晶体管接近开关原理电路图分析

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。

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。

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。