Free Press

Induktiv, kapacitiv, ultraljud, IR? Detta är de vanligaste typerna av närhetssensorer som används idag för olika tillämpningar, allt från Andriod- och iPhone-närhetssensorer till avståndsmätning och föremålsdetektering med Arduino. Därför är det mycket viktigt att välja en som är lätt att ansluta, exakt och tillförlitlig för att uppfylla dina avsedda användningsområden.

I den här guiden kommer jag att täcka de olika typerna av närhetssensorer, dess användningsområden och pris, med rekommendationer för att göra ditt beslut enklare!

Den här guiden kommer att täcka följande komponenter:

• Vad är närhetssensorer?
• Typer av närhetssensorer
• Hur man väljer en närhetssensor
• Honorabla omnämnanden
• Närhetssensorerna jämförs (Sammanfattning)

Närhetssensorer är sensorer som upptäcker rörelser/närvaro av objekt utan fysisk kontakt och vidarebefordrar den informationen som fångas upp till en elektrisk signal. Den kan också definieras som en närvarokontakt, en definition som ges av Japanese Industrial Standards (JIS) för alla kontaktlösa sensorer

• Låter det komplicerat? Närhetssensor betyder helt enkelt; En sensor som upptäcker, fångar och vidarebefordrar information utan fysisk kontakt!

Närhetssensorfunktioner

För att ytterligare förstå vad närhetssensor handlar om ska vi ta en titt på dess funktioner. Nedan följer dess funktioner, med några unika sett jämfört med traditionella optiska/kontaktsensorer:

Kontaktlös avkänning

Kontaktlös närhetssensor gör det möjligt att detektera utan att röra vid objektet, vilket säkerställer att objektet förblir välkonditionerat

Oppmärksammat av ytförhållanden

Närhetssensorer är nästan opåverkade av ytfärger på objekt eftersom de huvudsakligen upptäcker fysiska förändringar

Lämplighet för ett brett spektrum av tillämpningar

Närhetssensorer lämpar sig för fuktiga förhållanden och användning i ett brett temperaturintervall, till skillnad från traditionell optisk detektering.

Närhetssensorer kan också användas i telefoner, oavsett om det rör sig om Andriod- eller IOS-enheter. Den består av enkel IR-teknik som slår på och stänger av displayen beroende på hur du använder den. Den stänger till exempel av skärmen när ett telefonsamtal pågår så att du inte av misstag skulle aktivera något när du placerar det nära kinderna!

Längre livslängd

Då en närhetssensor använder sig av halvledarutgångar finns det inga rörliga delar som är beroende av driftscykeln. Därför tenderar dess livslängd att vara längre jämfört med traditionella sensorer!

Hög svarsfrekvens

Jämfört med switchar där kontakt krävs för avkänning, erbjuder närhetssensorer en högre svarsfrekvens.

Typer av närhetssensorer

När vi nu har förstått vad närhetssensorer är ska vi dyka vidare in i de olika typerna; var och en är väl lämpad för sina specifika applikationer och miljöer.

Är du redo? Här är en genomgång av de olika typerna av närhetssensorer!

Induktiva närhetssensorer

Induktiva närhetssensorer är kontaktlösa sensorer som endast används för att upptäcka metallföremål. Den bygger på induktionslagen och driver en spole med en oscillator när ett metallföremål närmar sig den.

Den har två versioner och består av 4 huvudkomponenter:

Versioner:

• Oavskärmad: Elektromagnetiskt fält som genereras av spolen är obegränsat, vilket möjliggör bredare och större avkänningsavstånd
• Avskärmad: Komponenter:
  • Den består av 4 huvudkomponenter som syns på bilden; spole, oscillator, Schmitt-trigger och utgångskopplingskrets

  Hur fungerar induktiv närhetssensor?

