【2027上岸必學】如何逼自己21天學會機械設計，從0到助理工程師到機械工程師，機械小白學習工作轉行必備 P5 - 助理工程師：【第一章傳感器】4、磁性開關

衆所周知，在自動化設備當中，我們進行 結構設計的話，會引用大量的氣缸 比如說旋轉氣缸，或者是無杆氣缸 包括薄型氣缸以及迷你氣缸 爲什麼會這麼多的氣缸應用到結構當中呢？ 因爲它可以低成本的設計 如果是採用其他的方案 比如說伺服電機或者步進電機的話 它還要搭傳動元件 那麼成本就高了 比如在我們的這一臺派可的自動測量機裏面 這裏面的話，在上料的位置 我們採用的是五杆氣缸加滑臺氣缸的組合 然後實現我們物料在皮帶線上 進行取放到我們的定位臺或者叫測試臺上面 當然在後方的結構當中，我們引入了迷你氣缸 迷你氣缸的話，在我們的高度測量工位 或者是說像我們的這個水平移料工位的話都用到了 當然水平移料工位 由於有多個點位，多個點位的話 氣缸是沒有辦法進行這樣一個實現的 在這裏我們就用了伺服電機加氣缸模組 但是垂直場景 這個垂直場景的話，也就是迷你氣缸了 因爲它只有兩點運動嘛 所以大家可以看到 如果是適用於氣缸的場景 尤其是低成本的設計的話 我們就會採用到氣缸 然後這個氣缸的位置我們該如何知曉呢 比如說這個PLC如何感知到 我們的這個在上位或者在下位 或者是說我們在左邊位置或者在右邊位置 那這個時候我們就會用到磁性開關 也就是說我們今天需要講到的這種傳感器 那麼磁性開關會大量的與氣缸進行結合使用 它是一種低成本的傳感器方案 那很多同學可能不知道 今天我用十分鐘時間給大家講清楚 你一定能學會 首先我們要知道的話 像有些時候可能不會採用到磁性開關 比如說像有些氣缸的話 進行這些推料動作 尤其是在下料位置 那麼爲了省成本 簡陋的機臺就不會有 但是大部分我們還是會用到磁性開關的 用一個或者兩個 最常規的就是兩個 比如說像我們的上下升降的氣缸 那麼它在最高位和最下面的位置的話 我們都會用到一個磁性開關 因為這樣子的話我們的信號會閉環 不然的話我只知道它在原位 不知道有置位的話這個很麻煩 磁性開關，磁性開關 大家記住一點 因為它有這個磁子 所以它必須是 有磁場纔能夠對它進行這樣一個觸發 那我們在進行這樣的一個設計的時候 在選擇氣缸的時候 一定是要選擇帶磁環的 比如說我給大家打開一下雅德克的官網 我們如果是要需要下載氣缸的話呢 它的這個3D可以通過官網去下載 當然的話有些是用軟件 比如說大工程師 或者是像我們的 這樣的一些雅德客的三維軟件也有的 藍波老師今天方便的話 我就直接打開官網 點擊這個3D 我們就可以進入到選型界面 大家可以看到這裏有個負磁石 有些是不負磁石的 不負磁石就是說你裝傳感器沒用的 然後這邊的話 就是我們傳感器的型號無傳感器 大家看到預覽界面的話這個氣缸 你前後左右的話 你是看不到有這樣一個的傳感器裝在上面的 然後的話如果是我們點擊選擇 比如說像磁簧式傳感器電子式傳感器 二線式三線式的你只要點擊它 那麼它的這樣一個的氣缸預覽界面的話 你刷新之後就會有傳感器裝在上面 所以選擇傳感器是非常簡單的 就是說你在選擇對應的氣缸的時候 它的型號和類型包括數量 你都可以快速的選擇 好但是引入了一個點 這裏面有所謂的三線式 還有所謂的電子式和磁簧式 什麼意思呢 那作爲機械工程師的話 我們一定要搞懂對不對 所以這裏面我要給大家講清楚 當然很多人會說老師 那我如何進行這樣一個觸發呢 就是說這個傳感器的信號 它是如何產生的 然後反饋到我們的PLC上面的 