Безконтактни сензори: преглед, принцип на работа, предназначение. Докоснете превключвател

Често в електрониката такъв радиоелектричен елемент като тръбен превключвател намира своето приложение. Неговата характеристика е способността да се затварят контактите при облъчване с магнитно поле. Какво означава това? Чрез вземане на обикновен магнит или поставяне на електромагнит в близост до релето, лесно можете да направите и затворите контактите на този радио елемент. По същество, това е един вид безконтактен сензор.

Дефиниция на концепцията

Какво е сензор за близост? Под това се разбира електронно устройство, което регистрира наличието на определен обект в зоната на неговото действие и се задейства без никакви механични или други ефекти.

Безконтактните сензори се използват в различни области. Това е създаването на домакински уреди и системи за сигурност, промишлени технологии и автомобилостроене. Между другото, този елемент се нарича „проксиматор“.

предимства

Сред основните предимства на сензорите за близост са те:

- компактни размери;

- висока степен на херметичност;

- дълготрайност и надеждност;

- ниско тегло;

- разнообразни възможности за инсталиране;

- липса на контакт с обекта и обратен удар.

класификация

Има различни видове сензори за близост. Те се класифицират според принципа на действие и са:

- капацитивен;

- оптични;

- индуктивни;

- ултразвук;

- магнитно чувствителни;

- пирометрични.

Помислете за всеки от тези видове устройства поотделно.

Капацитивни сензори

В основата на тези устройства е измерването на електрически кондензатори. В техния диелектрик е обектът, който подлежи на регистрация. Целта на безконтактните сензори от този тип е да работят с много приложения. Това, например, разпознаване на жестове. Капацитивни сензори за автомобилни дъждове. Такива устройства дистанционно измерват нивото на течността при обработката на различни материали и др.

Капацитивният сензор за близост е аналогова система, работеща на разстояние до седемдесет сантиметра. За разлика от други подобни устройства, той има по-голяма точност и чувствителност. В крайна сметка, промяната в капацитета в нея се проявява само в няколко пикофарада.

Безконтактният сензорен кръг от този тип включва плочи, състоящи се от проводима печатна платка, както и зареждане. В този случай, образуването на кондензатор. И това ще се случи по всяко време, или в проводящ заземен елемент, или в някой обект, чиято диелектрична константа е различна от въздуха. Такова устройство ще работи и ако човек или част от неговото тяло се появи в зоната на работа на устройството, което ще бъде подобно на потенциала на земята. Докато приближавате, например, пръстът ще се промени кондензатор капацитет. И дори като се има предвид факта, че системата е нелинейна, няма да бъде трудно за външен обект да се появи в разглежданите граници.

Електрическата схема на такъв сензор за близост може да бъде сложна. Устройството може да включва няколко елемента, независими един от друг в посоките наляво / надясно и също нагоре / надолу. Това ще разшири възможностите на устройството.

Оптични сензори

Такива безконтактни превключватели днес намират своето широко приложение в много отрасли на човешката дейност, където работи оборудването, необходимо за откриване на обекти. Когато се свързва сензор за близост, се използва кодиране. Това ви позволява да предотвратите фалшиво задействане на устройството поради външно влияние на източниците на светлина. Тези сензори работят при ниски температури. При тези условия те се поставят на термосвивки.

Какво представляват неконтролираните оптични сензори? Това е електронна схема, която отговаря на промените светлинен поток което пада върху приемника. Такъв принцип на действие позволява да се определи наличието или отсъствието на обект в определена пространствена област.

Конструкцията на оптичните сензори за близост има две основни единици. Един от тях е източникът на радиация, а вторият е приемникът. Те могат да бъдат както в едно, така и в различни случаи.

При разглеждане на принципа на безконтактен сензор могат да се разграничат три вида оптични устройства:

1. Бариера. Работата на оптични превключватели от този тип (Т) се извършва на пряка греда. В този случай инструментите се състоят от две отделни части - предавателя и приемника, които са разположени коаксиално една спрямо друга. Радиационният поток, излъчван от радиатора, трябва да бъде насочен точно към приемника. Когато лъчът е прекъснат от обект, превключвателят се активира. Такива сензори имат добра устойчивост на шум. Освен това те не се страхуват от капка дъжд или прах и т.н.
2. Дифузно. Работата на оптични превключватели тип D се основава на използването на отразена от обекта лъч. Приемникът и предавателят на такова устройство се намират в една и съща опаковка. Излъчвателят насочва потока към обекта. Гредата, отразена от нейната повърхност, се разпределя в различни посоки. В тази част на потока се връща обратно, където се улавя от приемника. В резултат на това превключвателят е активиран.
3. Reflex. Такива оптични сензори за близост са тип R. Те използват отразения от рефлектора лъч. Приемникът и емитерът на такова устройство също са разположени в един и същ корпус. Когато се удари в рефлектора, лъчът се отразява, той се оказва в зоната на приемника, в резултат на което устройството задейства. Такива устройства работят на разстояние до 10 метра. Може би използването им за фиксиране на полупрозрачни обекти.

