SN - BQ15 - LA2 接近開關(guān)電路原理圖

整體架構(gòu)：常見的電感式接近開關(guān)，如 SN - BQ15 - LA2（假設(shè)為電感式，實(shí)際需依產(chǎn)品手冊(cè)確認(rèn)），主要由高頻振蕩電路、檢波電路、放大電路、施密特觸發(fā)電路以及輸出電路這幾大模塊構(gòu)成。各模塊協(xié)同工作，實(shí)現(xiàn)對(duì)金屬物體接近的精準(zhǔn)檢測(cè)與信號(hào)輸出。

高頻振蕩電路：此電路以 LC 振蕩回路為核心，包含電感 L 與電容 C。電感 L 作為感應(yīng)元件，當(dāng)外界無金屬物體靠近時(shí)，LC 振蕩回路在電源激勵(lì)下，以特定頻率持續(xù)振蕩，產(chǎn)生穩(wěn)定的高頻電磁場(chǎng)。例如，電感 L 取值 100μH，電容 C 取值 0.1μF，依據(jù)振蕩頻率公式

f=

2π

LC

1

，可算出振蕩頻率約為 1.6kHz 。這一高頻電磁場(chǎng)在感應(yīng)頭周圍空間形成一個(gè)交變磁場(chǎng)區(qū)域，等待檢測(cè)物體進(jìn)入。

檢波電路：由二極管 D 和濾波電容 C1 組成。當(dāng)有金屬物體進(jìn)入高頻電磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)，金屬物體內(nèi)部會(huì)因電磁感應(yīng)產(chǎn)生渦流。渦流消耗振蕩能量，致使 LC 振蕩回路的振蕩幅度衰減。檢波電路的二極管 D 對(duì)衰減后的振蕩信號(hào)進(jìn)行半波整流，將交流信號(hào)轉(zhuǎn)換為單向脈動(dòng)信號(hào)，濾波電容 C1 則對(duì)脈動(dòng)信號(hào)進(jìn)行濾波，去除高頻雜波，輸出較為平滑的直流電壓信號(hào)，該信號(hào)的幅值會(huì)隨金屬物體接近程度而變化，接近越近，幅值越低。

放大電路：多采用運(yùn)算放大器 A 搭建而成。檢波電路輸出的微弱直流電壓信號(hào)，經(jīng)運(yùn)算放大器 A 進(jìn)行線性放大，增強(qiáng)信號(hào)強(qiáng)度，以便后續(xù)電路處理。運(yùn)算放大器 A 的放大倍數(shù)可通過外接電阻 R1、R2 調(diào)節(jié)，依據(jù)公式

A

v

=1+

R1

R2

，若 R1 取值 1kΩ，R2 取值 10kΩ，則放大倍數(shù)為 11 倍，確保信號(hào)能有效驅(qū)動(dòng)后續(xù)電路。

施密特觸發(fā)電路：通常由施密特觸發(fā)器芯片構(gòu)成。放大后的信號(hào)輸入施密特觸發(fā)器，施密特觸發(fā)器具有回差特性，能有效避免因信號(hào)波動(dòng)導(dǎo)致的誤觸發(fā)。當(dāng)輸入信號(hào)電壓高于設(shè)定的上限閾值時(shí)，觸發(fā)器輸出高電平；當(dāng)輸入信號(hào)電壓低于設(shè)定的下限閾值時(shí)，觸發(fā)器輸出低電平。通過合理設(shè)置回差電壓，比如上限閾值設(shè)為 2V，下限閾值設(shè)為 1.5V，可增強(qiáng)開關(guān)動(dòng)作的穩(wěn)定性與可靠性。

輸出電路：依據(jù)接近開關(guān)的輸出類型（如 NPN、PNP）有所不同。以 NPN 型輸出為例，輸出電路由 NPN 型三極管 Q 和負(fù)載電阻 R3 組成。施密特觸發(fā)電路輸出的信號(hào)控制三極管 Q 的導(dǎo)通與截止。當(dāng)施密特觸發(fā)器輸出高電平時(shí)，三極管 Q 導(dǎo)通，負(fù)載電阻 R3 上有電流流過，輸出低電平信號(hào)，可驅(qū)動(dòng)后續(xù)負(fù)載，如小型繼電器、PLC 輸入模塊等；當(dāng)施密特觸發(fā)器輸出低電平時(shí)，三極管 Q 截止，負(fù)載電阻 R3 無電流，輸出高電平。