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晶体管接近开关工作原理

时间:2016-9-28阅读:1465
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晶体管接近开关是一种以晶体管振荡为核心组成的无触点开关, 主要用于工业自动化控制系统中以实现检测、控制并与输出环节全盘无触点化的开关元件。当开关接近某一物体时,即发出控制信号。

晶体管接近开关作用以及应用范围编辑
晶体管接近开关的作用是在接近金属体时就动作、它在机床及其它设备中作无接触、无压力的行程监测的控制之用。在行程控制、定位控制以及各种保护控制等方面有的应用。[1] 
晶体管接近开关原理电路图分析编辑
现在应用较多的接近开关,是以晶体管振荡为核心组成的无触点开关,这种开关是当铁磁靠近(无须接触)它的晶体管振荡器的空间磁场时,在铁磁体内部产生涡流,消耗振荡能量,使振荡减弱,直至zui后停止振荡;而当铁磁体离开后,晶体管振荡器重新恢复振荡,即由振荡器是否振荡反铁磁挡块是否接近开关。接近开关有反应迅速、定位、寿命长以及没有机械碰撞等点。目前已被应用于行程控制、定位控制以及各种保护控制等方面。  下图是某种接近开关的电路,它是由lc振荡电路、开关电路及射极输出器三部分组成。由v1组成振荡器,其中l2、c2组成选频电路,l1是反馈线圈,l3是输出线圈,这三线圈绕在同一磁芯上,如图a所示。    当铁磁体没有靠近开关的感应头时,振荡电路维持振荡,l3上有交流输出,经二极管v1整流后使v2获得足够偏流而工作于饱和导通状态,此时uce2≈0,v3截止,射极输出器无输出,接在输出端的继电器ka不通电。  当铁磁体接近感应头时,铁磁体感应产涡流,由于涡流的去磁作用,削弱l1与l2之间的耦合,使得反馈量不足以维持振荡,因而振荡器被迫停振,l3上无交流输出,v2截止,若r7>>r5,此时uce2≈ucc,射极输出器输出也接近ucc,使继电器ka通电动作。图c是接近开关动合触点的符号。  v3采用射极输出,是为了提带负载能力。rf为正反馈电阻,当电路停振时,通过它把v2的集电极电压反馈一部分到v1的发射极,使发射极电位提,以振荡电路迅速而的停振,而当电路起振时,uce2≈0,无反馈电压,使振荡电路迅速恢复振荡,使开关的动作更为迅速和准确。
相关典型晶体管开关维修实例编辑
1)振荡线圈不能与线路板断路,否则使用中会出现恒工作现象(主要是振荡电路停振);  2)故障点往往在后级电路或执行电气(小继电器)上,而前级电路较少出故障。  下面介绍几个维修实例。  a.有触点式晶体管接近开关  故障现象  有合压,但计数器有时漏计数。  分析与检修  有两种可能,即线路中有虚焊的地方或小继电器有问题。将其拆下后检查发现,线路板上各引线及各元器件的焊点均良好。通电试机,短时间内用铁片反复遮挡接近开关,其通、断都正常;但一定时间后即出现不正常现象,拿掉铁片,仍有输出。而用万用表直流电压档测得小继电器线圈的两端无电压,证明是其内部的触点发生粘连所致(晃动一下接近开关,即可听到内部触点断开的声音,同时用电笔测其输出端已没有电压)。因小继电器是黏结在机盒里的,可用尖嘴钳夹住其引脚拔出并更新;有的黏结过牢,可充分利用其内部空间,将新旧2只小继电器用胶黏结在一起,并将引线转接到新的小继电器上。换用新的继电器后试机,故障排除。  b.无触点式晶体管接近开关  故障1  晶体管接近开关工作(用电笔测输出端总有电),虽能&lquo;合压&rquo;,但计数器无法计数(因计数器需要开关信号才能计数)。  分析与检修  根据以上总结的两点经验打开接近开关后检查发现,振荡线圈中有2根引线已折断,根据绘出的原理图及元件位置图将其重新焊接复位,通电试机:未用铁片遮挡,输出端仍然有220v输出。说明问题可能出在可控硅电路上。用万用表直流电压档测可得控硅阳、阴两极间无电压(属*导通后无电压),测控制极和阴极间也无电压,说明可控硅是在控制极上无触发电压的情况下导通的,极有可能内部已被击穿。断电后,用电烙铁焊下,以万用表测量电阻,确实是阳、阴两极已击穿。换用新的可控硅后试机,未用铁片遮挡,无输出;用铁片遮挡,有输出。晶体管接近开关恢复正常。  故障2  有合压,但计数器工作一段时间后不计数;关掉后,过一阵儿再开又恢复计数。  分析与检修  开机后能合压,且开一段时间后计数器才失灵(不计数),多为接近开关中有元件热稳定性不良(也可能是线路中有接触不良现象)所致。断电,拆下接近开关检查,里面振荡线圈的引线全都焊接良好。那么问题就应出在可控硅或其前级控制电路上。通电试机,待其工作一段时间并出现故障后,用万用表直流电压档测得可控硅控制极与阴极间有触发电压(可控硅因此而导通),再测其前级bg3管的基极和发射极间电压,仅为0.06v(导通应为0.7v),不足以使该管导通并给可控硅控制极送去触发电压,说明该管的集射极间已经击穿,属热稳定性不良所致(通电加热后内部漏电流逐步加大至*导通而失去开关作用)。该管为s9001型小功率管,为减少故障,可改用c2824型率管。将新管焊上后试机,故障排除,且以后开很长时间也再未出现过故障。  有触点式晶体管接近开关也曾出现恒工作现象,经查也常是给小继电器提供输出功率的小功率管击穿所致。改用率管后,问题解决了。  故障3  在正常印刷中,计数器不计数。  分析与检修  根据经验,判断是晶体管接近开关不能给出正常的开、关信号所致(因计数器本身很少出故障)。断电,将该接近开关拆下来通电检测。不用铁片遮挡,用万用表交流电压档测其有180v电压输出,正常应为0v;用铁片遮挡,则有正常220v电压输出。这说明两个问题:①该开关控制电路是好的,否则用不用铁片遮挡其输出值会一样;②可判断问题在于主电路有漏电现象。断电,打开该接近开关检查,其内部所有连线点及各元件管脚的焊点均良好。焊下认为容易损坏的可控硅,用万用表电阻档测其3个引脚相互间的阻值均正常,将其重新焊好;再焊下与可控硅并联的整流电路的4个二极管,用万用表电阻档分别测它们的正、反向电阻均正常,且用 rx10k档(内存9v电池)测它们的反向电阻也均无穷大,并没有发现问题。为了减少焊上去试机不行又拆下来检修的麻烦,决定再分别对这4支二极管通以工作电压(220v)进行检测,方法是:先找1支好的二极管,再将待测的4支二极管分别与之反向串接,在其一端通入220v电压的火线,然后用万用表交流电压档测其另一端与零电位之间有无电压输出,也即有无漏电,来证明其是否合格。经逐个检测后,查出确有2个二极管有程度不同的漏电反应(用万用表测,有电压输出)。经换用新的并经上述方法检测的二极管后试机,故障排除。此方法还可用于对一般整流二极管、可控硅和桥堆等的耐压试验,可有效防止将次品焊接到电路中去而造成检修麻烦。

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