到底什么是感应距离传感器

在电气和机械的恶劣环境中，对附近物体的线性或旋转位置的非接触式传感是一种常见的系统要求。目前有几种方法可以满足这一目标，包括基于霍尔效应的传感器，磁约束效应和磁耦合。

本文介绍一种广泛的解决方案——感应距离传感，它可以在不与目标物理接触的前提下检测接近传感器的金属目标。它具有高效，准确，坚固等特点。现代电子技术极大地简化了它的实现，并使它在性能、实用性和成本方面更具吸引力。此文介绍关于感应位置传感器和电路的常见问题的解答。

答:这种感应实际上有三种类型:

高频振荡型，间接利用电磁感应;

磁性型，利用磁铁;

电容型，利用电容的变化。

这里我们只关注第一个。

答:电感式传感器不测量电感本身。 取而代之的是，他们利用金属靶上磁场的电磁感应以及空芯变压器的特性(法拉第定律)。传感器的定位是由导电目标引起的磁场干扰。金属靶材不一定是磁性的;铝等有色金属也能发挥作用。

这些传感器用在哪里?

答:它们用于许多工业和其他具有挑战性的环境中。最常见的应用之一是通过感知齿轮齿来测量电机转子的位置和旋转。这些传感器广泛应用于汽车领域，特别是发动机罩或发动机附近。

这个传感器长啥样?

答: 它看起来像一个标准螺栓，它们有不同的直径，不同的范围和灵敏度。这种传感器的螺丝在一个标准的螺纹孔，然后可以牢固地连接到一个支架或外壳与配套的螺母或螺母，所以易于安装。

Monarch Instruments公司P5-11接近传感器是一款坚固耐用的工业探头式感应传感器;它的设计用于从0.5英寸(5mm)到0.5英寸(12mm)的金属靶(如螺栓头或轴锁键)的0.2英寸(5mm)，转速为1至60000转/分钟。它测量1.33″长x 0.55″直径(34 x 14毫米)，需要5.0到24 VDC在3毫安，并配有2米电缆。

这个是如何工作的?

答: 大致原理是：振荡电路中的线圈L产生高频磁场。当一个目标靠近磁场时，由于电磁感应，一个感应涡流在目标中流动。当目标接近传感器时，感应电流增加，这导致振荡电路上的负载增加。然后，振荡减弱或停止。传感器通过振幅检测电路检测振荡状态的这种变化，并输出检测信号。

如下图所示，有一个初级线圈被一个频率激发(通常在1到5兆赫兹之间)来产生磁场，两个次级线圈用来检测这个磁场。反过来，利用法拉第定律，这些线圈把磁场转换成电压。放置在磁场中的金属靶会产生与磁场相反的涡流，增加感应器电流流量，改变感应关系。

这种变化具有衰减振荡的作用。传感器通过振幅检测电路检测这种变化和振荡状态的衰减。两个接收线圈检测不同的电压，目标的位置可以通过两个接收线圈电压的比值来确定。 阈值电路然后产生输出信号时，这个比率超过一些预设的限制。

这个传感器的其他特性是什么?

答:坚固可靠:它是完全封闭的。此外，与直线位移传感器LVDT类似，该传感器本身是一组导线回路或线圈，这意味着工作温度范围宽，抗冲击，并能承受环境应力。

一致和可重复的性能:基本设计坚固耐用，并且通过适当的电路，所获得的信号也将在信号强度和阈值上保持一致。

尺寸紧凑和易于安装:传感头可以封装在更大的“螺栓”甚至小的螺钉中，这使得放置更加容易。传感头在一端，导线在另一端，这有利于放置和布线，该传感器的长度可以从5mm到600mm不等。

灵敏度:根据设计的具体情况，传感器可以很容易地探测到接近一毫米或更小的目标。分辨率的一致性也相当高，在亚毫米甚至千分尺范围内。

读数不受污垢和碎片影响:同样，简单的机械外壳将没有的东西挡在外面，读数不受非金属环境的影响。

高抗电磁干扰:这些传感器的许多应用都涉及到电机和大电流，比如混合动力汽车和电动汽车(牵引电机有几百安培)，这两种传感器都会产生强烈的杂散磁场。传感器的双线圈设计意味着它的感知能力是不同的，大多数干扰磁场在传感器接收端会自我抵消。

有不同的架构和实现吗?

