今天由无锡日环传感科技有限公司为大家介绍两个接近开关串联,为什么继电器不吸合?

在自动化控制柜里,为了节省PLC输入点或实现简单的逻辑“与”(AND)功能,有人会把两个电感式接近开关串联起来,去驱动同一个继电器线圈。逻辑上想得很美:两个开关都检测到物体,电路才通,继电器才吸合。
但现场一接线,问题就来了:单个开关测试时好好的,两个一串联,继电器要么纹丝不动,要么“嗒嗒”响个不停,吸合极不稳定。
问题不在开关本身,也不在继电器坏了,而在于每个开关导通时都会“吃掉”一部分电压。
无论NPN还是PNP,三线制或两线制,电感式接近开关的输出级本质上都是半导体开关元件(晶体管或MOSFET)。半导体开关在导通(ON)状态下,并非理想导线,它的两端存在一个饱和压降(管压降,Vd)。
根据主流厂商的规格书,这个压降典型值在2V以内(例如部分型号标称≤2V)。也就是说,一个开关导通时,负载实际得到的电压,是电源电压减去这约2V。
如果两个开关串联,当两个都导通时,负载得到的电压就变成了:
负载电压 = 电源电压 - 2V(开关1)- 2V(开关2)= 电源电压 - 4V
假设现场用DC 24V供电,继电器线圈的额定电压也是24V。在标准规范中,继电器要可靠吸合,线圈两端电压通常需要达到其额定电压的80%以上(即至少19.2V)。而在两个开关串联的回路里,负载端最多只有 24V - 4V = 20V。这已经贴近了临界值,如果开关的压降稍大一点(比如实际2.5V),电压就掉到了19V以下,继电器便处于“想吸又吸不实”的尴尬状态,表现为不动作或频繁抖动。
除了压降,串联还会触及接近开关的另一个硬指标:最小负载电流。有些接近开关为了保证内部电路的正常工作,要求回路中流过的最小电流(例如数毫安)。如果串联后负载(继电器)阻抗不合适,导致电流达不到要求,开关的输出状态本身就可能变得不可靠。
此外,如果用的是两线制开关,串联还会叠加漏电流的影响。每个两线制开关在关断时都有微小的漏电流(如0.8mA)。虽然串联时漏电流不会相加,但整体电路的关断特性会变得更加复杂,更容易出现“关不断”或误触发的现象。
关于最大串联数量,没有一个放之四海而皆准的数字,它取决于三个变量:电源电压、开关的实测压降、负载的最小吸合电压。
有一个工程上的估算公式:电源电压 - (串联个数 × 单个开关压降) ≥ 负载的最小吸合电压
以24V电源、单个开关压降2V、继电器最小吸合电压19.2V为例:
24 - (N × 2) ≥ 19.2,解得 N ≤ 2.4。理论上勉强能串2个,但余量极小。对于绝大多数24V系统,串联两个已经接近极限,三个基本无法可靠工作。
行业内更务实的建议是:如果一定要串联,尽量控制在2个以内,且务必实测负载两端的电压。 欧姆龙等厂商的官方FAQ也明确指出,串联使用时必须计算负载端的实际电压,确认其高于负载的动作电压。对于交流两线制开关,部分系列甚至直接标明“不能串联使用”。
如果控制逻辑确实需要“A和B同时满足才允许动作”,不要串联开关的输出回路,而是串联继电器的触点回路。
具体做法:让开关A单独驱动继电器KA1,开关B单独驱动继电器KA2。然后把KA1的常开触点和KA2的常开触点串联起来,再去控制最终的负载或送入PLC。这样,每个开关都在独立的、电压充足的回路里工作,输出可靠;而逻辑“与”的功能由无源的机械触点实现,不受压降和漏电流的任何影响。这是现场最成熟、最不会出幺蛾子的方案。
两个接近开关串联不吸合,本质是半导体开关的管压降在串联回路里逐级累加,吃掉了负载赖以动作的电压余量。24V系统下,串两个已是极限;想串更多,要么提高电源电压(需确认开关耐压),要么改用继电器触点串联来实现逻辑。
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