誘導性および静電容量式近接センサー

インターネット・オブ・シングスの継続的な台頭により、世界はこれまで以上につながりを持つようになっています。このつながりのある世界の中核には、周囲の環境と対話するためにセンサーの配列を使用する監視システムがあります。監視システムは、製品品質とプロセス効率を監視する工業環境や、蛇口をタッチせずにオンオフできるようにするバスルームなどで見られます。これらの物体検知機能には近接スイッチのおかげです。

近接センサーは機能の仕方が異なります。これらの非接触センサーは、音響（超音波）信号を使用して物体がセンサーの視野内にあるかを判断するか、あるいは何らかの方法で電磁場を使用します。一般的な近接センサーは赤外線を使用して物体を検出する一方で、他のものは物体の自己容量または誘導性を使用して電気信号を生成します。

近接センサーの応用

誘導性および容量性近接センサーは、容量性タッチセンサーと同様の概念で動作します。これらのセンサーは、周囲の電磁場の何らかの乱れを測定することによって近くの物体を検出します。従来のセンサーが機械的なスイッチやレバーを必要とするのに対し、近接センサーは接触を必要とせずに物体を正確に検出することができます。短距離用に設計または調整された近接センサーは、タッチスイッチとしても使用できます。

近接センサーは、非接触動作モードのおかげで、汚れたり濡れたりする環境での使用に理想的です。これらは、ほこり、湿気、振動、騒音に対して敏感ではなく、固体状の内部回路により、振動が従来の接触スイッチに干渉する可能性のあるアプリケーションでの使用に適しています。そのため、近接センサーは長い機能寿命を持ち、機械部品がなく、対象物との物理的接触がないため、非常に信頼性が高い傾向があります。

誘導性および導電性近接センサー

超音波や赤外線センシングの領域を超えて、最も一般的な近接センサーは以下の通りです：

• 誘導性近接センサー：これらのセンサーは、鉄および非鉄の金属物体の非接触検出に使用され、コイルとAC信号を使用してセンシング要素の近くに振動する電磁場を生成します。金属物体が近くにあると、コイルは渦電流を誘導し、それがコイルに逆起電力を誘導し、場の振幅を減衰させます。このような振動の上昇または下降はシュミットトリガ回路で識別されます。これらのセンサーの感度は、検出される特定の金属に依存します。
• 容量性近接センサー：これらのセンサーは、導電性または絶縁性の物体を検出するために使用され、誘導性近接センサーよりもはるかに柔軟です。これらのセンサーは、センシング要素を通過する非常に安定した振動信号のインピーダンスを測定することによって動作します。物体が近づけられると、物体とセンシング要素の間には相互容量があり、センシング要素のインピーダンスが変化します。このインピーダンスの変化は、シュミットトリガ、ADC、または他のしきい値回路でも検出できます。

静電容量式近接センサ

近接センサの選択

近接センサまたはスイッチは、高速動作環境または低速動作環境のいずれかで正確に動作するように設計することができます。これらはアナログまたはデジタル出力を提供し、一般的な動作電圧は0から10V DCで、低電流を使用します。近接センサを選択する際に考慮すべきいくつかの点は以下の通りです：

• 検出される材料：異なる近接センサは、異なる材料を感知するために最適化されています。金属と非金属を区別するためには、通常、誘導センサが選ばれます。
• 形状と感知距離：これらのセンサはさまざまな形状やサイズで提供されます。これらのセンサは、遮蔽されているか遮蔽されていないかも選べます。遮蔽されていない近接センサは通常、より長い範囲を提供し、遮蔽されたセンサは通常、フラッシュマウントを可能にします。
• 感度：これは主に、しきい値回路の感度と感知要素で使用されるAC信号の強度に関連しています。上述のように、感度は検出される材料にも関連しています。

Omron, E2J シリーズ

Omron E2Jは、主に2つのバリアントを持つ静電容量式センサのセットです：Omron E2J-W20MA と Omron E2J-W10MA。E2J-W10MAは4から10mmの調整可能な感知距離を提供し、E2J-W20MAは8から20mmの調整可能な感知距離をサポートします。両方とも応答周波数は70Hzで、IP66の格付けを持っています。センサの典型的な電源は24V DCで、ロボットハンドや何らかの取り扱いシステムに取り付けられた場合、LCD、ウェハ、PDPなどの製品を検出できると期待できます。

Omron E2J-W20MA 静電容量式近接センサ。E2J-W20MA データシートより。

Omron, TL-N20MD

Omron TL-N20MD 誘導近接センサは、20mmの感知距離を提供します。応答周波数は300Hzで、12から24V DCの電源をサポートします。-25から70°Cの動作温度（結露や凍結なし）とIEC 60529 IP67の格付けを持つこの近接センサは、高い感知距離を要求する多くのアプリケーションに展開できます。感知距離が短い他のモデルも利用可能ですが、これらのモデルは応答時間が長くなります。

オムロン TL-N20MD インダクティブ近接センサー。TL-N20MD データシートより。

オムロン、E2K-C25ME1

高感度距離を持つ近接センサーを求め続ける中で、オムロン E2K-C25ME1は、最大25 mmまでの正確な物体検出を提供できる非遮蔽型キャパシティブ近接センサーです。10から40 V DCまでの幅広い電源電圧に対応しています。応答周波数は70 Hzで、センサーはIP66等級です。オムロン E2K-C25ME1は、高感度距離と迅速な応答時間を要求するアプリケーションに適しています。

オムロン E2K-C25ME1 キャパシティブ近接センサー。E2K-C25ME1 データシートより。

近接センサーは、進化するさまざまなアプリケーションで引き続き重要な役割を果たします。ここに示された近接センサーは、市場で見つけることができるオプションのほんの一例です。物体検出やその他のアプリケーションに必要なコンポーネントは、パーツセレクターガイドから見つけることができます。

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