  1. En växelström matas till spolen, vilket genererar ett elektromagnetiskt detekteringsfält
  2. När ett metallföremål närmar sig magnetfältet byggs virvelströmmar upp, vilket resulterar i förändringar i spolens induktans
  3. När spolens induktans förändras kommer kretsen som kontinuerligt övervakat att trigga sensorns utgångsbrytare

  *Anm.: Även när det inte finns något mål, fortsätter induktiva sensorer att oscillera. Strömbrytaren utlöses endast när ett objekt är närvarande.

  Gemensamma tillämpningar:

  • Industriell användning
    • Produktionsautomatiseringsmaskiner som räknar produkter, produktöverföringar
  • Säkerhetsanvändning
    • Detektering av metallföremål, vapengömmor, landminor osv.

  Fördelar med induktiva närhetssensorer

  • Kontaktlös detektion
  • Miljöanpassningsbarhet; Resistent mot vanliga förhållanden som förekommer i industriområden, t.ex. damm och smuts
  • Förmåga och mångsidighet när det gäller avkänning av metall
  • Senbart billigt när det gäller pris
  • Inga rörliga delar, vilket garanterar en längre livslängd

  Nackdelar med induktiva närhetssensorer

  • Missvisande detekteringsområde, med ett genomsnittligt maxområde på upp till 80 mm
  • Kan endast detektera metallföremål
  • Prestationen kan påverkas av yttre förhållanden; extrema temperaturer,
    skärvätskor eller kemikalier

  Induktiva sensorer som erbjuds på Seeed

  Grove – 2-kanals induktiv sensor (LDC1612)

  

  Här på Seeed erbjuder vi denna induktiva sensor, där den gör det möjligt att realisera prestandafördelarna och tillförlitligheten av induktiv avkänning med minimal kostnad och energi.

  Den expanderar bortom bara närhetsavkänning och är Arduino-kompatibel med möjlighet till fjärravkänningstillämpningar och många andra möjligheter!

  Intresserad av att ta reda på mer? Du kan gå till vår produktsida för mer information!

  Kapacitiva närhetssensorer

  

  Kapacitiva närhetssensorer är kontaktlösa sensorer som upptäcker både metalliska och icke-metalliska föremål, inklusive vätska, pulver och granulat. Den fungerar genom att detektera en förändring i kapacitansen.

  Som induktiva sensorer består den av en oscillator, Schmitt-trigger och en utgångskopplingskrets. Den enda skillnaden är att den består av 2 laddningsplattor (1 intern, 1 extern) för kapacitering:

  • Intern platta ansluten till oscillatorn
  • Extern platta (sensorelektroder) som används som avkänningsyta

  Hur fungerar kapacitiva närhetssensorer?

  1. Kapacitiv närhetssensor producerar ett elektrostatiskt fält
  2. När ett föremål (ledande/icke-ledande) närmar sig avkänningsområdet ökar kapacitansen hos båda plattorna, vilket resulterar i en amplitudförstärkning av oscillatorn
  3. Den resulterade amplitudförstärkningen utlöser sensorns utgångsbrytare

  *Notera: Kapacitiva sensorer oscillerar endast när målobjektet är närvarande

  Gemensamma tillämpningar:

  • Industriell användning
    • Produktionsautomationsmaskiner som räknar produkter, produktöverföringar
    • Påfyllningsprocesser, rörledningar, bläck osv.
    • Flödesnivå, sammansättning, och tryck
  • Fuktighetskontroll
  • Non-invasiv innehållsdetektering
  • Touch-applikationer

  Fördelar med kapacitiva närhetssensorer

  • Kontaktlös detektering
  • En stor mängd material som kan detekteras
  • Förmåga att upptäcka föremål genom icke-metalliska väggar med sitt breda känslighetsband
  • Väl lämpad att användas i en industriell miljö
  • Innehåller potentiometer som gör det möjligt för användare att justera sensorkänsligheten, så att endast önskade föremål registreras
  • Ingen rörliga delar, vilket garanterar en längre livslängd

  Nackdelar med kapacitiva närhetssensorer

  • Relativt lågt intervall, dock inkrementell ökning från induktiva sensorer
  • Högre pris jämfört med induktiva sensorer

  Kapacitiva sensorer som erbjuds hos Seeed

  Grove – Kapacitiv fuktgivare (korrosionsbeständig)

  

  När vi nu har förstått att kapacitiva närhetssensorer klarar av fuktkontroll, behöver vi förstås en sensor för dess applikationer!

