接近传感器及其优点

接近传感器是在没有物理接触的情况下检测物体的运动/存在并将捕获的信息转变成电信号的传感器。它也可以定义为接近开关,这是日本工业标准 (JIS) 对所有非接触式检测传感器的定义。

为了进一步了解接近传感器的全部内容,我们将看看它的功能。与传统的光学或接触式传感器相比,您将在下文中看到接近传感器的功能,以便更好地了解我们使用这些设备的原因。

  • 非接触式感应

非接触式接近感应允许在不接触物体的情况下进行检测,确保物体保持良好状态。

  • 不受表面条件影响

接近传感器几乎不受物体表面颜色的影响,因为它主要检测物理变化。    

  • 适用于广泛的应用

与传统的光学检测不同,接近传感器适用于潮湿条件和宽温度范围使用。

接近传感器也适用于手机,无论是 Android 还是 iOS 设备。它由简单的 IR 技术组成,可根据您的使用情况打开和关闭显示。例如,当您打电话时它会关闭您的显示器,这样您就不会在将某些东西放在脸颊附近时意外激活它!

  • 更长的使用寿命

由于接近传感器使用半导体输出,因此没有依赖于操作周期的移动部件。因此,与传统传感器相比,它的使用寿命往往更长!

  • 高速响应率

与感应需要接触的开关相比,接近传感器提供了更高的响应速度。

接近传感器的类型:电感式接近传感器

电感式接近传感器是非接触式传感器,仅用于检测金属物体。它基于感应定律,一旦金属物体接近它,就会用振荡器驱动线圈。

它有两个版本:

  • 无屏蔽:线圈产生的电磁场不受限制,可实现更宽、更大的感应距离

  • 屏蔽:产生的电磁场集中在前面,传感器线圈的侧面被覆盖

并由 4 个主要组件组成:

  • 如图所示,它由 4 个主要组件组成;线圈、振荡器、施密特触发器和输出开关电路

工作原则

  1. 向线圈提供交流电,产生电磁检测场

  2. 当金属物体靠近磁场时,涡流会积聚,并导致线圈电感发生变化

  3. 当线圈电感发生变化时,一直持续监测的电路会触发传感器的输出开关

*注意:即使没有目标,感应式传感器也会继续振荡。仅当存在对象时才会触发开关。

常见应用

  • 工业用途

    • 计数产品、产品转移的生产自动化机器

  • 安全用途

    • 探测金属物体、军械库、地雷等。

电感式接近传感器的优点

  • 非接触式检测

  • 环境适应性;耐受工业领域常见的条件,如灰尘和污垢

  • 在金属传感方面的能力和用途广泛

  • 在价格方面相当便宜

  • 无活动部件,确保更长的使用寿命

电感式接近传感器的缺点

  • 检测范围不足,平均最大范围可达 80 毫米

  • 只能检测金属物体

  • 性能会受到外部条件的影响;极端温度、
    切削液或化学品

接近传感器的类型:电容式接近传感器

电容式接近传感器是非接触式传感器,可检测金属和非金属物体,包括液体、粉末和颗粒。它通过检测电容的变化来工作。

与电感式传感器类似,它由振荡器、施密特触发器和输出开关电路组成。唯一的区别是它包含 2 个充电板(1 个内部,1 个外部)用于电容:

  • 内板连接到振荡器

  • 用作传感表面的外板(传感器电极)

工作原则

  1. 电容式接近传感器产生静电场

  2. 当物体(导电/非导电)接近感应区域时,两个板的电容都会增加,从而导致振荡器幅度增益

  3. 结果幅度增益触发传感器输出开关

*注意:电容式传感器仅在目标物体存在时才会振荡

常见应用

  • 工业用途

    • 计数产品、产品转移的生产自动化机器

    • 灌装工艺、管道、油墨等

    • 液位、成分和压力

  • 湿度控制

  • 非侵入式内容检测

  • 触控应用

电容式接近传感器的优势

  • 非接触式检测

  • 检测多种材料

  • 能够通过非金属墙壁检测物体,灵敏度范围宽

  • 非常适合在工业环境中使用

  • 包含允许用户调整传感器灵敏度的电位器,以便只检测想要的物体

  • 无活动部件,确保更长的使用寿命

电容式接近传感器的缺点

  • 相对较低的范围,尽管感应传感器的增量增加

  • 与电感式传感器相比价格更高

接近传感器的类型:超声波接近传感器

此列表中的第三个是超声波接近传感器,通过发射高频超声波范围来检测物体的存在。它是通过电能的转换来实现的。与电容传感器类似,它也可以检测固体、液体、颗粒状或颗粒状物体。

 

可能是最简单的,它只包括一个超声波发射器和一个超声波接收器。

工作原则

  1. 声波换能器发射声波

  2. 声波从物体反弹

  3. 反弹回来的波然后返回到传感器

  4. 然后使用发射和接收声波所花费的时间来确定距离/接近度

常见应用

  • 距离测量

  • 用于风速和风向检测的风速计

  • 自动化生产流程

  • 流体检测

  • 用于物体监测的无人机 (UAV)

  • 机器人技术

超声波接近传感器的优点

  • 非接触式检测

  • 不受对象颜色和透明度的影响

  • 不受外部环境条件影响,可靠的解决方案

    • 在极端条件下工作良好

    • 能够在黑暗的环境中使用

  • 低电流消耗

超声波接近传感器的缺点

  • 与电感和电容传感器相比,虽然检测范围有限,但检测范围更大

  • 由于超声波传感器通过声波工作,因此无法在真空中工作

  • 无法测量柔软物体或具有极端纹理的物体的距离

接近传感器的类型:IR 接近传感器

IR,简称红外线,通过发射一束红外光来检测物体的存在。它的工作原理类似于超声波传感器,但不是使用声波,而是传输红外线。

红外接近传感器由一个发射的 IR LED 和一个用于检测反射的光检测器组成。它有一个内置的信号处理电路,可以确定 PSD 上的光点。

工作原则

  1. 红外光从 IR LED 发射器发出

  2. 光束击中物体并以一定角度反射回来

  3. 反射光将到达光检测器

  4. 光探测器中的传感器确定反射物体的位置/距离

常见应用

  • 距离测量

  • 物品计数器;当物体切割辐射光时,它算作一

  • 监控、防盗报警等安全系统。

  • 监控应用

红外接近传感器的优势

  • 非接触式检测

  • 适用于白天和夜间使用

  • 通过视线进行安全通信

  • 与超声波接近传感器不同,能够测量到软物体的距离

  • 红外传感器的精度不受腐蚀或氧化的影响

红外接近传感器的缺点

  • 受环境条件和硬物影响,无法穿过墙壁或门使用

  • 需要发射器和接收器之间的视线进行通信

  • 长距离性能下降

接近传感器的类型:高端接近传感器

光电接近传感器

光电接近传感器是使用高端光电技术的传感器。这种类型的它发出的光束能够探测到各种物体!

它有以下三种不同的型号;反射型、对射型和回归反射型。每种型号都提供不同的发光方法,尽管它们在距离检测方面都非常高效。

磁性接近传感器

磁性接近传感器是用于通过其大感应范围检测磁性物体的接近设备。一个典型的结合了玻璃和金属刀片,允许快速磁化!

虽然它只是感应磁铁,但它的低成本、远距离和小尺寸仍然很棒。

激光雷达接近传感器

LiDar,简称光检测和测距,是一种高端传感技术,可提供出色的最大检测范围和快速的更新速率。唯一的主要缺点是成本,对于普通消费者来说可能太贵了。


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