A:基本有三种:

1)传感器中只有磁性元件。这将电子器件与传感线圈分离开来，并提供了最小、最坚固的传感器，

螺纹组件可仅具有前端传感器和独立的电子设备。

2)前端振荡器和感知信号放大器位于传感器中，放大后的信号通过电缆传递到附加电子设备进行进一步的调节和格式化。

3)此外，还可以将整个信号链并入传感器组件本身;有些版本甚至将条件模拟信号数字化。

决定使用哪种样式取决于安装细节、应用程序、成本、性能、易用性以及等诸多因素。还有一些与使用现有遗留安装相关的问题，这三种类型仍在广泛使用。

感应模式有方向性吗?

答:没有，传感器基本上是全向的，这在某些情况下是可取的，但在另一些情况下则不然。对于需要方向性的情况，解决方案是用磁屏蔽传感器，

选择感应式传感器时要评估哪些参数?

答:除了尺寸，灵敏度还需要与应用程序相匹配。它通常被指定为将触发传感器输出到一块1毫米厚的正方形铁片(Fe 37型)的最大距离，其侧面尺寸等于感测面直径。但也会存在滞后性、可重复性等相关问题。其他考虑因素包括：工作频率、功率和电流要求，以及接口类型和格式。

灵敏度和滞后是用来表征传感器性能的指标之一。

一个传感器多少钱?

答:一个基本的传感器的价格从10美元到15美元不等，根据尺寸、精度、坚固性等级、嵌入式电子设备的数量和其他因素的不同，价格可能高达数百美元。

使用电感式传感器的电路复杂吗?

答:与许多传感器电路一样，基本设计很简单。然而，实现准确、一致和稳定的性能可能是一个挑战。

这是如何做到的?

答: 在集成电路还没有出现之前，它的固有能力就是使用电路技术，使得复杂的拓扑结构可以很容易地实现。IC不仅提供了易用性、基本功能和增强的性能，还提供了其他有利于用户的功能和特性。这类供应商包括Microchip、瑞萨和德州仪器。

电感式传感器在工程师的传感器选项中是一个重要的组件，因为它易于使用，坚固耐用，高效，精确，易于安装。像它的兄弟LVDT，它可以在许多尺寸，灵敏度和电气选择，在无数的应用程序里是非常值得考虑的。

「入门讲解」智能家居最重要的装备——门窗传感器到底有什么用？

有人家里可能有一些单品的智能电器，但如果没有门窗传感器和人体传感器，并不是真正的智能家居

门窗传感器是智能家居中最为重要的设备之一，它的形态通常是分为左右两部分，是成双成对的，两部分是有磁力可以吸到一起，两部分距离的较远时，传感器感知为“打开”（两半分离）状态，较近时感知为“关闭”（两半合体）。通过这两个条件可以实现智能家居的很多自动化配置，今天我们就来讲讲门磁在智能家居中的实际应用。文章分为三大部分，大家可以挑着自己喜欢的部分看：

第一章、门窗传感器的适用场景及智能配置建议

第二章、关于门窗传感器的相关基础知识（从零开始了解）

第三章、后记

第一章：门窗传感器的适用场景及智能配置建议

一、解除开/关门（窗）状态焦虑

不知道开车的朋友有没有这种锁车焦虑，锁车后总是不断回头看车门风挡玻璃有没有关好，天窗有没有关好，甚至上班时突然怀疑是不是还是没有关好。 同样的道理，家里的窗户或门有时也会出现同样的关窗焦虑，尤其是上班时天气突变当时就会特别想知道窗户到底关没关，或者旅游出门前全家人都匆匆忙忙的，等到了酒店才想起来是不是窗户忘关了。以上这些生活情景可能经常发生吧，而门窗传感器就能解决这个问题，手机上米家app里一目了然，瞬间化解焦虑于无形，虽然关窗是件微不足道的小事儿但在那一刻会感慨科技改变生活，哈哈。