Индуктивни сензори

В основата на това устройство стои принципът на отчитане на промените в индуктивността на основните му компоненти - намотката и сърцевината. Оттук и името на самия сензор.

Промените в индукцията показват, че в магнитното поле на намотката се появява метален предмет, който го променя и съответно цялата схема на окабеляване, чиято основна функция се възлага на компаратора. Когато това се случи, се подава сигнал към релето и токът се изключва.

Въз основа на това можем да говорим за основната цел на такова устройство. Използва се за измерване на движението на част от оборудването, което трябва да бъде спряно, ако границите на терена са надвишени. Самите сензори имат граници на движение от един микрона до двадесет милиметра. В тази връзка, такова устройство се нарича също така и индуктивен превключвател на позицията.

Прегледът на безконтактните сензори от този тип ни позволява да разграничим няколко от тях. Тази класификация се основава на различен брой свързващи кабели:

1. Две тел. Такива индуктивни сензори са свързани директно към веригата. Това е най-простият, но в същото време доста капризен вариант. Това изисква номинално съпротивление на натоварване. С намаляване или увеличаване на този индикатор работата на инструмента става неправилна.
2. Три тел. Този тип индукционен сензор е най-често срещаният. В такива схеми, два проводника трябва да бъдат свързани с напрежението, а едно - директно към товара.
3. Четири и пет тел. В тези сензори, два проводника са свързани към товара, а петият се използва за избор на желания режим на работа.

Ултразвукови сензори

Тези устройства се използват широко в различни области на производството, решавайки много проблеми на автоматизацията на технологичните цикли. Ултразвукови сензори за близост се използват за определяне на местоположението и разстоянието на различни обекти.

Например, те се използват за откриване на етикети и дори прозрачни, за измерване на разстоянието и контрол на движението на даден обект. С тяхна помощ определете нивото на течността. Необходимостта от това възниква например при отчитане на разхода на гориво при извършване на транспортни операции. И това са само някои от многото приложения на ултразвукови ключове тип.

Такива сензори са доста компактни. Те се отличават с висококачествен дизайн и липса на различни движещи се части. Това оборудване не се страхува от замърсяване, което е доста важно по отношение на производството, а също така не изисква почти никаква поддръжка.

Ултразвуковият сензор съдържа пиезоелектрически нагревател, който е едновременно радиатор и приемник. Тази структурна част възпроизвежда потока на звуковите импулси, приемайки го и превръщайки получения сигнал в напрежение. След това се подава към контролера, който извършва обработка на данни и изчислява разстоянието, на което се намира обектът. Тази технология се нарича ехолокация.

Активният обхват на ултразвуковия сензор е работният обхват на откриване. Това е разстоянието, в което ултразвуковото устройство може да „види” обекта, и няма значение дали се приближава към чувствителния елемент в аксиална посока или се движи през звуковия конус.

В зависимост от принципа на действие се отличават ултразвукови сензори:

1. Позиция. Такива устройства се използват за изчисляване на интервала от време, необходим за преминаване на звука от инструмента към обект и обратно. Безконтактните ултразвукови позиционни сензори се използват за наблюдение на местоположението и наличието на различни механизми, както и за преброяването им. Такива устройства се използват също като индикатор за ниво на различни течности или насипни материали.
2. Разстояния и движения. Принципът на действие на такива устройства е подобен на този, използван в описаното по-горе устройство. Разликата е само в типа на сигнала, който присъства на изхода. Той е аналогов, а не дискретен. Сензори от този тип се използват за преобразуване на наличните индикатори за разстоянието до обекта в определени електрически сигнали.

Магнитни сензори

Тези превключватели се използват за управление на позицията. Сензорите се задействат от приближаването на магнит, който се намира на движещата се част на механизма. Такива устройства имат разширен температурен диапазон (от -60 до +125 градуса по Целзий). Тази функционалност ви позволява да автоматизирате голям брой сложни производствени процеси.

