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接近開關(guān)與金屬探測研究 |
| 發(fā)布日期：2013-4-1 11:35:00 |
金屬作為一種材料，滲透在我們生活的方方面面，起著不可替代的作用。但是有時候它又作為一種垃圾影響著我們的生產(chǎn)和生活。如果我們的非金屬生產(chǎn)原料、非金屬日用品乃至食品中夾雜有金屬(暫且稱為雜質(zhì))將會帶來煩惱。研究對不應(yīng)該有金屬的物品中進行有效地檢測和除雜的-T-段-I-分有意義。
這里從如何除去棉紡織廠的原料——棉花中鐵絲頭著手．研究接近開關(guān)與金屬探測以及除雜的方法和
、接近開關(guān)
接近開關(guān)是一種毋需與運動部件進行機械接觸而可以操作的位置開關(guān)，當金屬物體接近開關(guān)的感應(yīng)面到動作距離時，不需要機械接觸及施加任何壓力即可使開關(guān)動作。從而驅(qū)動交流或直流電器或給計算機裝置提供控制信號。
接近開關(guān)是種開關(guān)型傳感器(即無觸點開關(guān))，它既有限位開關(guān)、微動開關(guān)的特性，同時具有傳感性能。且動作可靠，性能穩(wěn)定，頻率響應(yīng)快，應(yīng)用壽命長．抗干擾能力強等、并具有防水、防震、耐腐蝕等特點。產(chǎn)品有電感式、電容式、霍爾式、交、直流型。
(一)接近開關(guān)工作原理
電感式接近開關(guān)屬于一種有開關(guān)量輸出的位置傳感器，它由LC高頻振蕩器和放大處理電路組成，利用金屬物體在接近這個能產(chǎn)生電磁場的振蕩感應(yīng)頭時，使物體內(nèi)部產(chǎn)生渦流。這個渦流反作用于接近開關(guān)，使接近開關(guān)振蕩能力衰減，內(nèi)部電路的參數(shù)發(fā)生變化，由此識別出有無金屬物體接近，進而控制開關(guān)的通或斷。這種接近開關(guān)所能檢測的物體必須是金屬物體。其工作原理如圖1所示。
當被測金屬物體遠離感應(yīng)磁罐時，高頻振蕩電路的高頻信號經(jīng)過整形檢波進入信號處理電路．經(jīng)過信號處理電路后的信號使開關(guān)量輸出一種狀態(tài)(例如：斷開)；當被測金屬物體接近感應(yīng)磁罐時，高頻振蕩電路的振蕩能力衰減，高頻振蕩電路輸出相對低頻信號經(jīng)過整形檢波進入信號處理電路，經(jīng)過信號處理電路后的信號使開關(guān)量輸出另一種狀態(tài)(例如：閉合)；這就是接近開關(guān)的工作過程，應(yīng)用接近開關(guān)的斷開或者閉合從而達到驅(qū)動交流或直流電器或給計算機裝置提供控制信號。
(二)接近開關(guān)的主要功能
1．檢驗距離
檢測電梯等升降設(shè)備的停止和起動以及通過位置、檢測車輛的位置、防止兩物體相撞檢測、檢測工作機械的設(shè)定位置、移動機器或部件的極限位置、檢測回轉(zhuǎn)體的停止位置、閥門的開或關(guān)位置、檢測氣缸或液壓缸內(nèi)的活塞移動位置。
2．尺寸控制
金屬板沖剪的尺寸控制裝置；自動選擇、鑒別金屬件長度；檢測自動裝卸時堆物高度；檢測物品的長、寬、高和體積。
3．檢測物體存在有否：檢測生產(chǎn)包裝線上有無產(chǎn)品包裝箱；檢測有無產(chǎn)品零件。
4．轉(zhuǎn)速與速度控制
控制傳送帶的速度；控制旋轉(zhuǎn)機械的轉(zhuǎn)速；與各種脈沖發(fā)生器一起控制轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)數(shù)。
5．計數(shù)及控制
檢測生產(chǎn)線上流過的產(chǎn)品數(shù)；高速旋轉(zhuǎn)軸或盤的轉(zhuǎn)數(shù)計量；零部件計數(shù)。
6．檢測異常
檢測瓶蓋有無；產(chǎn)品合格與不合格判斷；檢測包裝盒內(nèi)的金屬制品缺乏與否：區(qū)分金屬與非金屬零件；產(chǎn)品有無標牌檢測；起重機危險區(qū)報警；安全扶梯自動啟停。
7．計量控制
產(chǎn)品或零件的自動計量；檢測計量器、儀表的指針范圍而控制數(shù)或流量；檢測浮標控制測面高度，流量；檢測不銹鋼桶中的鐵浮標；儀表量程上限或下限的控制；流量控制，水平面控制。