二、联动设备或场景

作为智能设备，门磁联动其他智能设备是最基本操作，下面我直接分享几个实际生活中的智能联动场景吧：

1.早上开窗通风，自动关闭空气净化，加湿器，新风机，电暖器，一个动作全部搞定；关窗亦是如此，全部自动打开（如果安装了智能窗帘，那么关窗后窗帘也会自动关闭）。

2.现在培养钢琴的家庭越来越多了，打开琴键盖自动打开钢琴照明灯，练琴完毕后合盖自动关灯，智能钢琴从此诞生，从容优雅的科技感受。

3.用在一些重点安全门窗，比如阳台门或窗户被打开时给手机发送推送通知同时联动小米摄像机拍摄一小段录像发送到手机，立刻就能看一下是不是家里小朋友自己跑到阳台去玩了。

4.联动打开或关闭某条自动化场景，比如洗澡时关闭浴室门，自动把换气扇打开的同时把浴室自动关灯的自动化智能场景关闭（也就是在洗澡期间浴室不会自动关灯了）；待洗澡完毕打开浴室门后，换气扇启动延时关闭的同时浴室自动关灯的智能场景启动（恢复设定时间内无人移动浴室自动关灯），这个操作稍微有点复杂，写出来是为了打消大家对于自动关灯的顾虑。

5.门磁本身体积很小，所以大家可以根据自家的实际情况随便粘贴安装（门磁出厂自带双面胶），联动几乎所有想控制的智能设备，大家发挥想象力就能创造出无数种自动化智能场景。

三、辅助提醒

门磁除了可以向手机推送通知以外，还可以联动小爱音箱做很多语音提醒：

1.晚上天黑了，如果阳台门没关，小爱音箱会播报语音提醒阳台门没有关闭。（我觉得这种提醒特别重要，对家庭安全起到很大帮助作用，从此就不必在睡前跟打经巡夜一般把家里门窗都巡视一圈了）

2.小朋友学习室门关闭，小爱音箱播报语音提醒全家人小朋友开始写作业了，大家开启轻声细语轻手轻脚模式，哈哈哈。

3.水压小的地区洗澡时，关闭浴室门，小爱音箱提醒其他人暂时不要用水。（从此不必洗澡前大吼一声了）

4.存放重要物品和文件的柜子如果被小朋友打开了，立刻就收到手机推送提醒，还可以让小爱发出警告。（防熊孩子利器，哈哈哈）

5.冰箱门没关好，超过一分钟手机推送提醒，联动小爱音箱播报提醒。

6.各种生活场景，可以设定各种提醒，根据自家情况随意设置。

四、避免打扰

这个稍微有点绕，我尽量说通俗，门磁可以作为“同时满足”的条件之一来设定自动化智能场景，我举个例子可能大家就明白了： 当按门铃和学习室门处于打开状态同时满足时——门铃响。也就是说当学习室门处于“关闭”状态（小朋友在做作业）时，有人按门铃，门铃是不会响的（以免打扰到小朋友）；如果有人按门铃时，学习室门是“打开”状态，则门铃就会有声音。稍微有一点点绕，大家仔细想想就会豁然开朗了，这个“同时满足”的概念可以灵活运用到各种生活场景中。

