为特定应用选择接近传感器时的设计注意事项

【导读】在为特定应用寻找理想的接近传感器技术时，必须考虑成本、范围、尺寸、刷新率或延迟以及材料效应，并要考虑什么才是对设计最重要的因素。主流接近传感器技术有多种，每种技术都有非常不同的工作标准，在确定检测、距离或接近方面有着不同的优势。快包分析师总结了3种主流接近传感器的基本工作原理、优缺点及选型注意事项，以帮助工程师根据自己的设计要求确定选择哪一种。

接近传感器的优势

① 由于能以非接触方式进行检测，所以不会磨损和损伤检测对象物。

② 由于采用无接点输出方式，因此寿命延长（磁力式除外）采用半导体输出，对接点的寿命无影响。

③ 与光检测方式不同，适合在水和油等环境下使用检测时几乎不受检测对象的污渍和油、水等的影响。此外，还包括特氟龙外壳型及耐药品良好的产品。

④ 与接触式相比，可实现高速响应。

⑤ 能对应广泛的温度范围。

⑥ 不受检测物体颜色的影响，对检测对象的物理性质变化进行检测，所以几乎不受表面颜色等的影响。

⑦ 与接触式不同，会受周围温度的影响、周围物体、同类传感器的影响包括感应型、静电容量型在内，传感器之间相互影响。因此，对于传感器的设置，需要考虑相互干扰。此外，在感应型中，需要考虑周围金属的影响，而在静电容量型中则需考虑周围物体的影响。

电容式接近传感器

电容式接近传感器可以检测粉末、颗粒、液体和固体形式的金属和非金属目标。该器件与电感式传感器相似，只是电感式传感器的感应线圈被电容式感应板所取代。传感器中的感应板与目标物体形成一个电容，当物体靠近传感表面时，它会进入电极的静电场并改变振荡器电路中的电容。振荡器开始振荡，触发电路读取振荡器幅度。当它达到一定幅度时，它将改变传感器输出的状态。随着物体远离传感器，振荡器振幅减小，它将传感器输出的状态切换到其原始状态。

电容式比感应式要慢一些，通常可以探测1~25 mm，有些感应器可以探测2吋。由于电容式传感器能够检测大多数类型的材料，因此必须使其远离非目标材料，以避免错误触发。因此，如果目标物包含铁质材料，则电感式传感器是更可靠的选择。

电感式接近传感器

与其他接近感应技术不同的是，它们只能对金属物体起作用，因为它们使用磁场进行检测。电感式接近传感器工作方式有以下两种。

第一种工作方式是，当目标接近传感器时，感应电流增加，这增加了振荡电路的负载，导致其振荡被衰减或停止。该传感器用一个振幅检测电路检测这种振荡状态的变化，并输出一个检测信号。

另一种工作方式是，使用因导电目标的存在而产生的频率变化，而不是振幅的变化。非铁金属目标，如铝或铜接近传感器会导致振荡频率增加，而铁金属目标，如铁或钢会导致振荡频率降低。振荡频率相对于参考频率的变化导致传感器的输出状态改变。

作为一种接近传感器，电感式接近传感器往往用于较短距离应用，并且由于其是基于检测电磁场差异的原理，因此可以提供极快的刷新率。对于像铁与钢之类黑色金属材料，这种传感器表现更佳。

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光电式接近传感器

光电式接近传感器用途广泛，能检测直径小至1毫米或距离大到60 mm的目标。光电接近传感器主要有三种类型: 镜反射式、对射式和漫反射式。

当从传感器发出的光在光电接收器处反射回来时，镜反射式接近传感器会检测到物体。镜反射式接近传感器的优点是布置方便，只需在一侧安装传感器即可，可大大节省元器件和时间成本。

当目标使传感器的发射器和接收器之间的光束断开时，对射式传感器会检测到目标。对射式传感器具有高精度、稳定性好和可靠性高等优点，但也存在固定安装位置、易受外界干扰等缺点。

漫反射式与镜反射式一样，也是将发射器和检测器共置一侧，但没有反射镜，发射出去的光会从任何被检测物体上反射回来。这种方式无法测量距离。需要注意的是，漫反射式光电传感器往往受制于目标材料和表面特性，与明亮的白色目标相比，不反光的目标 (如哑光黑色的纸张)的传感范围将大大降低。

如果应用需要扩展感应范围并降低延迟，可将光电传感器设置为对射式或镜反射式。但它们安装和对齐时需要小心翼翼，因此在繁忙的环境中进行系统安装是一项挑战。漫射型的实现方式更适合于检测小物体，也可以是移动式检测器。

光电传感器可以用在常见于工业环境的肮脏环境中，由于没有移动部件，通常比其他替代品拥有更长的寿命。只要保护好镜头，保持清洁，那么就能保持传感器的性能。虽然它们可以检测大多数物体，但对于透明和反光的表面和水，可能会出现问题。其他限制包括无法进行精确的距离计算，并且根据光源的不同，也会无法检测特定颜色的物体（例如使用红外线时出现红色物体）。

总结

综上所述，接近传感器有多种类型，每种类型都有其特定的工作原理和适用范围。在选择接近传感器时，应该根据具体行业和工作环境的特点来选择最合适的接近传感器，从而更好地满足生产和工作的需求。