电感式接近开关的实验应用三例

陈俊华

(信丰中学,江西 信丰341600)

电感式接近开关的实验应用三例

陈俊华

(信丰中学,江西 信丰341600)

接近式开关是无触点型传感器,在物理实验中,接近式开关有许多应用.本文详细介绍了利用该开关制作光电门、自动计时器和报警器.

电感;接近式开关;光电门;计时器;报警器

1 引 言

电感式接近开关是利用涡流感知物体的无触点开关型传感器.它由高频振荡电路、放大电路、整形电路及输出电路组成.当金属检测体接近开关的感应区域时,无需机械接触及施加任何压力,就能迅速发出电气指令,控制电路使开关产生动作.它工作可靠,性能稳定,抗干扰能力强,频率响应快,定位精度高,使用寿命长,又能防水、防震、耐腐蚀.它具有行程开关、微动开关的特性,又有传感性能.所以被广泛用于各种自动化生产线,机电一体化设备及石油、化工、军工、科研等多种行业,在物理实验中也有特殊应用.

2 利用电感式接近开关制作光电门

利用电感式接近开关制作光电门所需的主要器材有:电感式接近开关、继电器、电子表,如图1所示.电感式接近开关有常开型和常闭型.这里选用常开型的.它有3根引出线,棕色线接电源正极,绿色线接电源负极,黑色线输出,负载接在棕色线和黑色线之间.继电器是 HJR-3FF-S-Z型5 V低电压继电器,也可以用其他常用型号代替.电子表要有计时功能,如图1所示,右上角按钮是计时“开始/停止”按钮,将电子表切换到计时功能后按此按钮即开始计时,再按则停止计时.拆开电子表从这个按钮内部引出2根线,让计时的开始和停止由外部控制.

图1 实验器材

图2 光电门电路

光电门电路见图2,它的工作过程并不复杂,当金属物体接近开关1时,电感式接近开关黑色线由高电平转为低电平,继电器得电常开触点闭合,电子表计时开始.当金属物体接近开关2时,电感式接近开关黑色线也由高电平转为低电平,继电器得电常开触点闭合,电子表计时停止.这段时间就是金属物体从开关1到开关2所用的时间,用开关1、开关2之间的距离除以时间就能得到物体运动的平均速度.实验发现该光电门的测量误差为0.06 s,可完全替代实验室的光电门.

3 利用电感式接近开关制作自动计时器

新课标人教版必修1第2章“匀变速直线运动的研究”第3节“匀变速直线运动的位移和时间的关系”有个实验:“做一做”要求研究小钢球自由落体运动的规律,这个实验除了要测出小球从初始位置到下落到某一位置的高度,更重要的是要准确测出下落的时间,只要得出下落的高度与所用时间的平方成正比,即可证明自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动.为了提高实验的精度和满足易控制易操作的要求,重新设计了整个实验,电路图见图3.工作过程:按下轻触开关,开关常闭端断开,常开端闭合,电磁铁失电小钢球落下,电子表开始计时.当小钢球下落到接近开关时电感式接近开关黑色线由高电平转为低电平,继电器得电常开触点闭合,电子表停止计时.

图3 自动计时器

该自动计时装置可靠性好,工作稳定,计时准确,精度高,实验效果好,只要稍加改变可以应用于各种需要计时的场合.

4 利用电感式接近开关制作报警器

利用电感式接近开关制作报警器的电路如图4所示,有金属物体靠近接近开关(常开型)或离开接近开关(常闭型),电感式接近开关便会向响应电路发出电信号,响应电路就可以有相应动作,发出报警.如果响应部分是蜂鸣器或接了小喇叭的报警声音乐片,就发出报警声.接上闪烁二极管或小灯泡,还有光报警.如果再接上减速电机,还可以控制关上门,加好防盗锁.

图4 自动报警器

5 结束语

通过以上3例电感式接近开关在物理实验中的应用,可以看出它在传感器电路控制中的强大作用,这里仅仅是提供了3个思路和方法.只要我们去深入地挖掘,它的应用和拓展一定会更加广泛.

[责任编辑:尹冬梅]

Applications of proxim ity switch in physical experiment

CHEN Jun-hua
(Xinfeng M iddle School,Xinfeng 341600,China)

Proxim ity sw itch is a senso r w ithout contact;it has many app lications in physical experiment.This paper detailed how to use p roximity sw itch to make photogate,timer and alarm.

inductance;p roximity sw itch;photogate;timer;alarm

G633.7

A

1005-4642(2011)03-0029-02

2010-09-07

陈俊华(1976-),男,江西信丰人,信丰中学物理一级教师,从事高中物理教学工作.