  Det är här som The Grove – Capacitive Moisture Sensor (Corrosion Resistant) kommer in i bilden. Det är en markfuktighetssensor som bygger på kapacitetsförändringar. Jämfört med resistiva sensorer är den inte bara korrosionsbeständig, utan erbjuder också ett brett spektrum av tillämpningar!

  Intresserad av att ta reda på mer? Gå till vår produktsida här!

  Grove – 12 Key Capacitive I2C Touch Sensor V2 (MPR121)

  

  Behöver du en modul som gör mer än bara kapacitiv närhetssensor? Vi har just det!

  Grove – 12 Key Capacitive I2C Touch Sensor V2 (MPR121) är en 3-i-1-modul med följande funktioner: Kapacitansavkänning, beröringsavkänning och närhetsavkänning.

  För att få mer information om den kan du gå till vår produktsida här!

  Ultrasonic Proximity Sensors

  

  Tredje på den här listan är ultraljuds närhetssensorer, som upptäcker närvaron av objekt genom att avge högfrekvent ultraljudsområde. Den gör det genom omvandling av elektrisk energi. På samma sätt som kapacitiva sensorer kan den detektera objekt i fast, flytande, granulärt eller kornigt material också.

  Den är förmodligen den enklaste av alla och består endast av en ultraljudssändare och en ultraljudsmottagare.

  Hur fungerar ultraljuds närhetssensor?

  1. Sonavledaren avger ljudvågor
  2. Sonvågorna studsar mot objektet
  3. Vågen som studsat tillbaka skickas sedan tillbaka till sensorn
  4. Tiden som den att sända ut och ta emot ljudvågorna används sedan för att bestämma avstånd/ närhet

  Gemensamma tillämpningar

  • Avståndsmätning
  • Anemometrar för vindhastighet och vindstyrka
  • riktning
  • Automation av produktionsprocesser
  • Detektering av vätskor
  • Obemannade luftfarkoster (UAV) för övervakning av objekt
  • Robotik

  Fördelar av ultraljudssensorer

  • Kontaktlös detektering
  • Inte påverkas av objektets färg och transparens
  • Inte påverkas av yttre miljöförhållanden, pålitlig lösning
    • Fungerar bra på platser med extrema förhållanden
    • Förmåga att användas i mörka miljöer
  • Låg strömförbrukning

  Nackdelar med ultraljudssensorer

  • Begränsat detekteringsområde, även om det kan ha större räckvidd som jämfört med induktiva och kapacitiva sensorer
  • Fungerar inte i vakuum eftersom ultraljudssensorer fungerar via ljudvågor
  • Kan inte mäta avståndet till mjuka föremål eller föremål med extrema texturer

  Ultraljudssensorer som erbjuds hos Seeed

  Grove – Ultraljudssensor: Förbättrad version av HC-SR04

  

  Grove – Ultrasonic Sensor är tillverkad med betydande fördelar jämfört med den traditionella HC-SR04 ultraljudssensorn och är den perfekta ultraljudsmodulen, inte bara för närvarodetektering utan även för avståndsmätning och ultraljudsdetektor!

  Intresserad av att få veta mer? Du kan kolla in följande resurser:

  • Produktsidan
  • Bloggpost om dess egenskaper, jämförelser med HC -SR04

  IR-närhetssensor

  IR, som är en förkortning för infraröd, upptäcker närvaron av ett objekt genom att sända ut en stråle av infrarött ljus. Den fungerar på samma sätt som ultraljudssensorer, men i stället för att använda ljudvågor sänds IR.

  Infraröda närhetssensorer består av en IR-lysdiod som sänder ut och en ljusdetektor för att upptäcka reflektion. Den har en inbyggd signalbehandlingskrets som bestämmer en optisk punkt på PSD:n.

  Hur fungerar IR-närhetssensorer?

