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接近传感器种类——五种接近传感器类型及优缺点

发表时间:2021-08-05 18:24【 阅读量:-

  接近传感器是一种能够在没有任何物理接触的情况下检测附近物体的存在的传感器。市场上有各种类型的接近传感器,但可以说这种设备通常通过发射电磁场或一束电磁辐射(例如红外线)并寻找物体的变化来执行其物体存在检测任务场景或返回信号。

接近传感器

  接近传感器根据其检测分为不同类别。一些接近传感器可用于检测材料;而有些则可用于检测不同的环境条件。


  根据其物体检测方法,有四种广泛使用的接近传感器类型,以及一些较新的高端设计:


  1、电感式接近传感器


  2、电容式接近传感器


  3、超声波接近传感器


  4、红外接近传感器


  5、高端接近传感器


  在详细了解不同类型的接近传感器之前,让我们快速了解一下它们的工作方式,以及将接近传感器用于环境传感应用的好处。


  接近传感器类型及其优点:


  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传递为电信号的传感器。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。您将在下文中看到接近传感器与传统光学或接触式传感器相比的特性,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较宽的温度范围使用。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,它会在通话过程中关闭您的显示屏,这样您就不会在将它靠近脸颊时意外激活某些东西!


  ·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,其使用寿命往往更长!


  ·高速响应速度


  与需要接触进行感应的开关相比,接近传感器的响应速度更快。

电感式接近传感器.jpg

  一、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,允许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,一直在持续监测的电路,会触发传感器的输出开关

  *注意:即使目标不存在,电感式传感器也会继续振荡。该开关仅在对象存在时触发。


  常见应用


  1·工业用途

  ·计数产品、产品转移的生产自动化机器


  2·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


  1·非接触式检测

  2·环境适应性;耐受工业领域常见的条件,如灰尘和污垢

  3·在金属传感方面功能强大且用途广泛

  4·在价格方面相当便宜

  5·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


  1·检测范围不足,平均最大范围可达80毫米

  2·只能检测金属物体

  3·性能会受到外部条件的影响;极端温度、切削液或化学品

电容式接近传感器.jpg

  二、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个用于电容的充电板(1个内部,1个外部):


  ·连接到振荡器的内部板


  ·用作感应面的外板(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,两个极板的电容都会增加,从而导致振荡器振幅增益

  3·产生的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


  1·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


  2·水分控制

  3·非侵入式内容检测

  4·触控应用


  电容式接近传感器的优势


  1·非接触式检测

  2·可检测多种材料

  3·能够透过非金属墙壁检测物体,灵敏度范围广

  4·非常适合在工业环境中使用

  5·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

  6·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


  1·相对较低的范围,但电感式传感器的增量增加

  2·与电感式传感器相比价格更高

超声波接近传感器.jpg

  三、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。与电容式传感器类似,它也可以检测固体、液体、颗粒状或颗粒状的物体。


  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·声波换能器发出声波

  2·声波从物体上反弹

  3·反弹的波然后返回到传感器

  4·然后使用发射和接收声波的时间来确定距离/接近度


  常见应用


  1·距离测量

  2·用于风速和风向检测的风速计

  3·自动化生产流程

  4·流体检测

  5·用于物体监测的无人机(UAV)

  6·机器人


  超声波接近传感器的优点


  1·非接触式检测

  2·不受物体颜色和透明度的影响

  3·不受外界环境条件影响,解决方案可靠

  (1)在极端条件的地方工作良好

  (2)能够在黑暗环境中使用

  4·低电流消耗


  超声波接近传感器的缺点


  1·检测范围有限,但与电感式和电容式传感器相比,检测范围更广

  2·不能在真空中工作,因为超声波传感器通过声波工作

  3·无法测量软物体或具有极端纹理的物体的距离

红外接近传感器

  四、接近传感器的类型:红外接近传感器


  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。红外接近传感器由发射的IR LED和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.光检测器中的传感器确定反射物体的位置/距离


  常见应用


  1·距离测量

  2·物品计数器;当物体切断辐射光时,它算作一个

  3·安防系统,例如监控、防盗警报等。

  4·监控应用


  红外接近传感器的优势


  1·非接触式检测

  2·适用于白天和夜间使用

  3·通过视线进行安全通信

  4·与超声波接近传感器不同,能够测量到软物体的距离

  ·不受腐蚀或氧化影响的红外传感器精度


  红外接近传感器的缺点


  1·受环境条件和硬物影响,不能穿墙或穿门使用

  2·需要发射器和接收器之间的视线进行通信

  3·长距离性能下降

高端接近传感器

  五、接近传感器类型:高端接近传感器


  光电接近传感器


  光电接近传感器是采用高端光电技术的传感器。这种类型的它发出的光束能够检测各种物体!它有以下三种不同的型号;反射式、对射式和回归反射式。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装置。一个典型的结合了玻璃和金属刀片,可以快速磁化!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


  激光雷达,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。