随着新技術和舊技術的出現變得更小、更便宜和更省電，目前可用于傳感的選項數量不斷增加。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，但工程師如何确定應将哪種傳感器技術用于檢測、距離和接近應用？

接近傳感器是一種非接觸式方法，可提供簡單的“那裡/不那裡”邏輯或精确和準确測量到對象的确切距離。接近傳感器一詞非常重要，因為它們的尺寸和檢測距離範圍很廣。本博客将重點介紹最适合便攜式或小型固定嵌入式系統的流行接近傳感器。這些技術包括超聲波、光電、激光測距儀和感應傳感器，它們非常适合從幾英寸到幾十英尺的中等檢測範圍。電容式和霍爾效應傳感器也是高效的接近傳感器，但最适合非常近距離的檢測，因此不予考慮。

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，接近傳感器可能隻占總預算的一小部分，也可能消耗其中的絕大部分。
• 範圍：雖然特定産品的範圍可能有所不同，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範圍可以從米粒到單人攜帶的笨重物品。
• 刷新率：大多數接近傳感器通過發射信号和檢測返回信号來運行，從而對它們的更新頻率産生一定的物理限制，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不同，而另一些傳感器則根據物體的顔色表現不同。

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。它們使用發射器和接收器以及回聲定位原理來發揮作用。通過發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。雖然經常顯示發射器和接收器盡可能靠近的配置，但當它們分開時，這些原則仍然适用。還有超聲波收發器将發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

超聲波檢測非常準确，刷新率相當高，每秒能夠發出數十或數百個脈沖或啁啾聲。基于聲音而不是電磁波，物體的顔色和透明度對讀數沒有影響。同樣的功能也意味着它們不需要或不産生光，非常适合自然黑暗或需要黑暗的環境。聲波也會随着時間的推移而傳播，從而增加它們的檢測區域——根據應用的不同，無論是優點還是缺點。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，發射器和接收器，它們可以作為一個單元或單獨的設備出現。由于聲速随氣溫變化而變化，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。軟材料也會影響準确性，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。最後，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的更多信息，點擊這裡。

光電傳感器對于缺席或在場檢測非常有效，雖然是許多工業應用的理想選擇，但通常用于住宅和商業環境中的應用，例如車庫門傳感器或商店中的人員計數。就實施而言，光電傳感器可以設置為多種變體。對射式在一側實現發射器，在另一側實現檢測器，檢測是由于光束中斷而發生的。回射是發射器和檢測器位于同一位置，而另一側的反射器将光束從發射器反射回檢測器。最後，漫反射也将發射器和檢測器彼此相鄰排列，但發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，

對射式光電傳感器

反射式光電傳感器

漫反射型光電傳感器

由于缺少移動部件，光電傳感器通常具有較長的使用壽命，并且可以感應大多數材料，但透明材料和水可能會導緻問題。對射式和回射式裝置具有很長的感應範圍和非常快的響應時間。漫射型設置可以檢測小物體，也可以是移動檢測器。隻要鏡頭不被污染，這些都可以耐受工業應用中常見的肮髒環境。但是，它們計算與物體距離的能力非常有限，并且可能存在物體顔色和反射率的問題。由于需要安裝和對齊對射型和回射型，系統安裝在繁忙的環境中可能會很複雜。

激光測距是一項直到最近才在許多應用中具有經濟可行性的技術。通過激光測距，它的工作原理與超聲波傳感器相同，但使用的是電磁束而不是聲波。由于光速更高，計算飛行時間需要相當高的精度，因此有時會使用其他方法（例如幹涉測量法）來降低成本，同時保持精度。這些傳感器通常具有極長的範圍，在數百或數千英尺内，并且根據選項的不同，可以具有非常快的響應時間。

激光測距儀幹涉測量實施示例

盡管這項技術的價格有所下降，但它仍然是最昂貴的選擇之一，比之前讨論的技術要貴幾個數量級。運行激光器所需的功率增加具有限制便攜式應用的壽命和引起眼睛安全問題的缺點。無論好壞，作為激光器，雖然在距離上有一定程度的色散，但感應區域仍然相對較小。最後，這項技術不适用于水或玻璃，進一步限制了它的使用。

雖然基于舊概念，但電感式傳感器近年來變得越來越流行。與此列表中的其他技術不同的是，電感式傳感器僅适用于金屬物體。就像在線圈中旋轉的磁鐵是發電的基礎一樣，感應傳感器用于産生磁場，然後在金屬物體穿過它時檢測磁場的變化。這是任何金屬探測器的基礎。

典型的電感式傳感器應用

根據設置，它們的檢測範圍可能非常小，應用程序可以通過檢測傳感器旁邊是否有齒輪齒來計算齒輪旋轉。對于更遠的距離，感應傳感器可以嵌入道路中以檢測在其上方行駛的車輛，或者在極端情況下進行優化以檢測空間等離子體。然而，作為電子接近傳感器，電感式傳感器往往在毫米到米的範圍内工作。由于它們的工作原理，它們對鐵和鋼等黑色金屬材料的性能更好，而對非磁性金屬材料的檢測範圍減小。由于它們基于電磁場的變化，它們通常具有極快的刷新率。

電感式傳感器在其範圍和應用方面非常靈活，并且在概念上非常易于操作。這種簡單性産生了相對便宜的傳感器，但使它們在感知能力方面受到高度限制，同時也使它們容易受到各種來源的幹擾。

接近傳感器有許多不同的選擇，本博客介紹了市場上一些更流行的中遠程技術。當考慮到所有成本和部署挑戰時，超聲波傳感器通常是最佳的整體解決方案。這是由于它們成本低、能夠檢測存在和距離以及易于使用。由于這些優勢，超聲波傳感器無處不在，廣泛應用于家庭和工業環境。

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