我這邊用動畫 來給大家做一下展示 比如說像我們的這個氣缸 我是裝了兩個傳感器的 內部的話這是有磁石的 大家看一下這個內部有磁石 那麼內部有磁石的話 我們進行這樣一個運動 比如說你看伸出的位置和縮回的位置 那麼當它的磁場到達對應的這個傳感器 相應的位置的話 它就會形成觸發 那麼這個紅色燈亮起就是形成觸發嘛 這個信號的話就可以傳到PLC 所以這個就是它的基本原理 我們接下來來看清楚或者是說學清楚 或者給大家講清楚我們的這樣一個傳感器的類型 我們剛纔看到的就是它有磁簧式和電子式兩種 這是什麼意思 首先第一個磁簧式 磁簧式它就是一個開關 開關也就是說當我們的磁場進入到了位置的時候的話 它就會進行這個閉合 磁簧式又稱作為幹簧管式 就是它的這個比如說傳感器的話 相當於在這個玻璃管子裡面 它有一個這樣的一個幹簧片 這個幹簧片的話 當你的這個磁鐵沒去的時候的話 它是這個電路它是嗨的 就是說它沒有被接通 好那麼當我們的這個磁鐵靠近 比如說我的閥芯靠近它的時候 內部的這樣的一個活塞 它是有磁鐵的靠近它的時候 然後簧片被磁化 然後它就會進行這個閉合 進行閉合之後它接通電路 那麼當我們的磁鐵比如說我們內部的閥芯遠離的時候的話 它這個簧片它就依靠自身的彈力 又會進行這樣的一個彈開 所以它叫有接點式 也就是觸點的話 它是進行這樣的一個閉合或者彈開的 那它是基於磁場 比如說你的閥芯過來的時候 它纔會進行這樣一個的觸發 好，那麼當然有同學會問到一個點 那麼電子式又稱什麼式？電子式 它又稱之爲我們的這樣一個的無接點式 或者叫無觸點式 那它是通過霍爾效應的 那麼這種霍爾效應的傳感器應用的非常多 我們在自動化設計裏面的話 大家一後面會發現 大部分都會用到這種霍爾式的 那麼霍爾式我們來看一下它的一個基本原理 就是說它內部是半導體芯片 那麼它的結構的話，就不像幹簧管是一個開關 它內部是個芯片 那麼當這個芯片受到垂直於芯片的磁場時 比如說我們的活塞過來了之後 它會有一個磁場 然後會產生一個與磁場強度成正比的電壓 這叫霍爾電壓 當磁鐵靠近到一定距離 該電壓或後續電路處理信號會驅動輸出級 也叫晶體管狀態發生這個翻轉 那麼也就是說是感知到了信號 所以的話你輸出給我們的這樣一個的 PLC 所以到位了也就是說這個時候大家可以看到 兩者誰更牛一些 其實在性能穩定性上面的話 電子是會更好一些 好，以我們的亞德客為例 因為我剛纔打開的是亞德客官網對吧 以我們的亞德客為例的話 大家可以看到它們兩種類型的話 一種叫電子式，一種叫磁簧式 我們的磁簧式是有不同的代號的 電子式叫DMS 我們的磁簧管式叫CMS 所以大家可以看到 這兩種它有普通類型的 也有我們的防水型或者是耐高溫型 那在做設計的時候的話 大家可以通過顏色去區分 比如說我們在選型的時候可以選擇 當然如果是在拿到實物的時候 你會發現如果是這樣的一個不同顏色 它的尾端不同顏色的話 它也代表的是不同的這樣的一個型號 所以這個大家要知道 我把這個截圖的話放在筆記裡面 好那 當然很多同學說老師那麼這兩種傳感器的話 如果說我們在選擇的時候哪一種會用的多 剛才其實我也講到了，是電子式用的多 電子是一種是基於原理方面出發 那麼它更加的穩定 第二種是它的出現形式 因為我們在做設計的時候大家會發現 如果是兩線制的傳感器 一般情況下就是我們的這個磁簧式 也叫乾簧管式 比如說我給大家看一個實物 這邊老師的話給大家展示的這個實物 這裡面我用到的這個傳感器都是簡單的兩線式的 兩線式的話這一種大家可以看到它是淺藍色 