  1. Infrarött ljus sänds ut från IR LED-sändaren
  2. Ljusstrålen träffar objektet och reflekteras tillbaka i en vinkel
  3. Det reflekterade ljuset når ljusdetektorn
  4. Sensorn i ljusdetektorn bestämmer positionen/avståndet till det reflekterande objektet

  Gemensamma tillämpningar

  • Distansmätning
  • Artikelräknare; När objektet skär av det strålande ljuset räknas det som en
  • Säkerhetssystem såsom övervakning, inbrottslarm osv.
  • Övervaknings- och kontrolltillämpningar

  Fördelar med IR-närhetssensorer

  • Kontaktlös detektering
  • Användbart för dag- och nattanvändning
  • Säker kommunikation genom en siktlinje
  • Förmåga till. mäta avståndet till mjuka föremål till skillnad från närhetssensorer med ultraljud
  • Närheten hos den infraröda sensorn påverkas inte av korrosion eller oxidation

  Nackdelar med IR-närhetssensorer

  • Påverkas av miljöförhållanden och hårda föremål, vilket innebär att de inte kan användas genom väggar eller dörrar
  • Kräver siktlinje mellan sändare och mottagare för kommunikation
  • Prestanda sjunker över längre avstånd

  Infraröd närhetssensor som erbjuds av Seeed

  Grove – 80cm infraröd närhetssensor

  

  Baserad på SHARP GP2Y0A21, är den här IR-närhetssensorn ett populärt val som jag rekommenderar för alla som letar efter noggrann avståndsmätning bortom dina alternativ.

  Packad i ett litet paket med låg strömförbrukning tillåter denna IR-närhetssensor kontinuerlig avståndsavläsning med ett intervall på 10cm till 80cm!

  Intresserad av att ta reda på mer? Du kan kolla in följande resurser:

  • Produktsidan
  • Bloggpost om dess funktioner, Arduino guide

  Hur man väljer en lämplig närhetssensor

  Nu för att hjälpa dig att välja en lämplig av de fyra, har jag gett dig kriterier som du bör tänka på när du gör ett val av närhetssensor.

  Som alltid måste du dock först tänka på ditt tänkta syfte; vad försöker du använda den till i första hand.

  Närhetssensor Crieria	Hur man väljer	Sensorns lämplighet
  Objektets krav	Se på objektet du planerar att använda en närhetssensor på Tänk på följande faktorer: Objektets färg Objektets form Objektets material	Mest lämpat för komplexa objektkrav: IR-närhetssensor Inte lämplig för komplexa krav på objekt: Ultrasonisk närhetssensor
  Miljö för avkänning	Ta en titt på den miljö som du kommer att avkänna objektet i Tänk på följande faktorer: Renlighet Temperatur Fuktighet	Tillämpad för tuffa miljöer: Kapacitiv (mest lämplig) Induktiv Ultrasonisk Inte lämplig för tuff miljö: IR-närhetssensor
  Mätningsområde/avstånd	Kontrollera om föremålet kommer att placeras nära sensorns yta Konsultera följande faktorer: Avstånd mellan det placerade objektet och sensorn (långt eller nära)	Lämplig för avkänning inom nära räckvidd: Induktiva och kapacitiva närhetssensorer Lämplig för avkänning inom lång räckvidd: Ultrasonsensorer och IR-närhetssensorer

  En ytterligare faktor som är värd att notera är det elektriska system som du integrerar närhetssensorn med. Oavsett om det är elektrisk belastning (NPN/PNP) eller spänningsförsörjning (AC/DC) måste sensorn fungera med de systemkontroller du kör.

  Honorabla omnämnanden

  När jag nu har täckt kriterierna för att överväga närhetssensorer, kommer här en lista över några hedersomnämnanden som fortfarande är värda att ta en titt på!

  Fotoelektrisk närhetssensor

  Fotoelektriska närhetssensorer är sådana som använder sig av avancerad fotoelektrisk teknik, den avger en ljusstråle som kan detektera alla typer av föremål!

