhuǎn)接到新的小繼電器上。換用新的繼電器后試機(jī),故障排除。  b.無觸點(diǎn)式晶體管接近開關(guān)  故障1  晶體管接近開關(guān)工作(用電筆測輸出端總有電),雖能&lquo;合壓&rquo;,但計(jì)數(shù)器無法計(jì)數(shù)(因計(jì)數(shù)器需要開關(guān)信號(hào)才能計(jì)數(shù))。  分析與檢修  根據(jù)以上總結(jié)的兩點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)打開接近開關(guān)后檢查發(fā)現(xiàn),振蕩線圈中有2根引線已折斷,根據(jù)繪出的原理圖及元件位置圖將其重新焊接復(fù)位,通電試機(jī):未用鐵片遮擋,輸出端仍然有220v輸出。說明問題可能出在可控硅電路上。用萬用表直流電壓檔測可得控硅陽、陰兩極間無電壓(屬*導(dǎo)通后無電壓),測控制極和陰極間也無電壓,說明可控硅是在控制極上無觸發(fā)電壓的情況下導(dǎo)通的,極有可能內(nèi)部已被擊穿。斷電后,用電烙鐵焊下,以萬用表測量電阻,確實(shí)是陽、陰兩極已擊穿。換用新的可控硅后試機(jī),未用鐵片遮擋,無輸出;用鐵片遮擋,有輸出。晶體管接近開關(guān)恢復(fù)正常。  故障2  有合壓,但計(jì)數(shù)器工作一段時(shí)間后不計(jì)數(shù);關(guān)掉后,過一陣兒再開又恢復(fù)計(jì)數(shù)。  分析與檢修  開機(jī)后能合壓,且開一段時(shí)間后計(jì)數(shù)器才失靈(不計(jì)數(shù)),多為接近開關(guān)中有元件熱穩(wěn)定性不良(也可能是線路中有接觸不良現(xiàn)象)所致。斷電,拆下接近開關(guān)檢查,里面振蕩線圈的引線全都焊接良好。那么問題就應(yīng)出在可控硅或其前級(jí)控制電路上。通電試機(jī),待其工作一段時(shí)間并出現(xiàn)故障后,用萬用表直流電壓檔測得可控硅控制極與陰極間有觸發(fā)電壓(可控硅因此而導(dǎo)通),再測其前級(jí)bg3管的基極和發(fā)射極間電壓,僅為0.06v(導(dǎo)通應(yīng)為0.7v),不足以使該管導(dǎo)通并給可控硅控制極送去觸發(fā)電壓,說明該管的集射極間已經(jīng)擊穿,屬熱穩(wěn)定性不良所致(通電加熱后內(nèi)部漏電流逐步加大至*導(dǎo)通而失去開關(guān)作用)。該管為s9001型小功率管,為減少故障,可改用c2824型率管。將新管焊上后試機(jī),故障排除,且以后開很長時(shí)間也再未出現(xiàn)過故障。  有觸點(diǎn)式晶體管接近開關(guān)也曾出現(xiàn)恒工作現(xiàn)象,經(jīng)查也常是給小繼電器提供輸出功率的小功率管擊穿所致。改用率管后,問題解決了。  故障3  在正常印刷中,計(jì)數(shù)器不計(jì)數(shù)。  分析與檢修  根據(jù)經(jīng)驗(yàn),判斷是晶體管接近開關(guān)不能給出正常的開、關(guān)信號(hào)所致(因計(jì)數(shù)器本身很少出故障)。斷電,將該接近開關(guān)拆下來通電檢測。不用鐵片遮擋,用萬用表交流電壓檔測其有180v電壓輸出,正常應(yīng)為0v;用鐵片遮擋,則有正常220v電壓輸出。這說明兩個(gè)問題:①該開關(guān)控制電路是好的,否則用不用鐵片遮擋其輸出值會(huì)一樣;②可判斷問題在于主電路有漏電現(xiàn)象。斷電,打開該接近開關(guān)檢查,其內(nèi)部所有連線點(diǎn)及各元件管腳的焊點(diǎn)均良好。焊下認(rèn)為容易損壞的可控硅,用萬用表電阻檔測其3個(gè)引腳相互間的阻值均正常,將其重新焊好;再焊下與可控硅并聯(lián)的整流電路的4個(gè)二極管,用萬用表電阻檔分別測它們的正、反向電阻均正常,且用 rx10k檔(內(nèi)存9v電池)測它們的反向電阻也均無窮大,并沒有發(fā)現(xiàn)問題。為了減少焊上去試機(jī)不行又拆下來檢修的麻煩,決定再分別對(duì)這4支二極管通以工作電壓(220v)進(jìn)行檢測,方法是:先找1支好的二極管,再將待測的4支二極管分別與之反向串接,在其一端通入220v電壓的火線,然后用萬用表交流電壓檔測其另一端與零電位之間有無電壓輸出,也即有無漏電,來證明其是否合格。經(jīng)逐個(gè)檢測后,查出確有2個(gè)二極管有程度不同的漏電反應(yīng)(用萬用表測,有電壓輸出)。經(jīng)換用新的并經(jīng)上述方法檢測的二極管后試機(jī),故障排除。此方法還可用于對(duì)一般整流二極管、可控硅和橋堆等的耐壓試驗(yàn),可有效防止將次品焊接到電路中去而造成檢修麻煩。