隨著新技術和舊技術的出現(xiàn)變得更小、更便宜和更省電,目前可用于傳感的選項數(shù)量不斷增加。接近傳感器并沒有不受這種擴展的影響,各種各樣的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將哪種傳感器技術用于檢測、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,可提供簡單的“那里/不那里”邏輯或精確和準確測量到對象的確切距離。接近傳感器一詞非常重要,因為它們的尺寸和檢測距離范圍很廣。本博客將重點介紹最適合便攜式或小型固定嵌入式系統(tǒng)的流行接近傳感器。這些技術包括超聲波、光電、激光測距儀和感應傳感器,它們非常適合從幾英寸到幾十英尺的中等檢測范圍。電容式和霍爾效應傳感器也是高效的接近傳感器,但最適合非常近距離的檢測,因此不予考慮。
接近傳感器設計注意事項
即使不考慮成本,也沒有接近傳感器能夠比其他傳感器更好地執(zhí)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。
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,也可能消耗其中的絕大部分。
范圍:雖然特定產品的范圍可能有所不同,但接近傳感器的技術對它們可以檢測到多近和多遠都存在一般限制。
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范圍可以從米粒到單人攜帶的笨重物品。
刷新率:大多數(shù)接近傳感器通過發(fā)射信號和檢測返回信號來運行,從而對它們的更新頻率產生一定的物理限制,稱為刷新率。
材料效應:一些傳感器在硬表面和纖維表面上表現(xiàn)不同,而另一些傳感器則根據(jù)物體的顏色表現(xiàn)不同。
什么是超聲波接近傳感器?
超聲波傳感器利用聲音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。它們使用發(fā)射器和接收器以及回聲定位原理來發(fā)揮作用。通過發(fā)出啁啾聲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。雖然經(jīng)常顯示發(fā)射器和接收器盡可能靠近的配置,但當它們分開時,這些原則仍然適用。還有超聲波收發(fā)器將發(fā)送和接收功能組合到一個封裝中。
超聲波傳感器的基本操作
超聲波檢測非常準確,刷新率相當高,每秒能夠發(fā)出數(shù)十或數(shù)百個脈沖或啁啾聲?;诼曇舳皇请姶挪ǎ矬w的顏色和透明度對讀數(shù)沒有影響。同樣的功能也意味著它們不需要或不產生光,非常適合自然黑暗或需要黑暗的環(huán)境。聲波也會隨著時間的推移而傳播,從而增加它們的檢測區(qū)域——根據(jù)應用的不同,無論是優(yōu)點還是缺點。由于它們的設計簡單,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,發(fā)射器和接收器,它們可以作為一個單元或單獨的設備出現(xiàn)。由于聲速隨氣溫變化而變化,溫度的任何劇烈波動都會影響精度。但是,這可能會被溫度測量值抵消以更新計算。軟材料也會影響準確性,因為聲波不會在這些吸收性表面上反射。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不起作用,因為沒有聲音傳播的媒介。有關超聲波傳感器的基本操作和實現(xiàn)的更多信息,點擊這里。
光電接近傳感器
光電傳感器對于缺席或在場檢測非常有效,雖然是許多工業(yè)應用的理想選擇,但通常用于住宅和商業(yè)環(huán)境中的應用,例如車庫門傳感器或商店中的人員計數(shù)。就實施而言,光電傳感器可以設置為多種變體。對射式在一側實現(xiàn)發(fā)射器,在另一側實現(xiàn)檢測器,檢測是由于光束中斷而發(fā)生的?;厣涫前l(fā)射器和檢測器位于同一位置,而另一側的反射器將光束從發(fā)射器反射回檢測器。最后,漫反射也將發(fā)射器和檢測器彼此相鄰排列,但發(fā)射的光會被附近的任何表面反射,類似于超聲波傳感器的工作方式,