這裡是淺藍色，這裡是淺藍色的話 代表的就是我們的這樣的一個磁簧管式 或者是我們的磁簧式 好那麼這裡面如果是我們在深究其原因的話 就是兩線制的傳感器信號是容易受幹擾的 然後的話它一般用於簡單場景 然後三線式的話它有正負極的這個 比如說我們的供電 然後還有一個是信號線 所以它在比如說我們的信號的傳輸的穩定性上面 更加的優秀 因此在做自動化設備的時候 如果是我們稍微好一點的設備 稍微需要穩定性好一點的 都會採用這種三線式的 很多同學說老師有 NPN 和 PNP 那麼這兩者怎麼選擇 一般情況下日系 PLC 都會採用 NPN 然後歐系的話你採用 PNP 居多 其實之前我們也講過這兩種類型的區別 這個大家知道 傳感器在用到的時候 比如說用到這種磁性開關的話 其實它的精度一般 大家記住 它的檢測位置精度是一般的 一般情況下 就是幾毫米內到十幾毫米左右 然後它的這個檢測的話 得取決於磁場強度和分佈 以及開關的動作點 其實重複精度倒是比較可以 因為我們在做設計的時候 大家會發現 只要是我們把位置調好了之後 再調傳感器 只要能形成觸發那麼後期的話 你在進行這樣的一個運行過程中 只要這個螺絲沒松，基本上它就可以穩定地運行 好，那麼我們在做設計的時候，其實前面我講到型號 比如說 DMSG 或者是 CMSG 的話 對應的這個型號怎麼樣去確定 一般情況下，跟這個氣缸的槽型有關 比如說這裏面的話，大家可以看到這個槽型是橢圓形的 這是我們的薄型氣缸，這是 SMC 的 然後的話，這一個是我們的滑臺氣缸 那麼它是加了一個鋁軌，這個鋁導軌 是用來安裝我們的傳感器的，它是方形 我們在進行這樣一個選型的時候的話 大家一定要對照樣冊去選 因爲它尾端的這樣一個就是代表型號 比如說 DMSG 就是代表 G 型 大家知道這個方形 然後 DMSGS 對吧 那麼這個時候的話，它就是種比較高的凸臺型 當然還有這種 H 型 H 型就是我們剛纔所展示的 比如說像我們的這種薄型氣缸 它就會用到這樣一個 H 型對不對 所以類型的不同，它的安裝也不一樣 比如說我們在做設計的時候 大家會發現有一些是要帶附件的 帶附件的話，就是剛纔我在圖紙裏面所展示的 像這一種，比如像迷你氣缸 迷你氣缸的話，它要加一個抱箍 因為它是橢圓形的，它沒有辦法有槽形去安裝 它不像我們的這個，比如說剛才薄型氣缸的S型 它可以直接插進去安裝，對不對？ 那麼這種的話，你就是加抱箍 當然的話，還有一些可能需要加外置附件 另外的外置附件，比如說像標準氣缸的話 它就安裝在我們四根圓柱桿子上面 所以大家一定要注意到 也就是說，不同的氣缸類型 它會使用到不同的傳感器 這裡面就是如果你在補單的時候 那你可能需要分得清的 就是要知道具體的這樣的一個外型的 但是的話，如果是選型的時候 比如說我們在氣缸選型的時候 其實這個類型就可以給大家直接選出來 大家看一下，型號很多 大家不要選錯 好，那麼當然我們的直線開關 有什麼樣的一個特點 其實我還沒有講 我要給大家講一講 直線開關的特點，就是結構簡單 體積小，成本低廉 而且功耗極低，密封性好 然後呢，耐環境性強 比如說防塵防水 這個是做得很好的 比如說我們氣缸有一些 用在這種切削或者鑽孔的這種場景 那麼它會有切削液 這個時候我們的氣缸 當然它的控制閥是氣動閥 然後的話，用到的傳感器的話 你會發現，即使有水 有這個切削液的情況下 它也能夠正常穩定的反饋我們的信號 但是呢，它有一些缺陷 缺點的話或者叫缺陷的話 就是檢測距離非常短，只對磁場敏感 然後呢，如果是在我們做設計的時候 外部有磁場的話，很容易被這一個誤觸發 被外部磁場去進行觸發 然後呢，杆往往是有機械壽命的限制 觸點容量小 這也是爲什麼我剛纔說到 我們電子是用的越來越多的原因 然後呢，在進行這樣的一個設計應用的時候 一般情況下用在哪個幾個場景啊？ 