【導(dǎo)讀】接近傳感器具有使用壽命長(zhǎng)、工作可靠、重復(fù)定位精度高、無(wú)機(jī)械磨損、無(wú)火花、無(wú)噪音、抗振能力強(qiáng)等特點(diǎn)。在自動(dòng)控制系統(tǒng)中可作為限位、計(jì)數(shù)、定位控制和自動(dòng)保護(hù)環(huán)節(jié)。 被廣泛地應(yīng)用于機(jī)床、冶金、化工、輕紡和印刷等行業(yè)。
在講述接近傳感器的應(yīng)用之前，我們先來(lái)了解一下，它所具備的一些主要功能：
1、檢驗(yàn)距離
檢測(cè)電梯、升降設(shè)備的停止、起動(dòng)、通過(guò)位置；檢測(cè)車(chē)輛的位置，防止兩物體相撞檢測(cè)；檢測(cè)工作機(jī)械的設(shè)定位置，移動(dòng)機(jī)器或部件的極限位置；檢測(cè)回轉(zhuǎn)體的停止位置，閥門(mén)的開(kāi)或關(guān)位置；檢測(cè)氣缸或液壓缸內(nèi)的活塞移動(dòng)位置。
2、尺寸控制
金屬板沖剪的尺寸控制裝置；自動(dòng)選擇、鑒別金屬件長(zhǎng)度；檢測(cè)自動(dòng)裝卸時(shí)堆物高度；檢測(cè)物品的長(zhǎng)、寬、高和體積。
3、檢測(cè)物體存在有否
檢測(cè)生產(chǎn)包裝線上有無(wú)產(chǎn)品包裝箱；檢測(cè)有無(wú)產(chǎn)品零件。
4、轉(zhuǎn)速與速度控制
控制傳送帶的速度；控制旋轉(zhuǎn)機(jī)械的轉(zhuǎn)速；與各種脈沖發(fā)生器一起控制轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)數(shù)。
5、計(jì)數(shù)及控制
檢測(cè)生產(chǎn)線上流過(guò)的產(chǎn)品數(shù)；高速旋轉(zhuǎn)軸或盤(pán)的轉(zhuǎn)數(shù)計(jì)量；零部件計(jì)數(shù)。
6、檢測(cè)異常
檢測(cè)瓶蓋有無(wú)；產(chǎn)品合格與不合格判斷；檢測(cè)包裝盒內(nèi)的金屬制品缺乏與否；區(qū)分金屬與非金屬零件；產(chǎn)品有無(wú)標(biāo)牌檢測(cè)；起重機(jī)危險(xiǎn)區(qū)報(bào)警；安全扶梯自動(dòng)啟停。
7、計(jì)量控制
產(chǎn)品或零件的自動(dòng)計(jì)量；檢測(cè)計(jì)量器、儀表的指針?lè)秶刂茢?shù)或流量；檢測(cè)浮標(biāo)控制測(cè)面高度，流量；檢測(cè)不銹鋼桶中的鐵浮標(biāo)；儀表量程上限或下限的控制；流量控制，水平面控制。
8、識(shí)別對(duì)象
根據(jù)載體上的碼識(shí)別是與非。
9、信息傳送
ASI（總線）連接設(shè)備上各個(gè)位置上的傳感器在生產(chǎn)線（50－100米）中的數(shù)據(jù)往返傳送等。
目前，接近傳感器在航空航天、工業(yè)生產(chǎn)、交通運(yùn)輸、消費(fèi)電子等各行各業(yè)的領(lǐng)域中都有廣泛的應(yīng)用，下面介紹幾種典型的應(yīng)用場(chǎng)景，以便能為你在接近傳感器的應(yīng)用設(shè)計(jì)中打開(kāi)一些思路。
人體接近傳感器在ATM取款機(jī)監(jiān)控中的應(yīng)用
人體接近傳感器是一種用于檢測(cè)人體接近的控制器件， 可準(zhǔn)確探知附近人物的靠近，是目前作為報(bào)警和狀態(tài)檢測(cè)的最佳選擇。它的傳感部分對(duì)附近人物移動(dòng)有很高的檢測(cè)靈敏度，且對(duì)周?chē)h(huán)境的聲音信號(hào)抑制，具有很強(qiáng)的抗干擾能力。內(nèi)部采用微電路芯片作程控處理，具有較高探測(cè)靈敏度和觸發(fā)可靠性，探測(cè)與控制兩部分合二為一，守候功耗低，開(kāi)關(guān)信號(hào)輸出，直接觸發(fā)報(bào)警錄像。
由于對(duì)人體感應(yīng)的靈敏度是連續(xù)可調(diào)的，這使得人體接近傳感器可以適用于很多不同的場(chǎng)合。在安全防盜方面，如資料檔案、財(cái)會(huì)、金融、博物館、金庫(kù)等重地，通常都裝有由各種接近傳感器組成的防盜裝置。
接近傳感器在飛機(jī)起落架系統(tǒng)中的應(yīng)用
航空動(dòng)力裝置、起落架系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)是航空公司上報(bào)的航空器使用困難報(bào)告數(shù)據(jù)中位列前三的系統(tǒng)。其中，起落架系統(tǒng)故障易造成飛機(jī)返航、備降等不正常事件，給公司帶來(lái)經(jīng)濟(jì)損失，給航空安全帶來(lái)隱患。
在一般的空客飛機(jī)起落架控制系統(tǒng)中，通常采用的是數(shù)字電傳控制系統(tǒng)。其基本原理便是將傳感器信號(hào)送給控制盒（控制計(jì)算機(jī)），經(jīng)過(guò)綜合運(yùn)算比較后發(fā)出指令給執(zhí)行機(jī)構(gòu)，控制環(huán)節(jié)為余度控制。
現(xiàn)代民用飛機(jī)起落架收放包括正常收放和應(yīng)急釋放兩套系統(tǒng)。起落架控制系統(tǒng)在操縱方式上使用電傳操縱，且與其他系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)交聯(lián)，廣泛采用感應(yīng)式接近傳感器用于檢測(cè)起落架的位置。
每個(gè)起落架起主要作用的傳感器有兩個(gè)，即收上鎖傳感器和放下鎖傳感器，分別用于收上和放下鎖好時(shí)接通傳輸位置信號(hào)。該類型傳感器為磁阻型接近傳感器，主要由兩部分組成：傳感器主體和傳感器激勵(lì)片。
傳感器主體將電能轉(zhuǎn)換成磁場(chǎng)，激勵(lì)片主要起到增大導(dǎo)磁率的作用。當(dāng)起落架與激勵(lì)片接近到一定距離時(shí)導(dǎo)磁率增加，傳感器發(fā)出信號(hào)警告組件指示起落架位置。它們之間的距離直接影響到指示的準(zhǔn)確程度，一般調(diào)節(jié)要求也比較嚴(yán)格。此外，不同機(jī)型略有差別，調(diào)節(jié)時(shí)還需參看該機(jī)型的AMM手冊(cè)。
用感應(yīng)式接近傳感器檢測(cè)起落架的位置，提高了傳感器壽命。此外，通過(guò)控制計(jì)算機(jī)方便地實(shí)現(xiàn)了與航空電子系統(tǒng)的信息傳輸與信息共享。
接近傳感器在鐵軌道口監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用
在所有的鐵路事故中，列車(chē)相撞占到很大一部分，且常常后果嚴(yán)重。利用接近傳感器對(duì)交叉道口過(guò)往列車(chē)監(jiān)測(cè)，成為提高鐵路安全性措施中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。
在實(shí)際應(yīng)用中利用接近傳感器非接觸式位置測(cè)量的特點(diǎn)，可以將它們分別對(duì)稱地安裝在交叉口鐵軌的兩端。當(dāng)有列車(chē)經(jīng)過(guò)時(shí)，鐵軌兩端的接近傳感器能夠檢測(cè)到各自端車(chē)輪經(jīng)過(guò)時(shí)引起的變化。通過(guò)道口監(jiān)測(cè)微處理系統(tǒng)對(duì)各傳感器信號(hào)進(jìn)行分析，可以判斷車(chē)輛行駛的方向及穿越時(shí)的狀態(tài)（通過(guò)與否、是否停留）。最終，以線纜或者無(wú)線通信的方式，將信息發(fā)送到交管控制中心，以便對(duì)列車(chē)進(jìn)行調(diào)運(yùn)。
接近傳感器在自動(dòng)包裝機(jī)械中的應(yīng)用
機(jī)械化生產(chǎn)制造催生了對(duì)自動(dòng)包裝技術(shù)的需求，人工包裝的方式已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足批量生產(chǎn)作業(yè)。自動(dòng)包裝機(jī)械能夠在控制系統(tǒng)的引導(dǎo)下完成一系列物品的包裝工藝流程，提高了產(chǎn)品包裝效率，降低了包裝成本，但仍然免不了會(huì)出現(xiàn)紕漏。為此，自動(dòng)包裝檢測(cè)成為保證包裝質(zhì)量的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。其中對(duì)于包裝過(guò)程中含鐵磁類物質(zhì)的情況，利用接近傳感器進(jìn)行非接觸檢測(cè)是常采用的一種方式。
