誘導式、静電容量式、超音波式、赤外線式？ これらは、今日、さまざまなアプリケーションに使用される近接センサーの一般的なタイプです。Andriod や iPhone の近接センシングから、距離測定、物体検出、Arduino に至るまで、さまざまなアプリケーションがあります。
このガイドでは、さまざまな近接センサーの種類、用途、および価格について説明し、あなたの決定を容易にするための推奨事項を示します。
近接センサーは物理的に接触せずに物の移動/存在を検出し、その取得した情報を電気信号にリレーするセンサーである。 また、日本工業規格（JIS）により、非接触で検出するすべてのセンサーの定義として、近接スイッチと定義されることもあります
- 複雑そうですね? 近接センサとは、簡単に言うと、物理的な接触なしに情報を検出、捕捉、中継するセンサのことです！
- 近接センサの特徴
- 近接センサの種類
- 誘導型近接センサー
- 近接センサの動作原理は？
- 一般的なアプリケーション:
- 誘導型近接センサの利点
- 誘導型近接センサーの欠点
- Seeedで提供する近接センサ
- Grove – 2チャンネル近接センサ（LDC1612）
- 静電容量式近接センサー
- 静電容量式近接センサの動作原理は?
- 一般的なアプリケーション:
- Touch アプリケーション
- Capacitive proximity sensors の欠点
- Seeedで提供する静電容量センサ
- Grove – Capacitive Moisture Sensor (Corrosion Resistant)
- Grove – Capacition Moisture Sensor (耐腐食)
- Grove – 12 Key Capacitive I2C Touch Sensor V2 (MPR121)
- 超音波近接センサー
- 超音波近接センサはどのように動作しますか。
- Common applications
- メリットは？ 超音波近接センサ
- 超音波近接センサの欠点
- Seeed
- Groveで提供する超音波センサー – Ultrasonic Sensor: HC-SR04
- IR 近接センサー
- 赤外線近接センサはどのように動作するのでしょうか？
- 共通アプリケーション
- IR近接センサの利点
- 赤外線近接センサーの欠点
- Seeedで提供される赤外線近接センサ
- Grove – 80cm赤外線近接センサ
- How to choose a suitable proximity sensor
- Honorable mentions
- 光電式近接センサー
- PSK-CM8JL65-CC5 赤外線距離測定センサー
- 磁気近接センサー
- まとめ
近接センサの特徴
近接センサがどんなものかをさらに理解するために、その特徴を見てみます。 従来の光学式／接触式センサと比較して、ユニークな点も見られますので、その特徴を紹介します。
非接触センシング
非接触近接センシングは、対象物に触れることなく検知することが可能です。
表面状態の影響を受けない
近接センサは、主に物理的な変化を検出するため、対象物の表面色の影響をほとんど受けません。
近接センサーは、Andriod や IOS デバイスなど、携帯電話にも適用できます。 これは、シンプルなIR技術で構成されており、使用状況に応じてディスプレイのオン/オフを切り替えます。 例えば、電話がかかってきたときにディスプレイをオフにし、頬の近くに置きながら誤って何かを起動することがないようにします！
長寿命
近接センサーは半導体出力を使用しているので、動作サイクルに依存する可動部品はありません。
高速応答性
接触が必要なスイッチと比較して、近接センサは高速応答を提供します。
近接センサの種類
近接センサとは何かを理解したところで、それぞれの用途と環境に適したさまざまなタイプをさらに掘り下げることにします。
準備はできましたか。 近接センサーのさまざまな種類の概要を説明します！
誘導型近接センサー
誘導型近接センサーは、金属製の物体のみを検出するために使用される非接触型センサーです。 誘導の法則を利用し、金属物が近づくと発振器でコイルを駆動します。
2つのバージョンがあり、4つの主要コンポーネントで構成されています：
バージョン：
- Unshielded: コイルから発生する電磁場が制限されないため、検出距離をより広く、より大きくすることができます
- Shielded:
構成要素：
- コイル、発振器、シュミットトリガ、出力スイッチング回路
近接センサの動作原理は？
- コイルに交流電流を流し、電磁検出磁界を発生させます
- 磁界中に金属物が近づくと渦電流が発生し、コイルのインダクタンスが変化します
- コイルのインダクタンスが変化すると、常に監視していた回路がセンサの出力スイッチを起動します
*注：誘導センサーはターゲットがない場合でも振動を続けているため。
一般的なアプリケーション:
- 工業用途
- 製品を数える生産自動機、製品の移動
- セキュリティ用途
- 金属物体、武器庫、地雷などの検出。
誘導型近接センサの利点
- 非接触型検出
- 環境適応性。
- 金属検出が可能
- 価格が安い
- 可動部品がない。 4000>
誘導型近接センサーの欠点
- 検出範囲が狭く、平均して最大80mmまで
- 金属物しか検出できない
- 外部条件によって性能が左右されることがある。
Seeedで提供する近接センサ
Grove – 2チャンネル近接センサ（LDC1612）
Seeedでは近接センサの性能と信頼性を最低限の費用と電力で実現している、この近接センサを提供しています。
近接センシングだけでなく、Arduino との互換性により、リモートセンシングのアプリケーションやその他の多くの可能性を広げます！
もっと知りたいですか？
静電容量式近接センサー
Capacitive proximity sensorsは、液体、粉末、粒状など、金属と非金属の両方の物体を検出する非接触型センサーです。 静電容量の変化を検出することで動作します。
誘導型センサと同様に、発振器、シュミットトリガ、出力スイッチング回路で構成されています。
- 発振器に接続された内部プレート
- 検出面として使用される外部プレート（センサ電極）
静電容量式近接センサの動作原理は?
