근접 센서의 개념과 일반적인 유형

근접 센서(Proximity sensor)는 광범위한 산업과 제조 분야에서 자재나 물체의 유무를 감지하여 어떠한 동작을 시작하거나, 단순히 존재나 부재를 표시하는 데 사용된다. 감지되는 대상이나 물체와 물리적인 접촉이 필요 없어 비접촉 센서(non-contact sensor)라 불린다.

근접 센서에는 일련의 일반적인 감지 기술이 사용된다. 기술들은 검출할 물질과 센서 유형에 가장 적합한 환경 조건과 더불어 센서 유형을 범주화한다.

가장 일반적인 유형의 근접 센서는 다음과 같다.
 

전기 용량(Capacitive)

이름에서 알 수 있듯이 이 센서는 전기 용량 변화에 주목하여 작동한다. 전기 용량은 유전체 상수인 에어 갭이나 다른 물질이 있는 두 표면 사이의 전기 전하와 전압의 함수이다.

감지될 물체가 센서의 필드에 들어가면 유전체에 영향을 미치므로 전기 용량이 변경되어 변화로 감지된다.

 

유도 용량(Inductive)

이 센서는 유도 용량의 변화를 바탕으로 한다. 유도 용량은 다른 도체의 전류 변화로 유발되는 전압을 측정하는 것이다. 유도 센서는 금속 물체 탐지에 사용한다. 플라스틱에는 사용할 수 없다.

재료는 감지 거리에 영향을 준다. 강철과 같은 강자성 소재는 보통 감지 거리가 가장 길다. 알루미늄이나 구리와 같은 다른 금속은 감지 거리가 훨씬 짧다.

광전자(Photoelectric)

이 센서는 감지기에 감지되는 빛의 양의 변화로 작동한다. 광전자 센서의 기본 유형은 반사형(reflective)과 투과형 빔(through-beam)이다.

반사형 센서는 물체에 부딪히거나, 방사기 빔과 같은 하우징 안에 있는 감지기에 반사되는 광선으로 작동된다. 반면에 투과형 센서는 2개의 개별 유닛, 즉 방사기나 광원 그리고 별도의 리시버나 검출기를 가지고 있다. 물체가 광선을 차단하면 감지기는 그것을 기록한다.

초음파(Ultrasonic)

이 센서는 음파로 물체를 감지한다. 센서는 고주파수의 음파(사람의 귀가 감지하는 것보다 높음)를 방출하며, 음파가 물체에 닿으면 센서로 반사되어 돌아온다.

물체와의 거리는 음파가 돌아오는 데 걸리는 시간으로 계산한다. 이 제품은 자동차 주차 보조 기능과 같이 물체의 거리를 측정할 때, 보틀링(bottling)이나 채우기 애플리케이션에서 유체 레벨을 감지할 때 사용된다.