근접 센서의 종류

 

근접 센서는 전자기장, 빛, 소리를 이용하여 물체의 유무를 감지하는 센서 종류입니다. 근접 센서에는 다양한 유형이 있으며 각각 특정 응용 분야에 적합합니다.

 

1. 유도형 근접 센서
유도형 근접 센서는 전자기장을 사용하여 작동하므로 금속 표적만 감지할 수 있습니다. 금속 표적이 전자기장에 들어가면 금속의 유도 특성이 전자기장의 특성을 변경하여 근접 센서에 금속 표적의 존재를 알립니다. 금속 유도 정도에 따라 더 멀거나 더 짧은 거리에서 타겟을 감지할 수 있습니다.

유도 근접 센서는 코일이 있는 철심, 발진기, 슈미트 트리거, 출력 증폭기 등 네 가지 주요 부품으로 구성됩니다.
발진기는 감지 표면에 코일이 있는 철심에서 방출되는 대칭 진동 자기장을 생성합니다. 금속 타겟이 이 자기장에 들어가면 독립적인 작은 전류인 와전류가 금속 표면에 유도됩니다. 이는 자기 회로의 자기 저항(고유 주파수)을 변경하여 진동 진폭을 감소시킵니다. 더 많은 금속이 감지 필드에 들어가면 진동 진폭은 완전히 붕괴될 때까지 감소합니다(이것이 "와전류 억제 발진기" 또는 ECKO 원리입니다). 슈미트 트리거는 이러한 진폭 변화에 반응하여 센서 출력을 조정합니다. 대상이 결국 센서 범위를 벗어나면 회로는 진동을 재개하고 슈미트 트리거는 센서를 이전 출력으로 되돌립니다.

 

자기장의 한계로 인해 유도형 센서의 감지 범위는 상대적으로 좁으며 일반적으로 평균 수 밀리미터에서 60밀리미터입니다. 그러나 유도 센서 범위의 부족은 금속 감지의 환경 적응성과 다양성으로 보상됩니다.

유도형 근접 센서는 마모되기 쉬운 움직이는 부품이 없기 때문에 수명이 더 깁니다. 그러나 금속 오염물질(예: 절단 응용 분야의 파일링)이 때때로 센서 성능에 영향을 미칠 수 있다는 점은 주목할 가치가 있습니다. 따라서 유도 센서 하우징은 일반적으로 니켈 도금 황동, 스테인리스 스틸 또는 PBT 플라스틱으로 만들어집니다.

 

2. 정전용량형 근접 센서
정전용량형 근접 센서는 분말, 과립, 액체 및 고체 형태의 금속 및 비금속 대상을 감지할 수 있습니다. 이는 비철 재료를 감지하는 능력과 결합되어 유리 모니터링, 탱크 액체 레벨 감지 및 호퍼 분말-액체 레벨 식별과 같은 응용 분야에 이상적입니다.

용량성 센서에서는 두 개의 전도성 플레이트(서로 다른 전위)가 감지 헤드 내에 위치하며 개방 회로 커패시터처럼 기능하도록 배치됩니다. 공기는 절연체 역할을 합니다. 정지 상태에서는 두 판 사이의 정전 용량이 최소화됩니다. 유도 센서와 유사하게 이 플레이트는 발진기, 슈미트 트리거 및 출력 증폭기에도 연결됩니다. 대상이 감지 영역에 들어가면 두 플레이트의 정전 용량이 증가하여 발진기 진폭이 변경되어 슈미트 트리거 상태가 변경되고 출력 신호가 생성됩니다.

 

유도형 센서와 용량형 센서의 차이점을 주목할 필요가 있습니다. 유도형 센서는 대상이 존재할 때까지 진동하는 반면, 용량형 센서는 대상이 있을 때 진동합니다.

충전 플레이트와 관련된 용량성 감지로 인해 주파수 범위가 10~50Hz이고 감지 거리가 3~60mm인 유도 감지보다 약간 느립니다.

정전 용량 센서는 대부분의 유형의 재료를 감지할 수 있으므로 잘못된 트리거를 방지하려면 대상이 아닌 재료에서 멀리 떨어져 있어야 합니다. 따라서 대상 물질에 철 성분이 포함되어 있는 경우 유도형 센서가 더 신뢰할 수 있는 선택입니다.

