隨著新技術和舊技術的出現變得更小、更便宜且功耗更低，當前可用于傳感的選項數量不斷增加。接近傳感器也不能幸免于這種擴展，各種傳感器具有完全不同的工作原理。盡管有多種選擇可能是有益的，但工程師如何確定應使用哪種傳感器技術進行檢測、距離和接近應用？

什么是接近傳感器？

接近傳感器是一種非接觸式方法，可以提供簡單的“存在/不存在”邏輯或準確測量到物體的確切距離。術語接近傳感器非常重要，因為它們在尺寸和檢測距離方面具有很大的范圍。本文將重點介紹最適合便攜式或小型固定嵌入式系統的流行接近傳感器。這些技術包括超聲波、光電、激光測距儀和電感式傳感器，非常適合從幾英寸到幾十英尺的中等探測范圍。電容式和霍爾效應傳感器也是高效的接近傳感器，但它們最適合在非常近的距離進行檢測，不會被考慮。

接近傳感器設計注意事項

即使不考慮成本，也沒有接近傳感器可以比其他傳感器更好地執行所有潛在任務。因此，在審查特定應用的理想接近傳感器技術時，必須考慮許多屬性并對其重要性進行加權。

1.成本：很少有項目可以忽略其組件的成本。接近傳感器可能只占總預算的一小部分或消耗其中的大部分。

2.范圍：雖然具體產品的范圍可能不同，但接近傳感器技術對它們可以檢測的距離和距離有普遍的限制。

3.尺寸：對于嵌入式設計，尺寸非常重要，因為接近傳感器的尺寸可以從米粒到人不能攜帶的大件物品。

4.刷新率：大多數接近傳感器通過傳輸信號和檢測返回信號來工作，這對其更新頻率施加了一定的物理限制，稱為刷新率。

5.材料效應：有些傳感器在硬表面和纖維表面上表現不同，而另一些則根據物體的顏色表現不同。

什么是超聲波接近傳感器？

超聲波傳感器使用聲波的超聲波脈沖來檢測物體的存在，或者通過額外的處理來檢測到物體的距離。他們使用發射器和接收器以及回聲定位原理來工作。通過發出啁啾并測量啁啾從表面反射并返回所需的時間，超聲波傳感器可以測量到物體的距離。盡管經常顯示在發射器和接收器盡可能彼此靠近的配置中，但這些原則在它們分開時仍然適用。還有一些超聲波收發器，將發送和接收功能整合到一個包中。

超聲波檢測非常準確并且具有非常高的刷新率，每秒能夠發出數十或數百個脈沖或啁啾聲。由于它基于聲音而不是電磁波，因此物體的顏色和透明度對讀數沒有影響。同樣的特性也意味著它們不需要或產生光，非常適合自然黑暗或需要黑暗的環境。聲波也會隨著時間的推移傳播，增加其檢測區域-取決于應用，無論是優勢還是劣勢。由于其簡單的設計，它們的成本也非常低，用途廣泛且安全。

然而，超聲波傳感器有其獨特的缺點。傳感器有兩個部分，一個發射器和一個接收器，它們可以作為一個單元出現，也可以作為一個單獨的設備出現。由于聲速隨著溫度的變化而變化，溫度的任何急劇波動都會影響精度。然而，這可能會被溫度測量抵消以更新計算。軟材料也會影響精度，因為聲波在這些吸收表面上反射得不好。雖然這個概念可能與聲納非常相似，但超聲波傳感器并不是為水下使用而設計的。最后，它們對聲音的依賴使它們在真空中完全無用，因為沒有聲音傳播的媒介。有關超聲波傳感器基本操作和實施的更多信息，請單擊此處。

光電接近傳感器

光電傳感器對于缺失或存在檢測非常有效。盡管它們是許多工業應用的理想選擇，但它們通常用于住宅和商業環境，例如車庫門傳感器或商店中的人數統計。在實施方面，可以以多種變體提供光傳感器。對射式在一側實現發射器，在另一側實現檢測器，由于光束的中斷而發生檢測。逆反射是當發射器和檢測器位于同一位置時，另一側的反射器將來自發射器的光束反射回檢測器。最后，擴散還將發射器和檢測器排列在一起，但發射的光將從附近的任何表面反射，類似于超聲波傳感器的工作方式。

由于缺少活動部件，光電傳感器通常使用壽命長，可以感應大多數材料，但透明材料和水可能會引起問題。對射式和回歸反射式設置具有很長的感應范圍和非常快的響應時間。漫反射類型設置可以檢測小物體，也可以是運動檢測器。只要鏡頭沒有受到污染，它們就可以承受工業應用中常見的骯臟環境。但是，它們計算與物體距離的能力非常有限，并且物體的顏色和反射率可能存在問題。由于需要安裝和對準直通光束和回射器，在繁忙的環境中系統安裝可能會很復雜。

激光測距儀傳感器

激光測距是最近才在許多應用中變得經濟可行的技術。對于激光測距，其工作原理與超聲波傳感器相同，但它使用的是電磁波束而不是聲波。由于光速較高，飛行時間的計算需要相當的精度，因此有時會使用其他方法（如干涉測量法）來降低成本，同時保持精度。這些傳感器通常具有極長的范圍，可達數百或數千英尺，并且可以根據選項具有極快的響應時間。

雖然這項技術的價格已經下降，但它仍然是最昂貴的選擇之一，比之前討論的技術貴幾個數量級。操作激光器所需功率的增加具有限制便攜式應用的壽命并導致眼睛安全問題的缺點。不管是好是壞，作為激光器，雖然在距離上有一定的色散，但感應面積還是比較小。最后，該技術不適用于水或玻璃，進一步限制了其使用。

電感式傳感器

盡管基于舊概念，電感式傳感器近年來變得越來越流行。與此列表中的其他技術不同，電感式傳感器僅適用于金屬物體。就像線圈中的旋轉磁鐵是發電的基礎一樣，電感式傳感器用于產生磁場，然后在金屬物體通過時檢測磁場的變化。這是任何金屬探測器的基礎。

根據設置，它們的檢測范圍可能非常小，應用程序可以通過檢測傳感器旁邊是否有齒輪齒來計算齒輪旋轉。對于更長的距離，電感傳感器可以嵌入道路以檢測在道路上行駛的車輛，或者在極端情況下，可以優化以檢測空間等離子體。然而，作為一種電子接近傳感器，電感式傳感器通常在毫米到米的范圍內工作。由于它們的工作原理，它們對鋼鐵等黑色金屬材料表現更好，但對非磁性金屬材料的檢測范圍較小。由于它們基于電磁場的變化，因此它們通常具有極快的刷新率。

電感式傳感器的范圍和應用非常靈活，并且在概念上非常易于操作。這種簡單性生產出相對便宜的傳感器，但使它們的感應范圍受到高度限制，同時也使它們容易受到各種來源的干擾。

綜上所述

接近傳感器有許多不同的選擇。該博客涵蓋了市場上一些較受歡迎的中遠程技術。當考慮所有成本和部署挑戰時，超聲波傳感器通常是最佳的整體解決方案。這是因為它們成本低，可以檢測存在和距離，并且易于使用。由于這些優勢，超聲波傳感器無處不在，可以在各種家庭和工業環境中找到。

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