五、组合联动

两个门磁可以组合联动，也就是当“A门磁”和“B门磁”都关闭后才会触发智能场景，

举几个例子：

1.大阳台门和小阳台门都处于关闭状态时，自动关闭窗帘。（单独关闭其中一个门时不会关闭窗帘，以免造成另一个门还没关而窗帘却关闭了的尴尬）

2.左窗户和右窗户都处于关闭状态时，自动关闭窗帘。（关窗时就不用考虑先关哪一扇窗再关哪一扇窗的顺序问题了）

3.大阳台门和小阳台门打开超过1分钟未关闭，自动关闭电暖器。（避免临时去某一个阳台晾晒衣服或拿东西把电暖器给关闭的尴尬；当然反之亦然，两个门都被打开了并且超过1分钟时电暖器会自动关闭，因为这种情况应该是在开门通风了）

六、“状态”门磁

我家里有喵星人，全家出门长时间旅游时不希望宠物触发各个房间空调/电暖器等一些不太必要的设备，但是又不想限制宠物的活动空间，可以用门磁来解决这个矛盾。这个操作就更复杂了，我大概讲一遍，大家能理解多少就理解多少吧，大家日后对智能家居足够精通了也就会弄了。

第一步： 买一个魔改门磁（把门磁改造成USB供电）

第二步： 买一个带USB口的小米智能插座

第三步： 所有自动开灯的自动化智能场景中都加入这个门磁处于“关闭”状态的“同时满足”条件，也就是“人体传感器”监测到有人移动和门磁处于“关闭”状态这两个条件同时满足时，灯才会自动打开。

在以上准备都做好后，智能场景设定就简单了。

下面举几个例子：

1.小米智能门锁门外上提把手--小米智能插座关闭USB口供电--状态门磁变成“打开”状态--所有自动开灯智能场景就不会执行了（喵星人随便溜达）

2.小米智能门锁门外开门--小米智能插座打开USB口供电--状态门磁变成“关闭”状态-所有自动开灯智能场景恢复正常执行（状态切换在开锁瞬间完成，不会影响开灯照明）

3.白天想睡觉不希望灯自动亮，先给小爱训练一条我睡觉了的智能后：跟小爱说我睡觉了--智能插座关闭USB口供电--状态门磁变成“打开”状态--卧室灯就不会自动亮了（反之就是设定一个起床动作将智能插座USB口供电打开，卧室灯就恢复自动亮了）。可能有同学会问为啥不关闭自动开灯的自动化场景呢，如果设备少可以这样做的，但我设备太多了，自动化场景非常非常非常多，所以集中在两个硬件设备上会更简单和直观。

第二章、关于门窗传感器的相关基础知识（从零开始了解）

基础原理： 门窗传感器因为主要使用到了磁铁也就是吸铁石的原理，所以俗称“门磁”，门磁由两部分组成，一部分是主体（主板/传感器啥的都在这里边，主体可以理解为“铁”），另外一部分是分体（这部分结构非常简单就是个吸铁石，分体可以理解为“磁”），当主体和分体距离足够近时（小于18mm）“铁”与“磁”吸合上了（也就是吸铁石跟铁吸在一起了），主体就会认为门被人关上了（或者窗户被人关上了）；当主体和分体的距离足够远时（大于18mm），“铁”与“磁”分开了（也就是类似我们用手把吸铁石上的铁给拿下来了），主体就会认为门被人打开了（或者窗户被人打开了）；

基础通讯： 作为智能家居设备，“门磁”是需要通过“网关”连接互联网的（有点类似设备上网要连接路由器），目前市面上的”门窗传感器“主要分为两种通讯协议（大家可以理解为联网方式，例如大家的手机是通过5G上网还是连家里Wi-Fi上网，大概就是这个意思），一种是“ZigBee”，另一种是“蓝牙”，我们这里就不深究这两种通讯协议具体是啥了（太晦涩难懂了），我们只要记住它们背后都是啥设备就行了：“ZigBee”是ZigBee网关或多模网关，“蓝牙”是蓝牙网关或多模网关。

