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关键词:
晶体管接近开关作用以及应用范围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、定位控制以及各种安全保护控制等方面有广泛的应用。晶体管接近开关原理电路图分析
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、定位控制以及各种安全保护控制等方面有广泛的应用。
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,直至最后停止振荡;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。接近开关具有反应迅速、定位精确、寿命长以及没有机械碰撞等优点。目前已被应用于行程控制、定位控制以及各种安全保护控制等方面。
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VD1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,是为了提高带负载能力。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,使发射极电位提高,以保证振荡电路迅速而可靠的停振,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。
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只小继电器用万能胶黏结在一起,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“合压”,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(属完全导通后无电压),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完全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型中功率管。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。改用中功率管后,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。