一個是我們的這個氣缸 氣缸的位置檢測，對不對？ 比如說我們剛纔說的極限位置， 然後的話呢，還有一些的話，可能 呃用在比如說像一些 呃有磁性感應的防呆的場景， 那麼它也可能會用到 當然這種場景的話都比較少 其實磁性開關的話呢，主要就是用於氣缸啊 好，那麼在這裏面可能會引申幾個問題啊， 很多同學會有這樣的一個疑問啊 第一個的話就是我們的這樣的一個 磁性開關的使用， 那麼它能否控制我們的行程啊？ 我給大家打出來一下，比如說能否控制氣缸輸出的行程？ 在這裏面的話呢，很多同學， 比如說剛入行的同學的話，都有這樣的疑惑 我加了一個磁性開關，我能不能呢？就是說， 比如在氣缸的這樣的一個對應位置加一個， 我能不能讓它停到我對應的位置呢？這個是不行的，大家一定要注意啊， 不行這個傳感器，尤其是像我們的這樣的一個氣動元件 它只能用來進行這個感知是否到位， 也就是說感知回饋我們反饋我們的信號， 但是呢不能決定它的輸出行程 比如說你把這個傳感器調在這個位置 它能不能把活塞或者是我們的這樣一個 氣缸的閥芯的話呢，到這個位置呢不行 這個不可以的 因爲它還是由於受到我們的 這樣一個壓縮空氣的影響 還會往前推的 所以我們如果是要控制它的行程 以及精確停止的位置 只能夠在外部增加我們的一些限位元器件 比如說大家可以看到在這個外部的話 加我們的液壓緩衝器或者是限位螺絲 當然的話在這裏面大家看到這裏有液壓緩衝器 你液壓緩衝器往這個左邊調 那麼它的氣缸就可以往左邊運動對吧 如果是往我們的右邊調的話 也就是說讓我們的這個停止位置 右邊一些，所以它的停止位置 必須是通過外部的限位元件才能實現 好那麼第二個是不是所有的這個場景下 比如說我們只要用到氣缸 只要用到氣缸就會用我們的磁性開關 這也不是大家記住 就是說不一定這裏面大部分的場合 我們一般情況下是這樣子去使用的 因爲這樣子的話就是很好的可以進行配對 它不需要增加其他的這樣的一些附件 不用增加其他附件的話 就是直接比如說塞到對應的這個槽裏面 比如說你看這個槽裏面 我們就可以塞我們的執行開關 然後你看它的安裝也非常簡單 比如說我給大家看一下它的安裝 給大家首先看一下樣冊，我再給大家展示實物 當然像這樣的傳感器的話你直接塞到裏面就行了 然後各種傳感器也是一樣的 當然像有些傳感器可能要增加附件 比如說我們的標準氣缸確實是需要增加附件的 這個是沒辦法的，這個是我們自帶的附件不是機加工件 所以也就是說的話我們進行安裝非常簡單 我用實物來給大家進行這樣一個展示一下 稍等一下我把這個圖給大家截一截 然後大家可以看到比如說我們展示實物的話 這裏面確實是有我們的這樣一個傳感器 那麼這個傳感器的安裝的話 比如說我們在調節了這個限位位置的時候 你就直接拿一個一字 我的小一字直接把這個螺絲鬆開 好那麼當我們把這個螺絲鬆開之後的話 那麼它的位置就可以進行這個調節 因爲我前面講到，大部分如果是不需要外置附件的 那麼這個傳感器都是可以在槽裏面進行這樣一個滑動的 當我們把限位位置進行這個限好了 然後呢，讓我們的閥芯移動到這個位置 然後呢，我們就來進行緩慢的移動這個傳感器 如果是被觸發，然後呢，我們就可以進行這樣一個鎖緊 鎖緊之後的話呢，那就OK了 那麼它就可以進行這樣一個穩定運行了 所以也就是說，大家看到它的安裝非常方便 但是有一些場景不可以，爲什麼呢？ 