多模网关：小米智能多模网关

ZigBee网关：Aqara网关

蓝牙网关：小爱音箱或一些插座、灯具等等

看到这里大家可能还是有点懵，没关系，大家只要记住“小米智能多模网关”同时支持ZigBee和蓝牙这两种通讯协议就可以啦，无论你买的“门磁”是ZigBee的还是蓝牙的，小米智能多模网关都能支持！（如果你家里没有多模网关但有个小爱音箱，那么买个蓝牙版的门磁也可以通过小爱音箱里的蓝牙网关实现联网。但如果你家里没有多模网关但有个小爱音箱，但你却买了个ZigBee版的门磁，那么不好意思，你只能再去买一个ZigBee网关或者多模网关了）

基础流程： 我们有了门磁和网关后，就可以实现以下基础流程了：

打开门或窗户（门磁主体与分体分离）-门磁主体告诉多模网关门开啦-多模网关告诉服务器门开啦-服务器告诉手机app和告诉其他被联动智能设备门开啦；关闭门或窗户（门磁主体与分体吸合）-门磁主体告诉多模网关门关啦-网关告诉服务器门关啦-服务器告诉手机app和告诉其他被联动智能设备门关啦。（这个流程并不是最完整的通讯流程，为了让大家容易理解所以做了大幅简化，但基本工作流程大概就是这个样子）

基础使用： 仔细通读说明书，一定要仔细看说明书哦，很多人都不爱看说明书一上来就乱搞一气而走了很多弯路，如何“添加新设备”和安装事项说明书里都详细写了（我们这里就不再赘述了），蓝牙门磁的连接流程简单，ZigBee门磁的连接流程有点复杂，但根据说明书操作都是可以自己搞定的。另外大家重点记住门磁主体和分体的有效距离是18mm（实在没把握就拿个尺子看刻度安装吧，哈哈）

第三章、后记

前情提要：

前几天有一款新出的门窗传感器搞新品上市促销，差不多5折的价格数量有限，知道后马上下单并推荐给身边的朋友，这些朋友绝大多数都被我们种草多多少少买了些智能产品，比如音箱啊，门锁啊，净水器啊，扫地机器人啊，所以我们心里认为也算入门了，就直接发链接过去后就啥都没说，结果......他们不约而同的问出了如下几个问题：

1.这是啥？2.搁哪用？3.怎么用？4.想了想感觉也没啥用啊？

面对这些问题突然意识到一个问题，可能是我们用智能家居设备时间太久了，心里自然而然就认为智能家居基础知识所有人都应该懂，但显然不是这样的，就算是已经开始使用智能家居设备的人可能也有很大一部分人群是在单单使用单个设备的功能，并没有理解智能设备之间的联动关系，也想象不出来实际的使用场景。所以我们就有了这个想法：每次就讲一件设备，用最通俗易懂的“白话”讲讲这个设备的实际使用场景，也就是这个东西在我们生活中到底有什么用？有没有用？

结语： 对于新手来说，猛地面对一整套智能家居设备确实会很懵，尤其是网上很多智能家居视频“秀”得让人望而却步，但其实没那么难，建议大家花点小钱先买两件智能设备入门，比如门磁+智能灯泡，尝试设置两个最基本的联动场景：1.门磁开--灯泡开，2.门磁关--灯泡关，学会设置这两个场景后就等于是掌握基础了， 之后无论多复杂的智能场景都是在这个基础上延伸出来的。设置操作流程也大体一样，逻辑也都差不多。目前智能家居自动化场景的逻辑简单来说就是：条件+执行，再说复杂一点就是：XX设备在XX条件下--就联动--XX设备执行XX动作，再再说复杂一点就是：XX设备+XX设备在XX条件下--就联动--XX设备+XX设备执行XX动作，以此类推越加越多而已，所以其实就是简单的小学加减法（哈哈哈哈），大家不必怕，花点小钱勇敢的迈出第一步，科技改变生活品质的大门就向你打开了。

--祝每个人都能享受到科技的乐趣！

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