  Den har följande 3 olika modeller; reflekterande, genomstrålande och retroreflekterande. Varje modell erbjuder varierande metoder för ljusemission, även om de alla är mycket effektiva när det gäller avståndsdetektering.

  Om du är intresserad av sådan teknik för närvarodetektering kan du kolla in den här sensorn som integrerar den i ett litet paket:

  PSK-CM8JL65-CC5 Infraröd avståndsgivare

  

  Magnetisk närvarodetektor

  Magnetiska närvarodetektorer är närhetssensorer som används för att detektera magnetiska objekt genom sina stora avkänningsområden. En typisk sådan innehåller glas och metallblad, vilket möjliggör snabb magnetisering!

  Tyvärr känner den bara av magneter, men den är ändå bra för sin låga kostnad, långa räckvidd och små dimensioner.

  Om du är sugen på en sådan och vill veta mer om den kan du kolla in det här:

  Grove – 12-bit magnetisk roterande positionssensor / kodare (AS5600)

  

  Baserad på A5600 är den här magnetiska roterande positionssensorn inte bara kapabel att uppfylla behoven av kontaktlös närvarosensorering, utan den innehåller också betydande fördelar jämfört med vanliga kodare. Exakt, programmerbar och kostnadseffektiv, det är ett alternativ att överväga!

  Intresserad av att ta reda på mer? Du kan gå till vår produktsida för mer information!

  LiDAR Proximity Sensor

  LiDar, en förkortning för Light Detection and Ranging (ljusdetektering och avståndsmätning), är en högre avkänningsteknik som ger en utmärkt maximal detektionsräckvidd med snabb uppdateringsfrekvens. Den enda stora nackdelen är kostnaden, där den kan vara för dyr för genomsnittskonsumenten.

  Frukta dock inte, här på Seeed erbjuder vi en mini LiDAR närhetssensor som är mycket prisvärd!

  

  Intresserad av att ta reda på mer om den? Du kan gå till vår produktsida!

  Sammanfattning

  För att sammanfatta, här är närhetssensorerna jämfört med dess rekommenderade användningsområden:

  	Induktiv	Kapacitiv	Ultrasonisk	IR
  Sensorobjekt	Endast metall	Metalliska och icke-metalliska objekt Inklusive vätska, pulver, och granulat	Objekt med enkla ytor	Objekt med enkla/komplicerade ytor
  Sensorik Räckvidd	Kort	Kort	Långt	Långt
  Användningar	Industriell användning: Maskiner, automatisering	Industriella användningsområden: Maskiner, Automatisering Vätskor och fukt Touch sensing	Distansmätning Anemometrar för detektering av vindhastighet och vindriktning Automatisering av produktionsprocesser Flödesdetektering Obemannade flygfarkoster (UAV) för övervakning av objekt Robotteknik	Artiklarräknare Säkerhetssystem såsom övervakning, inbrottslarm osv. Övervaknings- och kontrolltillämpningar
  Miljö	Lämplig för användning i tuffa miljöförhållanden (till viss del)	Utmärkt lämplig för användning i tuffa miljöer. förhållanden	Lämplig för tuffa miljöförhållanden (Inte lämplig för användning i vakuum)	Inte lämplig för användning i tuffa miljöförhållanden

  För Arduino-kompatibilitet för närhetssensor, Du kan överväga de rekommenderade Seeed-produkterna som omfattas för varje närhetssensortyp! Detta kommer att spara tid när du försöker göra en själv!

  • Rekommendation för induktiv sensor:
    • Grove – 2-kanals induktiv sensor (LDC1612)
  • Rekommendation för kapacitiv sensor:
    • Grove – Kapacitiv fuktgivare (korrosionsbeständig)
    • Grove – Kapacitiv I2C-beröringssensor med 12 tangenter V2 (MPR121)
  • Rekommendation för ultraljudssensor:
    • Grove – Ultraljudssensor
  • Rekommendation av IR-sensor:
    • Grove – 80cm infraröd närhetssensor
  Vänligen följ och gilla oss: