一文深度了解接近傳感器的應(yīng)用場(chǎng)景
接近傳感器具有使用壽命長、工作可靠、重復(fù)定位精度高、無機(jī)械磨損、無火花、無噪音、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，我們先來了解一下，它所具備的一些主要功能：檢測(cè)電梯、升降設(shè)備的停止、起動(dòng)、通過位置；檢測(cè)車輛的位置，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，閥門的開或關(guān)位置；檢測(cè)氣缸或液壓缸內(nèi)的活塞移動(dòng)位置。金屬板沖剪的尺寸控制裝置；自動(dòng)選擇、鑒別金屬件長度；檢測(cè)自動(dòng)裝卸時(shí)堆物高度；檢測(cè)物品的長、寬、高和體積。檢測(cè)生產(chǎn)包裝線上有無產(chǎn)品包裝箱；檢測(cè)有無產(chǎn)品零件。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)。檢測(cè)生產(chǎn)線上流過的產(chǎn)品數(shù)；高速旋轉(zhuǎn)軸或盤的轉(zhuǎn)數(shù)計(jì)量；零部件計(jì)數(shù)。檢測(cè)瓶蓋有無；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。產(chǎn)品或零件的自動(dòng)計(jì)量；檢測(cè)計(jì)量器、儀表的指針范圍而控制數(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。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)周圍環(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，給公司帶來經(jīng)濟(jì)損失，給航空安全帶來隱患。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)交叉道口過往列車監(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)有列車經(jīng)過時(shí)，鐵軌兩端的接近傳感器能夠檢測(cè)到各自端車輪經(jīng)過時(shí)引起的變化。通過道口監(jiān)測(cè)微處理系統(tǒng)對(duì)各傳感器信號(hào)進(jìn)行分析，可以判斷車輛行駛的方向及穿越時(shí)的狀態(tài)(通過與否、是否停留)。最終，以線纜或者無線通信的方式，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)反過來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)包裝過程中，如巧克力金屬箔紙包裝，通過接近傳感器對(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。
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?？捎糜诟鞣N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、合的方式來夾取物體。因此，“鉗口”開合度的精確測(cè)量和控制，是直接影響夾取過程成功與否的關(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)手夾持器開度的大小，避免抓空或損壞物件。
汽車電子應(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)在汽車電子行業(yè)的可能應(yīng)用是無限的，例如：•汽車門禁控制：檢測(cè)手靠近門把，進(jìn)而啟動(dòng)開鎖程序•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/關(guān)閉車內(nèi)照明燈•通過檢測(cè)手掌在空中的簡(jiǎn)單動(dòng)作來打開/關(guān)閉設(shè)備針對(duì)各種不同的汽車電子應(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)示例是在汽車門禁系統(tǒng)中的應(yīng)用(見下圖)。檢測(cè)人手靠近的接近傳感器位于車門把手(1)內(nèi)。一旦檢測(cè)到有物體靠近，主控單元(2)通過低頻天線(3)發(fā)送一個(gè)喚醒信號(hào)；該信號(hào)激活汽車鑰匙發(fā)送器(4)。汽車鑰匙發(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，汽車門鎖就打開。接近檢測(cè)和ID識(shí)別的整個(gè)過程約幾分之一秒。這意味著當(dāng)手拉門把時(shí)，門鎖已經(jīng)打開了。相比于觸摸檢測(cè)，在汽車門禁系統(tǒng)中使用接近檢測(cè)的優(yōu)勢(shì)在于它能夠在識(shí)別車主的時(shí)間上搶先，其結(jié)果是拉門之前，門鎖就已經(jīng)處于打開狀態(tài)。
檢測(cè)空間手勢(shì)用于打開或關(guān)閉設(shè)備，也是汽車電子中常見應(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)來打開或關(guān)閉設(shè)備。下圖所示為使用這樣的系統(tǒng)來開/關(guān)汽車內(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。
接近開關(guān)傳感器在屏蔽門上的應(yīng)用為了安全，地鐵屏蔽門越來越多地被地鐵站臺(tái)所使用。接近開關(guān)傳感器將會(huì)大量投入屏蔽門的技術(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。目前屏蔽門系統(tǒng)用來檢測(cè)開門與關(guān)門的常用方案，一般是通過兩個(gè)接近開關(guān)來檢測(cè)門的開啟和關(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，未來不僅僅是地鐵門，在公交等其它屏蔽門上都會(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)我們用最常見的姿勢(shì)接起電話時(shí)，往往臉部會(huì)碰到觸摸屏幕上，無意中點(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)的光量來判斷周圍的明暗）與接近檢測(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)開其他功能了。
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