早先的磁傳感器，是伴隨測磁儀器的進(jìn)步而逐步發(fā)展的。在眾多的測磁方法中，大都將磁場信息變成電訊號進(jìn)行測量。在測磁儀器中“探頭”或“取樣裝置” 就是磁傳感器。隨著信息產(chǎn)業(yè)、工業(yè)自動化、交通運(yùn)輸、電力電子技術(shù)、辦公自動化、家用電器、醫(yī)療儀器等等的飛速發(fā)展和電子計(jì)算機(jī)應(yīng)用的普及，需用大量的傳感器將需進(jìn)行測量和控制的非電參量，轉(zhuǎn)換成可與計(jì)算機(jī)兼容的訊號，作為它們的輸入訊號，這就給磁傳感器的快速發(fā)展提供了機(jī)會，形成了相當(dāng)可觀的磁傳感器產(chǎn)業(yè)。

　　接近開關(guān)是傳感器家族中眾多種類中的一個(gè)，它是利用電磁工作原理，用先進(jìn)的工藝制成的，是一種位置傳感器。它能通過傳感器與物體之間的位置關(guān)系變化，將非電量或電磁量轉(zhuǎn)化為所希望的電信號，從而達(dá)到控制或測量的目的。接近傳感器目前所采用的原理有電感式、磁式、光學(xué)式、超聲式和電容式等。本文介紹了幾種常用的接近開關(guān)，并對它們的原理與應(yīng)用進(jìn)行了說明

　　1．電容式接近開關(guān)

　　原理：

　　電容式接近開關(guān)的敏感元件由導(dǎo)電極板系統(tǒng)組成，可被視為一個(gè)或一組電容，附近出現(xiàn)或經(jīng)過的導(dǎo)電體和介電體改變極板系統(tǒng)中的靜電場分布，從而改變敏感元件的電容。信號處理電路檢測出這種變化，就可以檢測出目標(biāo)物體的接近。相比之下，電容式傳感器的結(jié)構(gòu)較為簡單、工作阻抗高，因而功耗較低，此外通過鎖頻或頻譜擴(kuò)展載波調(diào)制技術(shù)，可以使之不受寄生或有意的干擾影響。其他方案則很難達(dá)到設(shè)計(jì)者的要求。

　　機(jī)械開關(guān)的穩(wěn)定性和可靠性較差磁敏感方式功耗過大，也容易受外磁場的影響；光學(xué)式和超聲式傳感器的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，容易受外界干擾。

　　2．電感式接近開關(guān)

　　原理：

　　電感式接近開關(guān)（GDKG）屬于一種有開關(guān)量輸出的位置傳感器，它由LC 高頻振蕩器、信號觸發(fā)器和開關(guān)放大器組成。振蕩電路的線圈產(chǎn)生高頻交流磁場，該磁場經(jīng)由傳感器的感應(yīng)面釋放出來。當(dāng)有金屬物體接近這個(gè)能產(chǎn)生電磁場的振蕩感應(yīng)頭時(shí)，就會使該金屬物體內(nèi)部產(chǎn)生渦流，這個(gè)渦流反作用于接近開關(guān)，使接近開關(guān)振蕩能力衰減，內(nèi)部電路的參數(shù)發(fā)生變化，當(dāng)信號觸發(fā)器探測到這一衰減現(xiàn)象時(shí)，便把它轉(zhuǎn)換成開關(guān)電信號。由此識別出有無金屬物體接近開關(guān)，進(jìn)而控制開關(guān)的通或斷。

　　這種接近開關(guān)所能檢測的物體必須是金屬物體。

　　3．霍爾式接近開關(guān)

　　3.1 原理

　　當(dāng)一塊通有電流的金屬或半導(dǎo)體薄片垂直地放在磁場中時(shí)，薄片的兩端就會產(chǎn)生電位差，這種現(xiàn)象就稱為霍爾效應(yīng)。兩端具有的電位差值稱為霍爾電勢U，其表達(dá)式為： U=K·I·B/d，其中 K 為霍爾系數(shù)，I 為薄片中通過的電流，B 為外加磁場（洛倫慈力 Lorrentz）的磁感應(yīng)強(qiáng)度，d 是薄片的厚度。由此可見，霍爾效應(yīng)的靈敏度高低與外加磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度成正比。霍爾接近開關(guān)就屬于這種有源磁/電轉(zhuǎn)換器件，它是在霍爾效應(yīng)原理的基礎(chǔ)上，利用先進(jìn)的集成封裝和組裝工藝制作而成，它可方便地把磁輸入信號轉(zhuǎn)換成實(shí)際應(yīng)用中的電信號，同時(shí)又具備工業(yè)場合實(shí)際應(yīng)用易操作和可靠性的要求。 霍爾接近開關(guān)的輸入端是以磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 來表征的，當(dāng) B 值達(dá)到一定的程度（如 B1）時(shí)，開關(guān)內(nèi)部的觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，霍爾接近開關(guān)的輸出電平狀態(tài)也隨之翻轉(zhuǎn)。輸出端一般采用晶體管輸出，和電感式接近開關(guān)類似的有：NPN、PNP、常開型、常閉型、鎖存型（雙極性）、雙信號輸出幾種類型。