8．識別對象
根據(jù)載體上的碼識別是與非。
統(tǒng)
二、單片機與接近開關(guān)組成金屬探測及除雜系接近開關(guān)種類繁多。應(yīng)用領(lǐng)域及其寬泛。這里選取接近開關(guān)在棉紡織廠的原棉入口處完成金屬探測和除雜的功效。
棉紡織廠將購進的商品棉加工成棉紗或布匹。
商品棉是由鐵絲捆綁后出售。在開棉包時不可避免將鐵絲混入棉花中，裹在棉花中的鐵絲如果不清除將直接損壞棉機而造成棉紡織廠的經(jīng)濟損失。為此，在混棉的出口加裝幾只接近開關(guān)將裹在棉花中的鐵絲探測出來出來．再由控制系統(tǒng)的執(zhí)行機構(gòu)將其剔除，這就是所謂除雜。
混棉在漏斗下端的狹長通道中行走，裹在混棉中的鐵絲行走時經(jīng)過由接近開關(guān)檢測區(qū)域．接近開關(guān)就會發(fā)出信號，通過機械手將鐵絲剔除。這樣鐵絲就不會流入下道工序損傷機械設(shè)備。完成這一功能的系統(tǒng)，我們稱之為金屬檢測除雜系統(tǒng)。
(一)金屬檢測及除雜系統(tǒng)硬件設(shè)計硬件設(shè)計如圖3所示。
金屬檢測系統(tǒng)主要用到接近開關(guān)、單片機、光電隔離器、繼電器、電磁鐵、電鈴和燈泡。
其中：接近開關(guān)用了四只，分布在截面為正方形的狹長通道的四周，并保持在同一水平面，嚴密監(jiān)視通過此截面的鐵絲。
系統(tǒng)工作原理：
1．正常情況P2．0為低電平一光電隔離器的受光三極管截止一Q1截止一繼電器打開一電磁鐵線包、燈泡、電鈴均無電流通過。電磁鐵沒有電流。狹長通道底部封閉，棉花順利通過。
2．如果棉花中裹有鐵絲頭，接近開關(guān)之一的2腳會產(chǎn)生一個下降沿。引起INT0中斷響應(yīng)。單片機將P2．0置成高電平一光電隔離器的受光三極管導(dǎo)通一Q1導(dǎo)通一繼電器閉合一電磁鐵線包、燈泡、電鈴均有電流通過。電磁鐵有電流，狹長通道底部打開，裹有鐵絲的棉花被排出。經(jīng)過0．5ms的延時后P2．0恢復(fù)低電平，狹長通道底部恢復(fù)封閉。
3．由于系統(tǒng)中的執(zhí)行部件均為感性負載．為了排除干擾，在控制器和執(zhí)行器之間采用光電隔離，避免了電感在得電和失電瞬間造成控制紊亂而產(chǎn)生誤動作。
(二)程序設(shè)計
1．程序流程圖
當有金屬物通過時。接近開關(guān)的輸出會產(chǎn)生跳變．在程序設(shè)計中利用單片機的INT0檢測接近開關(guān)的邊沿跳變引起中斷，并在中斷處理程序中作上”異常情況”標志提供給主程序作為控制的依據(jù)。
主程序根據(jù)是否有“異常情況”決定是否啟動執(zhí)行機構(gòu)動作。
本次“異常情況”標志被主程序使用過后一定要清除，否則狹長通道底部就不能恢復(fù)封閉，造成誤動作，給生產(chǎn)帶來損失。
三、相關(guān)說明
單片機具有強大的控制功能，選擇合適的傳感器就能夠組成各種應(yīng)用系統(tǒng)。接近開關(guān)只是萬千傳感器中的一種。將單片機和傳感器有機結(jié)合起來完成檢測和控制可以提高產(chǎn)品質(zhì)量和人們生活品質(zhì)，其研究前景十分廣闊。
由于金屬檢測及除雜系統(tǒng)兼除雜和聲、光報警功能，它可以被移植到任何需要作金屬探測的地方去。例如家庭安防報警、居民小區(qū)車輛入口管理以及企事業(yè)門禁管理等等。如果加上顯示器還能夠進行統(tǒng)計管理。
四、結(jié)論
金屬檢測及除雜系統(tǒng)硬件設(shè)計合理．程序設(shè)計簡單，同時能夠為工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)解決實際問題。在軟硬件設(shè)計不變的情況下只需要對傳感器和執(zhí)行機構(gòu)作適當調(diào)整就可以組成不同應(yīng)用系統(tǒng)。 |
上一條信息：接近開關(guān)在 自動化控制中的應(yīng)用
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