近接感測器

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概要

參考資料

何謂近接感測器
優勢
原理
分類
專有名詞解說

何謂近接感測器

近接感測器是取代限位開關等接觸式的檢測方式，凡是不接觸檢測對象而進行檢測的感測器，皆通稱為近接感測器。其原理是將檢測對象的移動資訊或存在資訊轉換成電性訊號。轉換成電性訊號的檢測方式包括：藉由電磁感應使金屬物檢測對象產生渦電流，並利用渦電流進行檢測；捕捉隨著檢測物體接近而變化的電容量；以及利用磁鐵或磁簧開關進行檢測。
在日本工業規格（JIS）中，以IEC60947-5-2的非接觸式位置檢測開關為基準，制訂JIS規格（JIS C 8201-5-2 低壓開閉裝置及控制裝置、第5章控制回路機器及開關元件、第2節近接開關）。
依據JIS的定義，感測器非接觸檢測物體的情況下，能檢測是否有檢測物體接近者，統稱為「近接開關」。具有感應型、靜電容量型、超音波型、光電型、磁性型等類型。
本技術指南中，將檢測有無金屬存在的感應型近接感測器、檢測有無金屬及非金屬物體存在的靜電容量型近接感測器、及利用由磁性產生的直流磁場進行檢測的開關定義為「近接感測器」。

優勢

以非接觸方式進行檢測，不會磨損或損傷檢測對象限位開關等須與物體接觸以進行檢測，而近接感測器則是透過電性方式檢測有無物體存在，故無須與物體接觸。
為無接點輸出方式，增加使用壽命（磁性式除外）採用半導體輸出，不受接點壽命的影響。
不同於光檢測方式，適用於水及油飛濺等環境檢測時幾乎不受檢測對象的髒污、油或水等影響。此外並備有氟樹脂外殼型產品，以及耐化學腐蝕的產品。
相較接觸式開關，能更加高速地應答有關應答速度，請參閱「專有名詞解說」（➜第 3 頁）。
適用溫度範圍廣備有最低可在-40℃ 及最高可在+200℃ 的環境下使用的感測器。
不受檢測物體的顏色影響由於是檢測對象物體的物性所產生的變化，因此幾乎不受表面顏色等的影響。
有別於接觸式，會受環境溫度、周圍物體、以及感測器彼此之間的影響感應型與靜電容量型的感測器之間會互相影響。因此，設置感測器時必須考量相互干擾（➜第 8 頁）的問題。
此外，感應型需考量周圍金屬影響，靜電容量型需考量周圍物體的影響。
亦備有2線式型
電源線與訊號線兼備，相較3線式，可節省2／3的配線工時。
然若僅配置電源線，則可能導致內部元件損壞，因此請裝接負載（➜第 6 頁）。

原理

感應型近接感測器的檢測原理
在外部磁場的影響下使導體表面產生渦電流，檢測因渦電流引起的磁性損耗。該檢測方式是使檢測線圈產生交流磁場，藉由金屬檢測物體中的渦電流所引起的阻抗變化而進行檢測。通常用於檢測金屬等導體。
其他檢測方式有：檢測頻率的相位成分（用於檢測鋁），以及藉由差動線圈而單獨檢測阻抗變化成分（用於檢測全金屬）。
此外還有脈衝應答方式，其原理是使被檢測物產生脈衝渦電流，而檢測該渦電流的歷時變化作為線圈的起電壓。

＜定性說明＞
從檢測物體側和感測器側觀察時，會發生類似變壓器的狀態。
可從串聯接入檢測物體側的阻抗值變化看出阻抗的變化。
（與實際情況有所不同，本圖僅在於解說定性）

靜電容量型近接感測器的動作原理
對檢測物體與感測器之間所產生的靜電容量變化進行檢測。電容量會因檢測物體的大小或距離而改變。一般的靜電容量型近接感測器，是檢測如電容器平行配置的2片平行板的容量。平板的一側是被檢測物體（假設為接地狀態），另一側是感測器檢測面。檢測該兩極間所形成的靜電容量之變化。
可檢測物體視檢測對象的介電常數而異，但不限於金屬，亦可檢測樹脂、水等。