近接センサーの種類
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3.1 誘導型近接センサー 非接触型誘導型近接センサーは、金属物体の検出にのみ使用されます。誘導の原理に基づいて動作し、発振器がコイルを駆動し、金属物体がコイルに入るまで動作します。
近年、誘導センサーは古い設計に基づいているにもかかわらず、ますます人気が高まっています。このリストの他の技術とは異なり、誘導センサーは金属材料にのみ適しています。誘導センサーは磁場を生成し、金属物体が通過すると磁場の変化を検出します。これは、コイル内で回転する磁石が電気を生成するのと似ています。あらゆる金属探知機は、これから始まります。
検出範囲は設定によって大幅に制限されることがあります。特に、ギアの歯がセンサーに近いかどうかを検出してギアの回転を計算するアプリケーションではその傾向が顕著です。誘導センサーは、道路上に設置して道路を走行する車両を検出したり、より遠くにあるプラズマを検出するように最適化したりできます。
誘導センサーは、電子近接センサーとして機能する場合、通常、ミリメートルからメートルの範囲で動作します。鉄や鋼などの黒色金属材料で最もよく機能し、動作原理上、非磁性金属材料の検出範囲は狭くなります。誘導センサーは電磁場の変化を利用するため、リフレッシュ レートが非常に高速です。
3.2 静電容量近接センサー 非接触型静電容量近接センサーは、液体、粉末、粒子などの金属物質と非金属物質の両方を検出できます。静電容量の変化を検出することで動作します。
これらは、誘導センサーと同様に、発振器、シュミット トリガー、出力スイッチ回路で構成されています。唯一の違いは、静電容量用の充電プレートが 2 つあることです (1 つは内部、もう 1 つは外部)。
• 発振器は内部プレートに接続されています。
• 感知面は外部プレート（センサー電極）です。
物体がセンサーに近づくと、静電容量センサーの誘電率が変化するため、センサーはこの誘電率を測定することで物体までの距離を測定できます。
静電容量センサーは一般に応答時間が遅く、更新頻度はわずか {{0}}Hz です。ただし、静電容量センサーはほこりや不透明な容器の影響を受けないため、光学センサーが禁止されているアプリケーションでよく使用されます。一般的な静電容量センサーの定格範囲はおよそ 10 ミリメートルで、0.01 ミリメートル以内の厚さの変化を検出できます。
3.3 超音波近接センサー
超音波近接センサーは、物体の存在を検出したり、追加処理により超音波パルスを使用して物体までの距離を検出したりします。超音波近接センサーは、エコー位置測定の原理に従って、送信機と受信機を使用して動作します。
超音波センサーは、チャープ音を発し、そのチャープ音が表面で跳ね返って戻ってくるまでの時間を測定することで、物体までの距離を測定します。送信機と受信機は通常、可能な限り類似するように構成されますが、これらの概念は分離されている場合でも適用されます。送信機能と受信機能を 1 つのユニットに統合した超音波トランシーバーも利用できます。
超音波検出は非常に正確で、リフレッシュ レートが高いため、1 秒間に数十から数百のパルスまたはチャープ音を発することができます。電磁波ではなく音に基づいているため、物体の色や透明度が読み取り値に与える影響は最小限です。
これらの特性により、光を発したり光に頼ったりする必要がないため、暗さが自然である、または暗さを維持しなければならない環境に最適です。音波は時間の経過とともに広がり、検出領域が拡大します。これは、用途によっては有益にも有害にもなり得ます。そのシンプルな性質により、非常に低コストで柔軟性があり、安全です。
一方、超音波センサーには独自の欠点があります。センサーは送信機と受信機で構成されており、組み合わせることも別々に購入することもできます。空気中の音速が変化するため、温度変化が大きいと精度に影響します。ただし、温度測定を使用して計算を更新することで、この問題を軽減できます。
柔らかい素材は、吸収面における音波の反射が悪く、精度に影響する場合があります。超音波センサーは本質的にはソナーに似ていますが、水中での使用を想定して設計されていません。最後に、音に依存しているため、音の伝播媒体がない真空中では役に立ちません。
3.4 赤外線近接センサー IR
赤外線の略で、赤外線光線を使用して物体の存在を検出します。超音波センサーと同様に動作しますが、音波の代わりに赤外線信号を使用します。
赤外線近接センサは、赤外線を発光するIR LEDと反射光を検出する光検出器で構成されており、PSD上の光点を特定できる信号処理回路を内蔵しています。
赤外線近接センサーはどのように動作するのでしょうか? まず、赤外線 LED から赤外線が放射されます。次に、ビームが物体に当たり、特定の角度で反射します。反射された光は光検出器に到達します。最後に、光検出器のセンサーが反射物体の位置/距離を決定します。
3.5 光電近接センサー 光電近接センサーは、光線発生器、専用光線検出器、増幅器、マイクロプロセッサで構成されています。 放射された光線が物体によって反射されると、光電検出器がそれを感知し、センサーはこの方法で物体を検出できます。
放射された光線は特定の周波数に変調され、検出器には対応する周波数で変調された光にのみ反応する周波数感度増幅器があります。これにより、周囲光や日光による誤検出を防止します。光電近接センサーが黒い物体を感知すると、物体の非反射特性がセンサーの動作を妨げます。透明または屈折する物体も同様です。
光電近接センサーは多くの産業用途に適していますが、ガレージ ドア センサーや店舗の人数カウンターなど、住宅や商業環境でも広く使用されています。光電センサーは、実装のためにさまざまな構成で設定できます。対向ビーム センサーは、片側に送信機、反対側に検出器を使用して、ビームが遮断されたときに検出します。
送信機と検出器は、反射システムの一部であり、反対側の反射器が信号を検出器に反射します。最後に、拡散センサーは送信機と検出器を近づけますが、送信機の光は周囲の表面から反射します。これは超音波センサーに似ていますが、距離は測定しません。
可動部品がないため、光電センサーは寿命が長く、さまざまな材料を検出できますが、透明な材料や水は問題になる場合があります。対向ビームと反射型セットアップでは、長い検知範囲と高速な応答時間が得られます。小さな物体は、拡散セットアップを使用するか、移動する検出器を使用して検出できます。
これらのセンサーは、レンズが汚れていない限り、産業用途の汚れた環境に耐えることができます。ただし、物体までの距離を測定する能力は大きく制限されており、物体の色や反射率によって問題が発生する場合があります。対向ビームや反射セットアップでは調整が必要になるため、混雑した環境での設置は複雑になる可能性があります。
