概要

近接センサとは

近接センサとは、リミットスイッチなどの接触式検出方式の代替として、検出対象に接触することなく検出することを目的としているセンサの総称です。検出対象の移動情報や存在情報を電気的信号に置き換えます。電気的信号に置き換えるための検出方式には、電磁誘導により検出対象となる金属体に発生する渦電流を利用する方式、検出体の接近による電気的な容量の変化を捉える方式、磁石やリードスイッチを利用する方式があります。
JIS規格では、IEC60947-5-2の非接触式位置検出用スイッチに準拠して、 JIS規格（JIS C 8201-5-2 低圧開閉装置および制御装置、第5部制御回路機器及び開閉素子、第2節近接スイッチ）に制定されています。
JISのなかでの定義では、センサの中でも物体の接近や近傍の検出対象の有無を非接触で検出するものを総称して“近接スイッチ”とし、誘導形、静電容量形、超音波形、光電形、磁気形などで構成されています。
本テクニカルガイドでは、金属の存在を検出する誘導形近接センサ、金属および非金属物体の存在を検出する静電容量形近接センサ、磁気による直流磁界を利用したスイッチを“近接センサ”と定義しています。

特長

�@ 非接触で検出できるため、検出対象物の磨耗や損傷がありません

リミットスイッチなどは、物体と接触させることで検出させますが、近接センサは、物体の存在を電気的に検出しますので接触させる必要がありません。

�A 無接点出力方式のため寿命が長くなります（磁気式を除く）

半導体出力を採用しており、接点の寿命の影響がありません。

�B 光検出方式と違い、水や油などの環境下での使用にむいています

検出対象の汚れや、油、水などによる影響をほとんどうけることなく検出します。また、フッ素樹脂ケースタイプもあり、耐薬品性に優れたものもあります。

�C 接触式のスイッチに比べて高速応答が可能です

応答速度については「用語解説」を参照ください。

�D 広い温度範囲で対応可能です

−40℃でも使用できるものや＋200℃の環境下で使用できるセンサがあります。

�E 検出物体の色の影響がありません

検出対象の物性による変化を検出しますので、表面の色などの影響をほとんどうけません。

�F 接触式と違い、周囲の温度の影響や、周囲の物体、センサ同士の影響を受けます

誘導形、静電容量形ともに、センサ相互の影響があります。そのためセンサの設置については相互干渉について考慮する必要があります。
また、誘導形では周囲金属の影響を、静電容量形では周囲物体の影響について考慮する必要があります。

�G 2線式タイプもあります

電源線と信号線を兼ね備えておりますので、3線式と比べ配線工数が2／3に削減できます。ただし、電源線のみの配線では内部素子の破損の恐れがありますので、負荷を入れてください

原理

誘導形近接センサの検出原理

外部磁界の影響により、導体表面に発生する渦電流による磁気損失を検出します。検出コイルに交流磁界を発生させて、検出体となる金属体に発生した渦電流によるインピーダンスの変化を検出する方式です。一般的に金属など導体を検出します。
また、別の方式として、周波数の位相成分を検出する方式（アルミ検出用）や、差動コイルによってインピーダンス変化成分のみを検出する方式（オールメタル検出用）があります。
さらに、渦電流をパルス的に発生させ、その渦電流の時間的な変化をコイルの起電圧として検出するパルス応答方式があります。

＜定性的説明＞

検出体側と、センサ側で見かけ上、トランスのような状態が発生しています。

トランスの結合状況が、渦電流損によってインピーダンスの変化に置き換わる。

インピーダンスの変化は、検出体側に直列に挿入した抵抗値の変化としてみることができるというものです。（実態とは異なりますが、定性的に解りやすくしています）

静電容量形近接センサの動作原理

検出体と、センサの間に生じる静電容量の変化を検出します。容量分は検出体の大きさや距離によって変化します。一般的な静電容量形近接センサの場合、コンデンサのように平行に配置された2枚の平行板の容量を検出するイメージのセンサです。平板はそれぞれ片側を被測定物（イマジナリーで接地されている状態）、もう一方がセンサ検出面となります。この2極間に形成される静電容量の変化を検出するものです。
検出可能物体は検出対象の誘電率によって変わりますが、金属のみならず、樹脂、水なども検出可能となります。

磁気式近接センサの動作原理

磁石でスイッチのリード片を動作させます。リードスイッチがONすることで、スイッチがONになります。

分類

検出方式による選定ポイント

用語解説

標準検出物体

基本性能を測定するための標準となる検出物体で材質、形状、寸法などが定められたもの。

検出距離

標準検出物体を指定の方法で移動させ、基準位置（基準面）から測定した動作（復帰）までの距離

設定距離

温度、電圧の影響を含め、安定して使用できる検出面と（標準）検出物体通過位置までの間隔。通常（定格）検出距離の約70〜80％になります。

応差（応差の距離）

標準検出物体とセンサの距離において、センサが「動作」する距離と「復帰」する距離の差。

応答時間

• t₁：標準検出物体がセンサの動作領域内に入り、センサが「動作」する状態になってから出力がONするまでの時間。
• t₂：標準検出物体がセンサの動作領域内を離れ、センサの出力がOFFするまでの時間。

応答周波数

• 標準検出物体を繰り返し接近させたとき、これに追従した出力を出しうる毎秒あたりの検出回数。
• 測定方法の概略は付図参照。

シールド

• 磁束がセンサの前方に集中するタイプで、検出コイルの側面が金属でおおわれている構造。
• センサの取りつけ方法として、金属中に埋め込み可能です。

非シールド

• 磁束がセンサの前に広く発生するタイプで、検出コイルの側面が金属でおおわれていません。
• 周囲金属（磁性体）の影響を受けやすいために、取りつけ場所の選定には注意を要します。

直流2線式（有極性/無極性）を選定される際は、以下の項目にご注意ください。

• 漏れ電流

• 出力残電圧