　　霍爾接近開關(guān)是磁性接近開關(guān)中的一種，具有無觸電、低功耗、長使用壽命、響應(yīng)頻率高等特點(diǎn)，內(nèi)部采用環(huán)氧樹脂封灌制作成一體化結(jié)構(gòu)，所以能在各類惡劣環(huán)境下可靠地工作。它可應(yīng)用于接近開關(guān)、壓力開關(guān)、里程表等，它是一種新型的電器配件?；魻柺介_關(guān)比電感式開關(guān)響應(yīng)頻率高，它用磁鋼觸發(fā)，電感式用導(dǎo)磁金屬觸發(fā)，霍爾式開關(guān)感應(yīng)距離除了與傳感器本身性能有關(guān)外，還與所選磁鋼磁場強(qiáng)度有關(guān)

　　3.2 霍爾接近開關(guān)術(shù)語解釋

　?、?磁感應(yīng)強(qiáng)度：霍爾接近開關(guān)在工作時(shí)，它所要求磁鋼具有的磁場強(qiáng)度的大小。一般磁感應(yīng)強(qiáng)度值B 為 0.02~0.05 特斯拉。

　?、?響應(yīng)頻率：按規(guī)定在 1 秒的時(shí)間間隔內(nèi)，允許霍爾開關(guān)動作循環(huán)的次數(shù)。

　?、?輸出狀態(tài)：分為常開、常閉、鎖存等幾種類型。例如，當(dāng)無被檢測物體時(shí)，常開型的霍爾開關(guān)所接通的負(fù)載，由于霍爾接近開關(guān)內(nèi)部的輸出晶體管的截止而不工作；當(dāng)檢測到物體時(shí)，晶體管導(dǎo)通，負(fù)載得電工作。

　?、?輸出形式：分為 NPN、PNP、常開、常閉、多功能等幾種常用的形式輸出。

　?、?動作距離：動作距離是指被檢測物體按一定方式移動時(shí)，從基準(zhǔn)位置（霍爾開關(guān)的感應(yīng)表面）到開關(guān)動作時(shí)測得的基準(zhǔn)位置到檢測面的空間距離。額定動作距離指霍爾開關(guān)動作距離的標(biāo)稱值。

　?、?回差距離：動作距離與復(fù)位距離之間的絕對值。

　　3.3 應(yīng)用實(shí)例

　　由于轉(zhuǎn)速信號是以脈沖形式出現(xiàn)的，當(dāng)被測磁性物體磁場強(qiáng)度達(dá)到 25 毫特斯拉以上時(shí)，其輸出是標(biāo)準(zhǔn)的TTL電平。利用計(jì)算機(jī)的智能型控制、運(yùn)算功能，組成的轉(zhuǎn)速表既簡單又精確。如用 3020 型霍爾式接近開關(guān)，單片機(jī)用 8031（它的晶振為 6MHz，經(jīng) 12 分頻后為 0.5MHz），則其測量的最大轉(zhuǎn)速為 0.5MHz，而最小測量轉(zhuǎn)速可無限低。

　　3.4 注意事項(xiàng)

　?、?直流型霍爾接近開關(guān)產(chǎn)品所使用的直流電壓為 3~28V，其典型的應(yīng)用范圍一般采用 5~24V，過高的電壓會引起其內(nèi)部霍爾元器件參數(shù)隨電壓升高而變化的不穩(wěn)定性，而過低的電壓容易讓外界的溫度變化影響磁場強(qiáng)度特性，從而引起電路誤動作。

　?、?當(dāng)使用霍爾接近開關(guān)驅(qū)動感性負(fù)載時(shí)，請?jiān)谪?fù)載兩端并接入續(xù)流型二極管，否則會因感性負(fù)載長期動作時(shí)的瞬態(tài)高壓脈沖影響霍爾開關(guān)的使用壽命。

　?、?一般霍爾接近開關(guān)產(chǎn)品用 SMD 工藝生產(chǎn)制造而成，并經(jīng)嚴(yán)格的測試合格后才出廠。在一般情況下使用是不會出現(xiàn)損壞現(xiàn)象的，但為了防止意外性事件發(fā)生，用戶在接通電源前應(yīng)檢查接線是否正確，并核定其電壓是否為額定值。