接近傳感器內(nèi)部的能產(chǎn)生交變磁場(chǎng)的線圈，當(dāng)被檢測(cè)鐵磁物處于該環(huán)境下時(shí)，便會(huì)因電磁感應(yīng)原理作用而在內(nèi)部形成渦電流。當(dāng)渦電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)足夠大時(shí)便會(huì)反過(guò)來(lái)改變接近傳感器原有電路參數(shù)，從而產(chǎn)生信號(hào)輸出。因此，利用接近傳感器能識(shí)別附近一定范圍是否存在含磁性或者易磁化的物質(zhì)。在一些自動(dòng)包裝過(guò)程中，如巧克力金屬箔紙包裝，通過(guò)接近傳感器對(duì)磁性物質(zhì)存在性的檢測(cè)，可以判斷是否出現(xiàn)包裝錯(cuò)誤或工序遺漏的不合格產(chǎn)品，進(jìn)而提高包裝質(zhì)量。
接近傳感器在機(jī)器人手夾持器中的應(yīng)用
機(jī)器人手夾持器是一種具有多個(gè)自由度，可靈巧抓取物體的機(jī)械結(jié)構(gòu)部件。可用于各種工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)、裝配和操作中， 可在高風(fēng)險(xiǎn)環(huán)境下執(zhí)行信息探測(cè)、物品收集和偵查、排爆等任務(wù)。機(jī)器人手夾持器一般多采用鉗形結(jié)構(gòu)，以開(kāi)、合的方式來(lái)夾取物體。因此，“鉗口”開(kāi)合度的精確測(cè)量和控制，是直接影響夾取過(guò)程成功與否的關(guān)鍵性因素。
由于接近傳感器能夠感應(yīng)距離和位置的變化，所以，也是機(jī)器人手夾持器中，測(cè)量開(kāi)合情況的常用傳感器件，它利用磁場(chǎng)的變化與被測(cè)金屬部件的相對(duì)位置關(guān)系來(lái)進(jìn)行測(cè)量。通常傳感器被安裝在夾持器的其中一個(gè)夾鉗上，在夾取物體時(shí)，接近傳感器能夠通過(guò)感應(yīng)磁場(chǎng)的大小變化而判斷兩者（夾鉗）距離的遠(yuǎn)近。從而可與設(shè)定值進(jìn)行比較，調(diào)節(jié)手夾持器開(kāi)度的大小，避免抓空或損壞物件。
電容式接近傳感器在汽車(chē)電子中的應(yīng)用
汽車(chē)電子應(yīng)用領(lǐng)域?qū)咏鼨z測(cè)傳感器的需求一直在穩(wěn)步攀升，接近檢測(cè)在汽車(chē)電子行業(yè)的可能應(yīng)用是無(wú)限的，例如：
- 汽車(chē)門(mén)禁控制：檢測(cè)手靠近門(mén)把，進(jìn)而啟動(dòng)開(kāi)鎖程序
- 當(dāng)手掌靠近屏幕表面時(shí)，就能照亮和喚醒觸摸屏
- 在手掌靠近傳感器時(shí)，就能打開(kāi)／關(guān)閉車(chē)內(nèi)照明燈
- 通過(guò)檢測(cè)手掌在空中的簡(jiǎn)單動(dòng)作來(lái)打開(kāi)／關(guān)閉設(shè)備
- 在停車(chē)過(guò)程中檢測(cè)汽車(chē)周?chē)拇笳系K物
針對(duì)各種不同的汽車(chē)電子應(yīng)用需求，有多種接近檢測(cè)方法，如電容感測(cè)、紅外、超聲波、光學(xué)等。對(duì)從5mm到300mm范圍的接近檢測(cè)，電容式感測(cè)技術(shù)相對(duì)其它技術(shù)而言有許多優(yōu)勢(shì)：出色的可靠性、簡(jiǎn)單的機(jī)械設(shè)計(jì)、低功耗和低成本。
電容式接近檢測(cè)的一個(gè)示例是在汽車(chē)門(mén)禁系統(tǒng)中的應(yīng)用（見(jiàn)下圖）。檢測(cè)人手靠近的接近傳感器位于車(chē)門(mén)把手（1）內(nèi)。一旦檢測(cè)到有物體靠近，主控單元（2）通過(guò)低頻天線（3）發(fā)送一個(gè)喚醒信號(hào)；該信號(hào)激活汽車(chē)鑰匙發(fā)送器（4）。汽車(chē)鑰匙發(fā)送器于是與RFID接收器（5）交換信息；如果編碼信息與主控單元（2）匹配，汽車(chē)門(mén)鎖就打開(kāi)。接近檢測(cè)和ID識(shí)別的整個(gè)過(guò)程約幾分之一秒。這意味著當(dāng)手拉門(mén)把時(shí)，門(mén)鎖已經(jīng)打開(kāi)了。