 

3. 광전 근접 센서
광전 근접 센서는 다목적이며 1mm만큼 작은 대상이나 60mm만큼 먼 대상을 감지할 수 있습니다.
모든 광전 센서는 여러 가지 기본 구성요소로 구성됩니다. 각 센서에는 방출 광원(LED, 레이저 다이오드), 방출된 빛을 감지하는 포토다이오드 또는 포토트랜지스터 수신기, 수신기 신호 증폭을 위한 보조 전자 장치가 있습니다.
광전 근접 센서는 주로 반사형, 투과형, 확산형의 세 가지 유형으로 제공됩니다. 반사형 근접 센서는 센서에서 방출된 빛이 광전 수신기로 반사되어 물체를 감지합니다. 투과형 센서는 센서의 송신기와 수신기 사이의 광선이 물체에 의해 방해를 받을 때 대상을 감지합니다.

 

가장 신뢰할 수 있는 광전 감지 유형은 투과형 센서입니다. 이미터는 개별 하우징으로 수신기와 분리되어 일정한 광선을 제공합니다. 물체가 물체 사이의 빔을 방해할 때 감지가 발생합니다.

투과형 센서는 높은 신뢰성을 제공하지만 방출기와 수신기를 두 개의 반대 위치(멀리 떨어져 있을 수 있음)에 설치하는 데 비용이 많이 들고 번거롭기 때문에 가장 인기가 없는 광학 장치입니다.

투과형 광전 센서의 고유한 특징은 밀도가 높은 공기 중 오염 물질이 있는 경우에도 효과적으로 감지한다는 것입니다. 오염물질이 방출기 또는 수신기에 직접 축적되면 잘못된 트리거 가능성이 높아집니다. 그러나 일부 제조업체에서는 이제 경보 출력을 센서 회로에 통합하여 수신기에 도달하는 빛의 양을 모니터링합니다. 타겟이 없는 상태에서 감지된 빛이 지정된 수준으로 감소하면 센서는 내장된 LED 또는 출력 라인을 통해 경고를 보냅니다.

 

투과형 센서와 달리 반사형 센서에는 송신기와 수신기를 위한 별도의 하우징이 없습니다. 둘 다 동일한 엔클로저 내에 있으며 동일한 방향을 향하고 있습니다. 방출기는 펄스형 적외선, 가시 적색 또는 레이저와 같은 광선을 생성하며, 이 광선은 특수 설계된 반사판에 투사된 다음 다시 수신기로 반사됩니다. 빛의 경로가 방해를 받거나 교란되면 감지가 발생합니다.

 

반사형 근접 센서의 장점은 배치가 간편하고 한쪽에만 센서를 설치해야 하므로 부품 비용과 시간 비용을 크게 절약할 수 있다는 것입니다.

 

반사형 센서와 유사하게, 직접반사형 센서에는 방출기와 수신기가 모두 동일한 인클로저 내에 들어 있습니다. 그러나 감지되는 대상은 반사판 역할을 하므로 이러한 센서는 멀리서 반사되는 빛을 감지합니다.

이미터는 다양한 방향으로 퍼져 감지 영역을 채우는 광선(일반적으로 펄스 적외선, 가시 적색 또는 레이저)을 방출합니다. 그런 다음 대상이 이 영역에 들어가고 빔의 일부를 수신기로 다시 반사합니다. 충분한 빛이 수신기에 떨어지면 감지가 발생하여 출력이 열리거나 닫히도록 트리거됩니다(센서가 켜져 있는지 어두워지는지에 따라 다름).

 

확산 센서의 일반적인 예는 공중화장실의 비접촉식 수도꼭지입니다. 스파우트 아래에 있는 손이 반사판 역할을 하여 밸브가 열리도록 합니다. 대상(손)이 반사판 역할을 하기 때문에 확산 광전 센서는 종종 대상 물질과 표면 특성에 의해 제약을 받는다는 점에 주목할 가치가 있습니다. 밝은 흰색 종이에 비해 무광택 검정색 종이와 같은 반사되지 않는 대상의 경우 감지 범위가 크게 줄어듭니다.

 

4. 초음파 센서
초음파 근접 센서는 다양한 자동화 제조 공정에 사용됩니다. 음파를 사용하여 물체를 감지하므로 색상과 투명도가 물체에 영향을 미치지 않습니다. 따라서 투명한 유리 및 플라스틱의 원격 감지, 거리 측정, 연속 액체 및 입상 재료 레벨 제어, 종이, 판금 및 목재 쌓기를 포함한 다양한 응용 분야에 이상적인 선택입니다.
가장 일반적인 유형은 투과형, 반사형, 확산형 등 광전 감지의 유형과 유사합니다.

초음파 직접 근접 센서는 일련의 사운드 펄스를 방출한 다음 반사된 대상에서 돌아오는 사운드를 듣는 음파 센서를 사용합니다. 반사 신호가 수신되면 센서는 출력 신호를 제어 장치로 보냅니다. 감지 범위는 최대 2.5m까지 확장됩니다.

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