众所周知，在工业自动化领域的各种应用中，传感器是一个极其重要的组成部分。他们在很大程度上对特定过程的正确性和最终产品的质量负责。随着自动化系统、基于物联网的解决方案和第四次工业革命的发展，他们的作用将更加增长。传感器制造商已经面临着市场对其设计和功能越来越多的要求。

工业自动化中的传感器负责各种测量任务。这些最常见的是与特定物体的检测、它们的位置或运动有关，以及与它们的个别特征或操作参数有关。在这个应用领域中，最常用的传感器是接近和光学传感器。它们通常是机器或整个生产线的一个组成部分，也是负责控制单个过程或安全系统的系统。

在这种情况下，传感器，也被称为检测器或仪表，被定义为测量系统的一个组成部分，用于测量实际值并传输测量结果，以便进一步处理和分析。传感器本身位于一个特定的数据收集点上。因此，它构成了数据处理和外部世界之间的接口。

接近传感器及其类型

尽管工业传感器是一个非常有容量的设备组，可以在各种工业应用中找到，但当涉及到工业自动化时，接近传感器无疑是最重要的。毫无疑问，可以说它们是各种工业应用中最常见的，同时，它们如今甚至是自动化和生产控制系统中不可缺少的组成部分。

这组传感器的主要任务包括检测和示意物体的存在，并在不接触的情况下记录其基本特征。接近传感器也是一个相当广泛的类别。在这组设备中，主要有电感式、电容式、磁力式、光电式、超声波式、雷达式、热式和反射式传感器。

最广泛的一组接近传感器是电感式传感器，自20世纪60年代以来已被成功使用。它们是涉及检测金属工件（任何种类）的理想任务。它们对进入传感器区域的金属有反应。它们主要用于控制与受控设备相关的机制的位置、位移和运动。它们的主要优点包括操作的高精度和可靠性，以及相对较长的使用寿命和对恶劣条件的抵抗力。

感应式传感器的工作原理是基于监测传感器所产生的磁场。这些变化是一个由金属制成的物体出现在传感器的检测领域的结果，即事实上靠近传感器面。传感器的范围（所谓的工作区）取决于其中使用的传感元件，即线圈的大小。通常情况下，它的大小与传感器的尺寸成正比，或者更具体地说，与它的长度成正比。

另一种不太常见的接近传感器类型是电容式传感器。这种类型的传感器还可以检测到隐藏的物体，例如在罐子、容器或掩体后面。这是因为它是通过测量被调查物体和传感器之间的电容变化来工作的。因此，它们也可以用来控制储罐的填充水平和介质供应。

这组传感器的优点还包括能够对不同材料制成的物体进行检测，而不仅仅是金属部件。电容式传感器还能检测到木质、玻璃或塑料部件以及液体。他们能够记录生产过程和最终检查中的状态。另一个重要的优势是它们对环境中的污染物（如灰尘或气溶胶）和电磁影响的高抗干扰性。由于这些特性，电容式传感器被各行各业的公司所使用，包括食品和饮料、化学品和仓储等等。

接近性光电传感器

特别是光学传感器，或者更准确地说是光电传感器，因为它们也被称为，最近已经变得越来越流行。由于这些设备使用的技术不断发展，它们实现了非常好的技术性能。这使得它甚至可以测量非常小的工件和它们的最小位移。这些传感器的优点还包括测量速度和非常长的工作范围。这些特点意味着近距离光电传感器正日益取代电容式或电感式传感器的市场地位。此外，在某些应用中，它们甚至是不可替代的。

光电传感器使用电子光检测器和光束发射器来检测规定区域内物体的存在。这种类型的传感器的工作原理不是像电感式传感器那样基于场的变化，而是基于能量传输。

由于光电传感器的工作机制可以有相当大的不同，所以这种类型的传感器有几个类别：反射式、反光式、屏障式（面积传感器）、光纤式、发光式、狭缝式和模拟式。它们主要用于测量生产线上的物体和移动部件，如机械手、机器人、码垛机和各种移动机器部件。光电传感器还可用于计算和确定物体的位置、尺寸和其他物理特征，以及确定散装材料和液体的水平。

传感器的新设计和新任务

被各行业的公司普遍使用，接近传感器只代表了工业解决方案中使用的传感器的一小部分。第四次工业革命正在催生出越来越多的新的传感器类型和设计。通常，他们必须满足公司因物联网和工业4.0带来的解决方案而对他们提出的全新要求。

可以说，传感器系统今天是智能工厂解决方案的核心要素之一。紧凑型传感器设计安装在机器上，但也安装在制成品上。通过这种方式，它们可以更好地组织和监控生产过程。

所有传统的工业传感器的工作原理基本相似：它们记录物理参数并将其传输给机器控制系统。然而，工业4.0给传感器带来了额外的任务。传感器不仅要收集信息，而且要相互交换信息。然而，只有当传感器配备了适当的通信接口时，这才有可能。

因此，传感器制造商正在整合处理测量数量的芯片，并使大型无线传感器网络得以建立。智能传感器必须配备一个微处理器或微控制器和一个能够进行双向无线信息交流的通信接口（这里使用各种可用的技术：GSM、ISM、无线电或红外网络）。

传感器尺寸较小，但能力更强

现代传感器的设计也越来越受到这些设备的小型化和提高能源效率的广泛驱动的影响。越来越多的人认为，一个传感器应尽可能少地占用空间，同时执行越来越复杂的功能。虽然这听起来有点自相矛盾，但这样的解决方案有更多优势。这是因为传感器尺寸的减小转化为其重量的减少。因此，这就意味着减少了安装的整体重量，同时允许在相同的空间内安装更多的传感器。

近年来，MEMS系统也得到了快速发展，这些设备将机械和电子元件结合在一起，以迷你甚至纳米的规模制造。将电子和机械部件集成在一个微型外壳中，意味着减少了材料消耗，减轻了重量，并降低了为其供电所需的能耗。

智能传感器的供电方式最近也在发生重大变化。第一步是使用无线电源，这同时也有助于消除昂贵和耗费空间的布线。

如今，能源采集技术，即从可自由利用的资源（如阳光、风能或水能、热能或生化能，或电磁波或振动能）中提取电能，正被越来越多地使用。这些类型的电源有很多优点，不仅与环境保护和获得它们的成本较低有关。最重要的是，它们还能提供免维护和安全运行。

第四次工业革命肯定会以智能传感器为基础，除了现有的测量功能外，还将把机器和设备连接到在物联网和云计算框架内运作的网络物理网络中。因此，为了满足新的任务，传感器的设计将必须越来越复杂，但又要紧凑和节能。因此，在传感器领域可望出现几乎革命性的变化，因为它们被应用于各种工业自动化解决方案。