陳俊華

(信豐中學(xué),江西 信豐341600)

電感式接近開關(guān)的實驗應(yīng)用三例

陳俊華

(信豐中學(xué),江西 信豐341600)

接近式開關(guān)是無觸點型傳感器,在物理實驗中,接近式開關(guān)有許多應(yīng)用.本文詳細(xì)介紹了利用該開關(guān)制作光電門、自動計時器和報警器.

電感;接近式開關(guān);光電門;計時器;報警器

1 引 言

電感式接近開關(guān)是利用渦流感知物體的無觸點開關(guān)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(dāng)金屬檢測體接近開關(guān)的感應(yīng)區(qū)域時,無需機械接觸及施加任何壓力,就能迅速發(fā)出電氣指令,控制電路使開關(guān)產(chǎn)生動作.它工作可靠,性能穩(wěn)定,抗干擾能力強,頻率響應(yīng)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(guān)、微動開關(guān)的特性,又有傳感性能.所以被廣泛用于各種自動化生產(chǎn)線,機電一體化設(shè)備及石油、化工、軍工、科研等多種行業(yè),在物理實驗中也有特殊應(yīng)用.

2 利用電感式接近開關(guān)制作光電門

利用電感式接近開關(guān)制作光電門所需的主要器材有:電感式接近開關(guān)、繼電器、電子表,如圖1所示.電感式接近開關(guān)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(fù)極,黑色線輸出,負(fù)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(nèi)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(fù)雜,當(dāng)金屬物體接近開關(guān)1時,電感式接近開關(guān)黑色線由高電平轉(zhuǎn)為低電平,繼電器得電常開觸點閉合,電子表計時開始.當(dāng)金屬物體接近開關(guān)2時,電感式接近開關(guān)黑色線也由高電平轉(zhuǎn)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(guān)1到開關(guān)2所用的時間,用開關(guān)1、開關(guān)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(fā)現(xiàn)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(guān)制作自動計時器

新課標(biāo)人教版必修1第2章“勻變速直線運動的研究”第3節(jié)“勻變速直線運動的位移和時間的關(guān)系”有個實驗:“做一做”要求研究小鋼球自由落體運動的規(guī)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(zhǔn)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(shè)計了整個實驗,電路圖見圖3.工作過程:按下輕觸開關(guān),開關(guān)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(dāng)小鋼球下落到接近開關(guān)時電感式接近開關(guān)黑色線由高電平轉(zhuǎn)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(wěn)定,計時準(zhǔn)確,精度高,實驗效果好,只要稍加改變可以應(yīng)用于各種需要計時的場合.

4 利用電感式接近開關(guān)制作報警器

利用電感式接近開關(guān)制作報警器的電路如圖4所示,有金屬物體靠近接近開關(guān)(常開型)或離開接近開關(guān)(常閉型),電感式接近開關(guān)便會向響應(yīng)電路發(fā)出電信號,響應(yīng)電路就可以有相應(yīng)動作,發(fā)出報警.如果響應(yīng)部分是蜂鳴器或接了小喇叭的報警聲音樂片,就發(fā)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(guān)上門,加好防盜鎖.

圖4 自動報警器

5 結(jié)束語

通過以上3例電感式接近開關(guān)在物理實驗中的應(yīng)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?nèi)ド钊氲赝诰?它的應(yīng)用和拓展一定會更加廣泛.

[責(zé)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(xué)物理一級教師,從事高中物理教學(xué)工作.