接近传感器的四大类型

   日期:2021-04-07     浏览:335    评论:0    
核心提示:接近传感器是使用电磁场,光和声音检测物体的存在或不存在的一类传感器。主要包括:电感式接近传感器、电容式接近传感器、光电式接近传感器、超声波传感器。
接近传感器是使用电磁场,光和声音检测物体的存在或不存在的一类传感器。接近传感器有很多类型,每种类型都适合特定的应用场景。
1、电感式接近传感器
 
电感式接近传感器的工作原理是利用电磁场,因此它只能只能检测金属目标。当金属靶进入电磁场时,金属的感应特性会改变磁场的特性,从而提醒接近传感器金属靶的存在。根据金属的感应程度,可以在更大或更短的距离处检测到目标。
 
电感式接近传感器由四个主要部分组成:带线圈的铁氧体磁芯,一个振荡器,一个施密特触发器和一个输出放大器。
 
振荡器产生一个对称的振荡磁场,该磁场从铁氧体磁芯和感应面处的线圈阵列发出。当铁靶进入该磁场时,金属表面上会产生称为涡流的独立小电流。这改变了磁路的磁阻(固有频率),进而减小了振荡幅度。随着更多的金属进入感应场,振荡幅度减小,并最终崩溃。(这是“涡流抑制振荡器”或ECKO原理。)施密特触发器响应这些幅度变化,并调整传感器输出。当目标最终离开传感器的范围时,电路再次开始振荡,施密特触发器将传感器返回到其先前的输出。
 
由于磁场的限制,感应传感器的感应范围相对较窄,平均从几毫米到60毫米。但电感式传感器在范围上的不足,在环境适应性和金属感应的多样性上得到了弥补。
 
由于没有运动部件的磨损,电感式接近传感器有着较长的使用寿命。但需要注意的是,金属污染物(如切割应用中的锉刀)有时会影响传感器的性能,因此,电感式传感器外壳通常采用镀镍黄铜、不锈钢或PBT塑料。
 
2、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。这加上它们对有色金属材料的感应能力,使其非常适合观察玻璃监视,罐液位检测和料斗粉液位识别。
 
在电容式传感器中,两个导电板(处于不同的电位)被容纳在传感头中,并被定位为像开路电容器一样工作。其中空气充当绝缘体:静止时,两个极板之间的电容很小。像电感式传感器一样,这些极板也连接到振荡器,施密特触发器和输出放大器。当目标进入感应区时,两个板的电容增加,从而引起振荡器振幅变化,进而改变施密特触发状态,并产生输出信号。
 
值得一提的是,请注意电感式传感器和电容式传感器之间的区别:电感式传感器振荡直至存在目标,而电容式传感器则在存在目标时振荡。
 
由于电容式感应涉及充电板,因此它比感应式感应要慢一些,感应感应范围为10至50 Hz,感应范围为3至60 mm。
 
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。
 
3、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毫米或距离大至60 mm的目标。
 
所有的光电传感器都由几个基本组件组成:每个传感器都有一个发射器光源(发光二极管,激光二极管),一个用于检测发射光的光电二极管或光电晶体管接收器,以及用于放大接收器信号的辅助电子设备。
 
光电接近传感器主要有三种类型:反射型、对射型和漫射式。当从传感器发出的光在光电接收器处反射回来时,反射式接近传感器会检测到物体。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。
 
最可靠的光电感应是对射型传感器。发射器通过单独的外壳与接收器分开,可提供恒定的光束。当两者之间通过的物体使光束中断时,就会进行检测。
 
尽管对射型的可靠性高,但却是最不受欢迎的光电装置。因为发射器和接收器在两个相对的位置(可能相距很远)的安装既昂贵又费力。
 
对射型光电传感器独有的一项功能是在存在浓厚的空气传播污染物的情况下进行有效传感。如果污染物直接堆积在发射器或接收器上,则错误触发的可能性更高。但是,一些制造商现在将警报输出合并到传感器的电路中,以监视射到接收器上的光量。如果在没有目标物的情况下检测到的光降低到指定水平,则传感器会通过内置的LED或输出线发出警告。
 
反射型接近传感器的发射器和接收器并没有单独的外壳,而是都位于同一个外壳中,面向同一个方向。发射器产生激光、红外或可见光光束,并将其投射到专门设计的反射器上,然后反射器将光束偏转回接收器。当光路被破坏或受到其他干扰时,就会进行检测。
 
反射型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。
 
与反射式传感器一样,漫射式传感器的发射器和接收器位于同一个外壳中。但检测目标作为反射器,因此检测的是从远处反射的光。
 
发射器发出一束光(最常见的是脉冲红外、可见光红或激光),向各个方向扩散,填满一个探测区域。然后目标进入该区域,并将部分光束偏转回接收器。当有足够的光线落在接收器上时,就会发生探测,并打开或关闭输出(取决于传感器是亮着还是暗着)。
 
漫射式传感器一个常见的例子是公共洗手间水槽上的感应式水龙头。放在喷头下的手作为反射器,触发水阀的打开。注意的是,由于目标(手)是反射器,漫射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。
 
4、超声波传感器
 
超声波接近传感器用于许多自动化生产过程中。它们使用声波来检测物体,因此颜色和透明度不会影响它们。这使它们成为各种应用的理想选择,包括对透明玻璃和塑料的远程检测,距离测量,连续的液体和颗粒物液位控制以及纸张,钣金和木材堆叠。
 
最常见的类型与光电感应中的类型相同:对射,反射和漫射。
 
超声波漫射接近传感器采用声波传感器,该传感器发射一系列声波脉冲,然后侦听它们从反射目标返回的声音。一旦接收到反射信号,传感器就会将输出信号发送到控制设备。感应范围扩展到2.5 m。
 
超声波反射传感器可以通过测量传播时间来检测指定传感距离内的物体。传感器发出一系列声音脉冲,这些声音脉冲从固定的相对的反射器(任何平坦的硬表面,一台机器,一块板)上反弹。声波必须在用户调整的时间间隔内返回到传感器。如果没有,则认为有物体挡住了感应路径,并且传感器相应地发出了输出信号。因为该传感器侦听传播时间的变化,而不是仅仅返回信号,所以它是检测吸声和偏转材料(例如棉,泡沫,布和泡沫橡胶)的理想选择。
 
类似于对射光电传感器,超声对射传感器的发射器和接收器位于单独的外壳中。当物体破坏声束时,接收器触发输出。这些传感器是需要检测连续物体(例如透明塑料网)等应用的理想选择。如果透明塑料破裂,传感器的输出将触发所连接的PLC或负载。
 

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