電感式接近開關的實驗應用三例

陳俊華

(信豐中學,江西 信豐341600)

電感式接近開關的實驗應用三例

陳俊華

(信豐中學,江西 信豐341600)

接近式開關是無觸點型傳感器,在物理實驗中,接近式開關有許多應用.本文詳細介紹了利用該開關制作光電門、自動計時器和報警器.

電感;接近式開關;光電門;計時器;報警器

1 引 言

電感式接近開關是利用渦流感知物體的無觸點開關型傳感器.它由高頻振蕩電路、放大電路、整形電路及輸出電路組成.當金屬檢測體接近開關的感應區域時,無需機械接觸及施加任何壓力,就能迅速發出電氣指令,控制電路使開關產生動作.它工作可靠,性能穩定,抗干擾能力強,頻率響應快,定位精度高,使用壽命長,又能防水、防震、耐腐蝕.它具有行程開關、微動開關的特性,又有傳感性能.所以被廣泛用于各種自動化生產線,機電一體化設備及石油、化工、軍工、科研等多種行業,在物理實驗中也有特殊應用.

2 利用電感式接近開關制作光電門

利用電感式接近開關制作光電門所需的主要器材有:電感式接近開關、繼電器、電子表,如圖1所示.電感式接近開關有常開型和常閉型.這里選用常開型的.它有3根引出線,棕色線接電源正極,綠色線接電源負極,黑色線輸出,負載接在棕色線和黑色線之間.繼電器是 HJR-3FF-S-Z型5 V低電壓繼電器,也可以用其他常用型號代替.電子表要有計時功能,如圖1所示,右上角按鈕是計時“開始/停止”按鈕,將電子表切換到計時功能后按此按鈕即開始計時,再按則停止計時.拆開電子表從這個按鈕內部引出2根線,讓計時的開始和停止由外部控制.

圖1 實驗器材

圖2 光電門電路

光電門電路見圖2,它的工作過程并不復雜,當金屬物體接近開關1時,電感式接近開關黑色線由高電平轉為低電平,繼電器得電常開觸點閉合,電子表計時開始.當金屬物體接近開關2時,電感式接近開關黑色線也由高電平轉為低電平,繼電器得電常開觸點閉合,電子表計時停止.這段時間就是金屬物體從開關1到開關2所用的時間,用開關1、開關2之間的距離除以時間就能得到物體運動的平均速度.實驗發現該光電門的測量誤差為0.06 s,可完全替代實驗室的光電門.

3 利用電感式接近開關制作自動計時器

新課標人教版必修1第2章“勻變速直線運動的研究”第3節“勻變速直線運動的位移和時間的關系”有個實驗:“做一做”要求研究小鋼球自由落體運動的規律,這個實驗除了要測出小球從初始位置到下落到某一位置的高度,更重要的是要準確測出下落的時間,只要得出下落的高度與所用時間的平方成正比,即可證明自由落體運動是初速度為零的勻加速直線運動.為了提高實驗的精度和滿足易控制易操作的要求,重新設計了整個實驗,電路圖見圖3.工作過程:按下輕觸開關,開關常閉端斷開,常開端閉合,電磁鐵失電小鋼球落下,電子表開始計時.當小鋼球下落到接近開關時電感式接近開關黑色線由高電平轉為低電平,繼電器得電常開觸點閉合,電子表停止計時.

圖3 自動計時器

該自動計時裝置可靠性好,工作穩定,計時準確,精度高,實驗效果好,只要稍加改變可以應用于各種需要計時的場合.

4 利用電感式接近開關制作報警器

利用電感式接近開關制作報警器的電路如圖4所示,有金屬物體靠近接近開關(常開型)或離開接近開關(常閉型),電感式接近開關便會向響應電路發出電信號,響應電路就可以有相應動作,發出報警.如果響應部分是蜂鳴器或接了小喇叭的報警聲音樂片,就發出報警聲.接上閃爍二極管或小燈泡,還有光報警.如果再接上減速電機,還可以控制關上門,加好防盜鎖.

圖4 自動報警器

5 結束語

通過以上3例電感式接近開關在物理實驗中的應用,可以看出它在傳感器電路控制中的強大作用,這里僅僅是提供了3個思路和方法.只要我們去深入地挖掘,它的應用和拓展一定會更加廣泛.

[責任編輯: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

陳俊華(1976-),男,江西信豐人,信豐中學物理一級教師,從事高中物理教學工作.