- 静電容量式近接センサは静電界を発生させます
- 物体（導電性/非導電性）が検出エリアに近づくと、両方のプレートの静電容量が増加し、発振器の振幅が増加します
- その結果得られた振幅増加でセンサ出力スイッチをトリガします
※注。 静電容量式センサーは、ターゲット・オブジェクトが存在する場合にのみ発振します
一般的なアプリケーション:
- 工業用途
- 製品の数を数える生産自動機械、製品の移動
- 充填プロセス、パイプライン、インクなど。
- 流体レベル、組成。 静電容量式近接センサーの利点
- 非接触型検出
- 検出可能な素材が豊富
- 非貫通型物体検出
Touch アプリケーション
- 産業環境での使用に最適
- センサー感度を調整するポテンショメータを搭載しています。
- 可動部がないので長寿命
Capacitive proximity sensors の欠点
- 相対的に低いレンジ。 誘導型センサから増えますが
- 誘導型センサに比べて価格が高い
Seeedで提供する静電容量センサ
Grove – Capacitive Moisture Sensor (Corrosion Resistant)
静電容量近接センサで水分制御できることがわかったので、当然そのアプリケーション向けのセンサが必要でしょう！
Grove – Capacition Moisture Sensor (耐腐食)
静電容量センサの用途は？
そこで登場したのが、「The Grove – Capacitive Moisture Sensor (Corrosion Resistant)」です。 静電容量の変化を利用した土壌水分センサーなんです。 抵抗膜式センサーに比べ、耐食性に優れているだけでなく、幅広い用途に対応します！
もっと知りたい方はこちら。
Grove – 12 Key Capacitive I2C Touch Sensor V2 (MPR121)
静電容量方式の近接センサー以上のモジュールが必要ですか？ 私たちは、まさにそれを手に入れました!
Grove – 12 Key Capacitive I2C Touch Sensor V2 (MPR121) は、以下の特徴を持つ 3-in-1 モジュールです。 静電容量センシング、タッチセンシング、近接センシングの3つの機能を搭載しています。
その詳細については、こちらの製品ページをご覧ください！
超音波近接センサー
このリストの第三は超音波近接センサー、高周波超音波範囲の放射によって物体の存在を検出することです。 これは、電気エネルギーの変換によって行われます。 静電容量式センサと同様に、固体、液体、粒状、または粒状のオブジェクトを検出することができます。
Probably the easiest among all, it only comprises a ultrasonic transmitter and a ultrasonic receiver.
超音波近接センサはどのように動作しますか。
- 超音波トランスデューサが音波を発する
- 音波は対象物に跳ね返る
- 跳ね返った音波はセンサに戻る
- センサにかかる時間 音波の発信と受信にかかった時間から、距離や近さを判断する
Common applications
- 距離測定
- 風速と風速のための風速計 方向検知
- 生産工程の自動化
- 流体検知
- UAV（無人航空機）による物体監視
- ロボティクス
メリットは？ 超音波近接センサ
- 無接触検出
- 物体の色や透明度に影響されない
- 外部環境の影響を受けない。 信頼性の高いソリューション
- 過酷な条件下でも使用可能
- 暗い場所でも使用可能
- 低消費電流
超音波近接センサの欠点
- 高範囲が可能だが検出範囲が限定される
Seeed
Groveで提供する超音波センサー – Ultrasonic Sensor: HC-SR04
従来のHC-SR04超音波センサーよりも大きな利点で作られて、Grove -超音波センサーは、近接センサーのみならず、距離測定と超音波検出器のための完璧な超音波モジュールです！
もっと調べるために興味がありますか？
- 製品ページ
- 特徴やHC-SR04との比較などのブログ記事
IR 近接センサー
IR とは、赤外線の略で、赤外線ビームを放射して、物体の存在を検出することです。 音波の代わりに赤外線を発信しますが、超音波センサと似たような働きをします。
赤外線近接センサは、発光する赤外線LEDと、反射を検出する光検出器から構成されています。 また、信号処理回路を内蔵しており、PSD上の光学スポットを決定します。
赤外線近接センサはどのように動作するのでしょうか？
- 赤外線LEDエミッタから赤外線が放射されます
- 光束は物体に当たり、斜めに反射します
- 反射光は光検出器に到達します
- 光検出器のセンサーは反射物体の位置/距離を決定します
共通アプリケーション
- 距離計測
- アイテムカウンターです。 オブジェクトが放射光をカットすると1カウントされる
- 監視、防犯アラームなどのセキュリティシステム。
- 監視および制御アプリケーション
IR近接センサの利点
- 非接触検出
- 日中および夜間の使用に適用可能
- 視線を介した安全な通信
- 可能なのは 超音波式近接センサーとは異なり、柔らかい物体までの距離を測定可能
- 腐食や酸化の影響を受けない赤外線センサーの精度
赤外線近接センサーの欠点
- 環境条件や硬い物体に影響されることです。
- 通信のために送信機と受信機の間に視線が必要
- 長距離では性能が低下
Seeedで提供される赤外線近接センサ
Grove – 80cm赤外線近接センサ
SHARP GP2Y0A21に基づいていることです。 このIR近接センサーは、代替品以上の正確な距離測定を求める人にお勧めの人気商品です。
低消費電力の小さなパッケージに詰め込まれたこのIR近接センサーは、10cmから80cmの範囲で連続的に距離を読み取ることが可能です!