比如說在狹窄場景的話 你安裝這種槽型光電 我們用這個一字，尤其是小一字 不管是大的還是小的，伸進去很難 那麼這個時候怎麼辦呢？ 就是說我們這個時候就可以採用槽型光電來進行替代 所以這裏面的替代的話 我們一般情況下采用槽型光電 好，那麼當然很多人就說老師 那哪些地方會這樣子進行這樣一個使用呢？ 我來給大家展示一下 大家記住這些場景是可以的 比如說我們在進行這樣一個設計的時候 有一些輸送線 那麼這條輸送線 你看這條輸送線 它需要做一個提升 將我們的這個產品進行提升 那麼我的底部肯定是用一個氣缸嘛 大家知道當我們的載具比較大 或者產品比較大的時候 那我們去進行初次調試的話 一定是讓氣缸往上頂對不對 然後達到了它的極限位置之後 我們再用這個一字去調 這個傳感器就是說讓它觸發嘛 那這個時候很難調怎麼辦 所以我們可以在外部結構上面增加 增加一個結構用一塊鈑金對吧 安裝兩個槽型光電開關 安裝兩個槽型光電開關之後的話 你讓我們的這樣的一個結構上面的話 你再增加一個鈑金片 然後這個時候這個鈑金片 跟著我們的頂針機構上下運動 那這個時候的話你看 如果是在下位的時候 觸發我們的槽型光電 就是下位的槽型光電 然後在上位的時候 觸發我們上位的槽型光電 那麼這種結構是不是可以啊 那也就是說，我只需要在外部進行調節 槽型光電的位置 那就可以實現 我們的這樣的一個 位置的反饋和感知嘛，對不對 好，那麼當然這是一種 另外一種的話給大家看到 比如說我們採用這一種不帶導杆式的 五杆氣缸 比如這一種 我們剛纔所展示的這種五杆氣缸的話 它是帶導杆式的 那麼帶導杆式的話 它可以加裝一個我們的鋁導軌 這個鋁導軌裏面的話 就可以塞我們的直線開關嘛 但是當我們採用的是 這種不加導向型的時候的話 那麼這個時候 我們怎麼樣去進行感知它的位置呢 這個時候報感知 那麼怎麼辦 我們在這個下面同樣的 看到沒有？ 加了一個槽型光電開關 那麼加了一個槽型光電開關的話， 也就是說在這個位置 它是有個感應片的， 下方有兩個我們的這樣的一個槽型光電 那麼在對應的這兩個極限位置的話， 我們形成觸發 那這個時候也可以替代我們的直線開關啊， 也就是說，這個時候我們在做設計的時候 一定要靈活的去應用 有些極限位置不好調整， 或者是不好加我們的這個直線開關的時候， 那你可以用槽型光電進行替代 這是這一個 啊還有第三個問題就是說， 我們不懂品牌能不能混用 好，我來給大家講一講啊， 就是比如我們的氣缸品牌有很多， 有SMC，對吧？ 包括的話呢，有亞德客啊， 那還有的話， 可能有些同學知道有氣力可 當然呢，像我們在做設計的時候， 可能還會用到德系品牌 美系品牌，意大利的品牌 那麼不同品牌的氣缸，對吧 能否進行這樣一個混用 其實有限制 大家一定要注意到 這個是南風老師 在做設計的時候我們親身感受過的 因爲之前的話我做設計 我還記得我的氣缸用的是 SMC 然後的話呢 我的這個傳感器我發現了 這個倉庫裏面還有很多的庫存 然後呢有氣力可的，還有其他品牌的 我在想啊，他們的這個氣缸啊，在這個尺寸 尤其是這個槽型方面 很多都一樣 能插得進去，我在想能不能拿來用 當時我就沒下單的 也就是說我在 進行這樣一個下載氣缸模型的時候我就 沒有帶這個傳感器 但是實時是有的，大家也要記住 然後在這裏面我就應用到了 但是在組裝調試環節出現了一個問題 就是氣缸怎麼樣 