Безконтактен температурен сензор с магнитно чувствителен тип, използван:

- за химическата и металургичната промишленост;

- в районите на Далечния север;

- на подвижния състав;

- в хладилни инсталации;

- на автокранове;

- в булдозери;

- в машини за сняг и др.

Те намират приложение в системите за сигурност на сградите, както и за автоматичното отваряне на прозорци и входни врати.

Най-модерните и бързодействащи са магнитно чувствителните сензори, които работят Ефект на Хол. Те не са обект на механично износване, тъй като имат електронен изходен ключ. Ресурсът на такива сензори е почти неограничен. В тази връзка тяхното използване е изгодно и практично решение на задачите за измерване на броя на оборотите на вала, фиксиране на местоположението на бързо движещи се обекти и др.

При измерване на нивото на течности са широко използвани плаващи магнитно чувствителни сензори. Те са най-добрият вариант за определяне на необходимата производителност поради ниската цена и простотата на дизайна.

Микровълнови сензори

Този тип безконтактни превключватели е най-гъвкавата конструкция, която позволява непрекъснато сканиране на обслужваната зона. Трябва да се има предвид, че те са в по-висока ценова категория, отколкото, например, ултразвукови колеги.

Експлоатацията на такова устройство се дължи на излъчването на електромагнитни вълни с висока честота, чиято стойност е малко по-различна в устройствата на различни производители. Микровълновите сензори са конфигурирани да сканират и приемат отразени вълни. Това позволява на устройството да улови дори и най-малките промени в електромагнитния фон. Ако това се случи, системата за предупреждение, свързана със сензора, веднага се задейства под формата на аларма, осветление и др.

Микровълновите устройства имат висока точност на реакция и чувствителност. За тях не са бариери тухлени стени, врати и мебели. Този факт трябва да се има предвид при инсталирането на системата. Нивото на чувствителност на инструмента може да се промени чрез настройка датчик за движение.

Прилагане на микровълнови превключватели за контрол на вътрешно и външно осветление, алармени устройства, електрически уреди и др.

Пирометрични сензори

Наличието на топлинно излъчване, което е лъч от електромагнитни вълни с различна дължина, е характерно за организма на всяко живо същество. С увеличаване на телесната температура, обемът на излъчваната енергия се увеличава.

Въз основа на фиксирането на топлинното излъчване работят сензори, които се наричат ​​пирометрични сензори. Те са:

- обща радиация, измерваща общата топлинна енергия на тялото;

- частична радиация, измерваща енергията на зоната, ограничена от приемника;

- спектрално съотношение, даващо индикатора за съотношението на енергията на определени части от спектъра.

Безконтактните сензори, сензорите най-често се използват в устройства, които записват движението на обекти.

Сензори

Развиващите се технологии засегнаха почти всички сфери на човешката дейност. Те не заобиколиха въпросите, свързани с подобряването на жилищата. Ярък пример е сензорният превключвател. Това устройство ви позволява да контролирате осветлението на помещението с леко докосване.

Сензорният превключвател веднага работи дори и с най-слабото докосване на бутона. Дизайнът му включва три основни елемента. Сред тях са:

1. Управляващо устройство, което обработва входящия сигнал и го предава на желаните елементи.
2. Превключващо устройство Тази част затваря и отваря веригата, а също така променя силата на тока, консумирана от лампата.
3. Панел за управление (докосване). С този детайл превключвателят получава сигнали от дистанционното управление или от докосване. Повечето съвременни устройства работят, когато държите ръка до тях.

Стандартните модели могат:

- включване и изключване на светлината;

- регулиране на яркостта;

- наблюдение на работата на отоплителните уреди, отчитане на температурните промени;

- отваряне и затваряне на щорите;

- включване и изключване на домакински уреди.

Сензорните ключове произвеждат различни видове. Конкретният модел се избира в зависимост от нуждите на офиса или жилищната сграда. Например, желанието за закупуване и инсталиране на сензорно устройство може да възникне поради местоположението на стационарен превключвател в неудобно място с невъзможността за неговото прехвърляне. Или може би човек, чиято подвижност е ограничен, живее в къща или апартамент. Понякога стационарните ключове са на такава височина, че не са достъпни за деца. Решаването на проблема ще изисква избор на конкретен модел. Някои собственици предпочитат да инсталират сензорни превключватели, за да променят яркостта на светлината, без да стават от леглото и т.н.