相比于觸摸檢測(cè)，在汽車(chē)門(mén)禁系統(tǒng)中使用接近檢測(cè)的優(yōu)勢(shì)在于它能夠在識(shí)別車(chē)主的時(shí)間上搶先，其結(jié)果是拉門(mén)之前，門(mén)鎖就已經(jīng)處于打開(kāi)狀態(tài)。
檢測(cè)空間手勢(shì)用于打開(kāi)或關(guān)閉設(shè)備，也是汽車(chē)電子中常見(jiàn)應(yīng)用。同時(shí)使用兩個(gè)或多個(gè)電容式接近傳感器，就可以通過(guò)檢測(cè)手掌在空中的簡(jiǎn)單動(dòng)作（如在被檢設(shè)備前揮手）來(lái)打開(kāi)或關(guān)閉設(shè)備。下圖所示為使用這樣的系統(tǒng)來(lái)開(kāi)／關(guān)汽車(chē)內(nèi)照明的簡(jiǎn)單例子。對(duì)著燈向某一個(gè)方向揮手是打開(kāi)燈，向反方向揮手則是關(guān)燈。該系統(tǒng)能夠分析接近傳感器的信號(hào)，確定手勢(shì)指示開(kāi)燈，還是關(guān)燈。
在電燈內(nèi)設(shè)計(jì)傳感電極有許多不同的方法，從使用細(xì)銅線到采用可直接附著在塑料上的導(dǎo)電聚合物都有。
接近開(kāi)關(guān)傳感器在屏蔽門(mén)上的應(yīng)用
為了安全，地鐵屏蔽門(mén)越來(lái)越多地被地鐵站臺(tái)所使用。接近開(kāi)關(guān)傳感器將會(huì)大量投入屏蔽門(mén)的技術(shù)應(yīng)用中，地鐵事故將會(huì)在傳感器的應(yīng)用中降到最低。
目前屏蔽門(mén)系統(tǒng)用來(lái)檢測(cè)開(kāi)門(mén)與關(guān)門(mén)的常用方案，一般是通過(guò)兩個(gè)接近開(kāi)關(guān)來(lái)檢測(cè)門(mén)的開(kāi)啟和關(guān)閉。由于接近傳感器能以非接觸方式進(jìn)行檢測(cè)，所以不會(huì)磨損和損傷檢測(cè)對(duì)象物。這也是它適合在地鐵上安裝的一個(gè)主要原因，隨著接近傳感器性能進(jìn)一步提高，它將應(yīng)用于更多的場(chǎng)合，未來(lái)不僅僅是地鐵門(mén)，在公交等其它屏蔽門(mén)上都會(huì)有廣泛的應(yīng)用。
接近傳感器在觸摸屏手機(jī)中的應(yīng)用
接近傳感器運(yùn)用MEMS技術(shù)，在智能手機(jī)中得到了普及。
觸摸屏手機(jī)流行之初，用戶們就發(fā)現(xiàn)了觸摸屏的一個(gè)缺陷：當(dāng)我們用最常見(jiàn)的姿勢(shì)接起電話時(shí)，往往臉部會(huì)碰到觸摸屏幕上，無(wú)意中點(diǎn)擊到了掛機(jī)鍵或者免提鍵，造成不必要的尷尬。于是，手機(jī)廠商利用MEMS技術(shù)，將MEMS接近傳感器設(shè)計(jì)進(jìn)了觸摸屏手機(jī)，在接電話的時(shí)候自動(dòng)鎖屏，避免誤觸發(fā)。另外，鎖屏的同時(shí)還可以關(guān)掉背光，可以有效節(jié)能，延長(zhǎng)待機(jī)時(shí)間。
智能手機(jī)就是運(yùn)用了MEMS環(huán)境光感器和接近傳感器：即環(huán)境光檢測(cè)（根據(jù)傳感器的照度用受光部檢測(cè)的光量來(lái)判斷周?chē)拿靼担┡c接近檢測(cè)（從具備傳感器的發(fā)光源放射的光線照射到測(cè)量對(duì)象上，根據(jù)反射到傳感器的接近用受光部的光量來(lái)判斷距離測(cè)量對(duì)象的遠(yuǎn)近）。
環(huán)境光傳感器可以優(yōu)化調(diào)節(jié)LED背景燈的照明，這樣不管是在昏暗的電影院還是光照充足的室外，在任何環(huán)境下我們的手機(jī)都能自我調(diào)節(jié)到適合的亮度。接近傳感器可以在接聽(tīng)電話的時(shí)候關(guān)掉觸屏，這樣我們就不會(huì)觸到屏幕上的按鍵導(dǎo)致突然掛斷電話或者點(diǎn)開(kāi)其他功能了。
結(jié)語(yǔ)：
新技術(shù)的創(chuàng)新改變了接近傳感器，在普遍應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化控制的接近傳感器，如今更在智能化、小型化、集成化的技術(shù)升級(jí)中應(yīng)用于更廣闊的領(lǐng)域。
推薦閱讀：