它都無法觸發這個傳感器 我首先以為傳感器壞了 然後換了一個 但是也還是不觸發 但是都是新的 大家知道因為庫存 就是以前我做方案的時候下多了的 但是這個時候我在想 是不是這個磁力它不一樣 磁力它不一樣的話你導致的就是 說我進行這樣的一個觸發的話 無法觸發我對應的這樣的一個傳感器 後面我又下單了就是加急採購了一批 就是匹配的SMC的傳感器 後面發現這個真的能點亮 所以大家一定要注意 就是說當我們在做設計的時候盡量不要混用 因為有些是可以的有些是不行的 但一旦混用的話 會導致我們的這樣的一個無法觸發 就是信號的話沒有 所以這個有時候會影響我們設備的調適進度 這個大家一定要記住 那麼這就是我們傳感器的選擇 大家要知道氣缸傳感器選型很簡單 你只要分得清類型 以及我們在選型的時候優先選擇三線式電子式的就行了 然後其他的就沒什麼太大問題 當然傳感器的接線 這個一般情況下我們作為機工的師不需要了解 因為這個是由電器技術員去接的 但是像我們有時候 在接線的時候如果是萬一進行這個比如說燒壞了 那作為機工的師的話我們一般會有預選方案 比如說南風老師為什麼之前做方案的時候 會有這個多的物料返回倉庫呢 因為它其實是做一種耗材 因為有時候接線的話很難說一次接對 所以大家在下單的時候 比如說每一次做方案的時候 可以多下兩個類型的這樣的傳感器 以防止後期加急補單 所以這個大家一定要注意到 當然設計的時候它有一些安裝的事項 第一個就是安裝間距 大家注意到比如說我們有時候有些氣缸是比較大的 那麼有些比較大的氣缸的話 它確確實實可以進行安裝兩個直線開關 比如說像這樣的一個氣缸它的行程比較長 那麼它不會被誤觸發 有些氣缸它可能做的比較短容易被觸發 那麼這個時候，大家可以這樣子去設計 一方面就是說，我們肯定是需要有原位和置位的 那麼呢，可以用 一個磁性開關，對吧 還有呢，一個光電開關替代 那也就是說，這樣子的話 同一個氣缸上面 你安裝兩個磁性開關的話 那它就不會同時被觸發 因爲有時候短行程氣缸 容易就是裝兩個的話呢 不管你怎麼調，它都是容易觸發的 所以可以採用這種方案，好吧 那麼當然的話呢，還有一個就是干擾 避免在強磁場，比如說大型電機 大家注意到電機，它之所以能轉 就是因爲有磁場，對吧 然後的話呢，帶動它轉動 所以呢，電機一般它的旁邊都會有較大的磁場 它容易地進行這樣一個觸發我們的磁性開關 然後呢，我們如果是進行這個設計的話 避免在大型電機旁邊使用 或者是說我們的磁性開關其實也有抗干擾型號的 我們可以呢採用這種抗干擾能力強的 或者是也就是說我們的電子式的開關會好一些 好，那麼當然的話 連我們常見的品牌我也給大家說一下 常見品牌可能會有SMC CKD 費斯托，對吧 巴魯夫等等這些品牌 當然氣力可也是可以的 國產品牌也可以 那麼我們在選型的時候的話 如果是大家不想 不想採用這種高端品牌的話 比如說採用新陳的也可以的 但是大家一定要記住，就我之前講過的 就是說這種磁性開關確實不同品牌的價格差異會有點大 你要匹配得到對應的氣缸 比如說像這種新陳的 一定是匹配新陳的這個氣缸 然後的話你SMC的 那你就選SMC的 氣力殼的你就選氣力殼的 那就更好 那後期的這個更穩定一些 所以這個大家一定要明白，好吧 好，那麼今天關於磁性開關的 這樣一個選型的話 其實我就給大家講得很清楚了 如果是大家有疑問的 話，歡迎在評論區進行補充 當然呢，大家如果是需要我這個筆記資料 也可以留下三個六啊 可以免費分享給大家 我是工程師南風 我們下一節課見