もっと詳しく知りたいですか?
- 製品ページ
- 特徴に関するブログ記事、Arduinoガイド
How to choose a suitable proximity sensor
さて、4つの中から適したものを選ぶために、近接センサーを選ぶ際に考慮すべき基準を提示しました。
ただし、いつものように、まずは「何のために使おうとしているのか」という目的を考える必要があります。
| 近接センサクリエリア | 選び方 | センサ適性 |
|---|---|---|
| オブジェクト要件 | 近接センサを使用しようとするオブジェクトを見てみましょう 以下の要素を考慮してみてください。 オブジェクトの色 オブジェクトの形状 オブジェクトの材質 |
複雑なオブジェクトの要件に最も適している。 赤外線近接センサー 複雑なオブジェクトの要件に適していない： 超音波近接センサー |
| センシングの環境 | オブジェクトを感知する環境 以下の要素を考慮する。 清浄度 温度 水分 |
過酷な環境に適していること。 静電容量方式（最も適している） 誘導方式 超音波方式 厳しい環境に適さない： 赤外線近接センサー |
| 検出範囲/距離 | 対象物がセンサー面の近くに置かれるかどうかを見てください 下記の要素を検討してみてください。 Distance between object placed and sensor (Far or Close) |
Suppited for close range sensing: Inductive and Capacitive proximity sensors Usptrasonic and IR proximity sensors |
An addition factor that is the electrical system who’re integrating the proximity sensor with… (注目に値する追加要素)は近接センサーを統合することです。 電気負荷（NPN/PNP）または電圧供給（AC/DC）であれ、センサーは実行中のシステム制御で機能しなければなりません。
Honorable mentions
さて、近接センサーを考慮する基準を網羅しましたが、ここでは、まだ見ておく価値があるいくつかの佳作をリストします
光電式近接センサー
光電式近接センサーは、ハイエンドの光電技術を使用したもので、それはあらゆる種類のオブジェクトを検出することができる光ビームを放出する!
反射型、透過型、回帰反射型の3つのモデルがあります。 それぞれ発光方式が異なるが、いずれも距離検知の性能は高い。
このような近接センシング技術に興味があるなら、小型パッケージに統合されたこのセンサーをチェックしてみてください：
PSK-CM8JL65-CC5 赤外線距離測定センサー
磁気近接センサー
磁気近接センサーは、大きな検出範囲を通じて磁気物体を検知するために用いられる接近型デバイスです。 典型的なものは、ガラスと金属のブレードを組み込み、素早く磁化することができます！
単に磁石を感知するだけですが、低コストで長距離、そして小さなサイズであることが素晴らしいのです。
Grove – 12 ビット磁気ロータリー位置センサー/エンコーダ (AS5600)
A5600 に基づくこの磁気ロータリー位置センサーは、非接触型近接センサーとしてのニーズだけでなく、通常のエンコーダと比べて大きな利点も備えています。
この磁気ロータリ・ポジション・センサは、非接触型近接センサーのニーズに対応できるだけでなく、通常のエンコーダーと比較して大きな利点があります。
LiDAR
近接センサー
LiDar (Light Detection and Ranging) は、高速更新レートで優れた最大検出範囲を提供するハイエンドのセンシング・テクノロジです。 また、「FUJIFILM X-Link」は、「FUJIFILM X-Link」と「FUJIFILM X-Link」を組み合わせたものです。
Fear not though, here at Seeed, we offer a mini LiDAR proximity sensor that’s very much affordable!
Infrested to find out more about it? 製品ページへ移動できます!
まとめ
まとめると、近接センサーとその推奨用途を比較すると、以下のようになります。
for proximity sensor Arduino compatibility, 近接センサーの種類ごとに網羅されたSeeedの推奨製品を検討することができますよ。 これで自作しようとする時間も短縮できます！
- 誘導型センサーのおすすめです。
- Grove – 2チャンネル近接センサ (LDC1612)
- 静電容量式センサのススメ。
- Grove – Capacitive Moisture Sensor (Corrosion Resistant)
- Grove – 12 Key Capacitive I2C Touch Sensor V2 (MPR121)
- Ultasonic sensor recommendations:
- Grove – 超音波センサー
- IRセンサー推奨：
- Grove – 80cm赤外線近接センサー
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