利用磁性近程传感器实现非接触式定位与检测的创新实践方案

发布时间：2025-03-21 阅读量：3584 来源: 发布人: lina

【导读】磁性近程传感器也称作爆竹式近程传感器，与永磁铁结合使用。全密封式簧片触点在存在磁场的情况下起动，其中玻璃内的薄金属板发生弯曲和接触，形成电接触。由于这种磁性起动可以在短距离内进行，因此它们能在起动磁铁与传感器本身不直接接触的情况下提供传感解决方案，由此确保了便于设计和布置的灵活性。全密封实现了针对腐蚀、氧化、挥发性化合物、污垢和灰尘的内在保护，使传感器成为应对恶劣环境的极佳选择。

磁性近程传感器为多种应用中的非接触式定位和近程检测提供了可靠而灵活的可选方案。这类传感器能够通过多种非磁性表面可靠地检测磁场。磁性近程传感器突破了感应式传感器等产品的正常界限，实现了非接触式物体检测。它们尺寸较小，但传感距离很长，而且能通过线束布置在不同地点。

背景

磁性近程传感器也称作爆竹式近程传感器，与永磁铁结合使用。全密封式簧片触点在存在磁场的情况下起动，其中玻璃内的薄金属板发生弯曲和接触，形成电接触。由于这种磁性起动可以在短距离内进行，因此它们能在起动磁铁与传感器本身不直接接触的情况下提供传感解决方案，由此确保了便于设计和布置的灵活性。全密封实现了针对腐蚀、氧化、挥发性化合物、污垢和灰尘的内在保护，使传感器成为应对恶劣环境的极佳选择。

这类传感器具有很多优点，包括体积小巧、安装快速方便以及免维护运行所需的密封触点。触点涂有一种特殊的表面处理材料以保证传感器的长使用寿命。传感器具有很高的稳定性和极佳的抗震性。还能通过有色金属、不锈钢、铝、塑料和木材等表面进行检测。根据具体应用的需要，触点可以表面贴装或嵌入。

应用

近程传感器最初设计用于居家有线应用，例如门窗微开检测（即居家安防监测）。磁性近程传感器现已成为汽车传感器和指示器、工业传感器、工厂自动化设备以及数据中心服务器/存储器等其他应用的合理选择。

一种较新且不断发展的做法是将磁性近程传感器的使用扩大到远程和/或便携式应用。这类应用可置于难以接近的区域、肮脏、恶劣或危险的环境内，或者需要对设备进行监测以防止盗窃和/或违法篡改。

物联网将各种设备（包括工业传感器、摄像头等）与互联网连接起来，从而提供实时数据。智慧农业等应用采用传感器进行水土监测、作物灌溉和施肥以及牧事活动。智能业务应用中的物联网设备可以对供应链、实时销售额和新趋势进行监测，从而实现有针对性的广告宣传。例如智能建筑、工厂和城市可以利用传感器来监测能源消耗量和用水量、智能照明、系统状态、交通管理和建筑基础设施。实现了数据的远程访问，就能将这类物联网设备布置在几乎任何地方。

采用磁性近程传感器便于对远处的物联网设备进行保护。通过这类传感器对这类设备进行远程监测，就能实现对仓储设施、远处库房、挂车、大门、仓库、电表盖、红绿灯及其他应用的防篡改检测和安防监测。

解决方案

在很多上述应用中，磁性近程传感器针对这类挑战提供了解决方案。例如，在智能汽车应用中，磁性近程传感器通过检测是否存在附带磁铁，就能确定卡车上的挂车闸口或汽车行李箱是否打开。工厂自动化设备和机器人中利用磁性近程传感器，以高精度、准确度和可重复性执行复杂的动作。传感器也能在智能传感应用中使用，以符合节能节水方面的监管要求。

为磁性近程传感器配备加固型外壳是有必要的，以便在恶劣环境中保护它们。增加线束保证了布置的灵活性，这样传感器就能布置在需要布置的地方，而敏感电子器件能够始终远离潜在污染和腐蚀场所中存在的危险。在远程物联网应用中，根据是否存在附带磁铁，传感器可以在无法方便地观察功能的情况下，跟踪功能是否按预期运行。对表现不如预期的传感器进行监测可以显示是否发生意外或故意损坏、盗窃或篡改。例如，这项技术可以用于确定电表的盖子是否被拆除、作物灌溉系统是否发生故障，甚至技术人员是否触发了对某个系统的手动超控。

为应对本应用说明所述的挑战并满足行业趋势和认证要求，C&K推出了两种产品 — MPS系列磁性近程传感器和MPSR加固型磁性近程传感器。当阻尼磁铁从传感器附近移开时，这类传感器的触点断开，而磁铁处于起动范围内时它们将保持闭合。使用配备附带磁铁的这类传感器可以对应用内的两个接口进行监测，而且在其中一个接口或两个接口同时发生变更时发出警报。

利用磁性近程传感器实现非接触式定位与检测的创新实践方案

MPS系列具有较长的使用寿命，达到400多万次操作。工作温度范围是-40℉至212℉（-40℃至100℃），因此可以在极端温度环境中使用。该系列通过了UL61058认证。虽然市场上有类似的爆竹式传感器，但与C&K生产的传感器相比，它们都无法达到同样的加固防护和供应商质量水平。另外，C&K具有同类最佳的产品质量、技术支持和供应商可靠性，可以保证准时交付。

挑战

原始设备制造商在这类应用中面临着很多挑战和设计难题。其中一个重大挑战是低耗电传感 — 这类应用当中有很多处于偏僻场所，依赖某种形式的电池电力，因此必须尽可能地节省电力并知道电池电量何时会下降。在触点断开的情况下，采用簧片开关的磁性近程传感器电池消耗为零，而主动式磁性传感技术（例如霍尔效应、磁阻效应等…）需要始终连接的单独电源电压才能运行。这也实现了减少一条线（二线相对三线）的内在优势，从而在紧凑式配置中节省了成本和空间。

在偏僻场所中抵御恶劣环境也非常关键。在某些远程应用中，传感器必须在高温环境中可靠运行。在偏僻场所中使用物联网设备存在意外或故意实体损坏的风险，因此需要进行细致监测。磁性起动传感器不受被油脂、污垢或其他污染物影响，而其他接近传感技术则可能受到这些污染物的危害。

灵活设计传感器和作动器磁铁、提出传感器组件安装方案以及对外壳、导线和接头进行定制，都是应对特定应用中所面临挑战的必要举措。最后，对于涉及污染性、腐蚀性、爆炸性或其他挥发性化合物的应用，必须满足安全认证要求（例如UL）。

结论

实现超高可靠性非接触式接近检测的磁性近程传感器，与消耗电池或者受杂乱环境影响的主动式传感技术相比，具有耗电、成本和功能上的优势，是理想解决方案。磁性近程传感器可以测量位置或存在，可以在被监测设备发生特性变化时发出警报，而且可以在从正常到恶劣环境的各种条件下提供灵活而可靠的感应方案。磁性近程传感器为多种使用情形提供了一种简化的解决方案，广泛应用范围包括传统居家安防监测、汽车和工厂自动化设备以及新兴远程物联网应用。

文章来源：Littelfuse

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