Czujniki zbliżeniowe: przegląd, zasada działania, cel. Przełącznik dotykowy

Często w elektronice taki element radiowy jak kontaktron znajduje swoje zastosowanie. Jego cechą jest możliwość zamykania styków po napromieniowaniu za pomocą pola magnetycznego. Co to znaczy? Za pomocą prostego magnesu lub umieszczenia elektromagnesu w pobliżu kontaktronu, można łatwo nawiązywać i zamykać styki tego elementu radiowego. W gruncie rzeczy jest to rodzaj czujnika bezdotykowego.

Definicja pojęcia

Co to jest czujnik zbliżeniowy? Przez to rozumie się urządzenie elektroniczne, które rejestruje obecność określonego obiektu w strefie jego działania i jest uruchamiane bez żadnych mechanicznych lub jakichkolwiek innych efektów.

Czujniki zbliżeniowe są używane w różnych dziedzinach. Jest to tworzenie urządzeń gospodarstwa domowego i systemów bezpieczeństwa, technologii przemysłowej i motoryzacyjnej. Nawiasem mówiąc, ten element jest popularnie nazywany "przełącznikiem zbliżeniowym".

Korzyści

Wśród głównych zalet czujników zbliżeniowych wyróżniają je:

- kompaktowy rozmiar;

- wysoki stopień szczelności;

- trwałość i niezawodność;

- niska waga;

- różnorodne opcje instalacji;

- brak kontaktu z przedmiotem i odwrotnym uderzeniem.

Klasyfikacja

Istnieją różne rodzaje czujników zbliżeniowych. Są one klasyfikowane zgodnie z zasadą działania i są:

- pojemnościowy;

- optyczny;

- indukcyjne;

- ultradźwięki;

- magnetycznie wrażliwy;

- pirometryczny.

Rozważ każdy z tych typów urządzeń osobno.

Czujniki pojemnościowe

Sercem tych urządzeń jest pomiar kondensatorów elektrycznych. W ich dielektryku i jest przedmiotem, który podlega rejestracji. Celem tego typu czujników zbliżeniowych jest praca z wieloma aplikacjami. To na przykład rozpoznawanie gestów. Pojemnościowe czujniki deszczu samochodowego. Takie urządzenia zdalnie mierzą poziom cieczy podczas przetwarzania różnych materiałów itp.

Pojemnościowy czujnik zbliżeniowy to analogowy system działający w odległości do siedemdziesięciu centymetrów. W przeciwieństwie do innych typów podobnych urządzeń ma większą dokładność i czułość. Wszakże zmiana w jej pojemności występuje tylko w kilku pikofaradach.

Obwód czujnika zbliżeniowego tego typu obejmuje płyty składające się z przewodzącej płytki drukowanej, jak również ładowania. W tym przypadku, tworzenie kondensatora. Co więcej, nastąpi to w dowolnym momencie, albo w przewodzącym uziemionym elemencie, albo w jakimś obiekcie, którego stała dielektryczna jest inna niż powietrze. Takie urządzenie zadziała również wtedy, gdy osoba lub część jego ciała pojawi się w strefie działania urządzenia, która będzie podobna do potencjału ziemi. Kiedy się zbliżysz, na przykład palec się zmieni pojemność kondensatora. Nawet biorąc pod uwagę fakt, że system jest nieliniowy, pojawienie się obcego obiektu w oglądanych granicach nie będzie trudne.

Schemat okablowania takiego czujnika zbliżeniowego może być skomplikowany. Urządzenie może zawierać kilka elementów niezależnych od siebie w kierunkach lewo / prawo, a także góra / dół. Spowoduje to rozszerzenie możliwości urządzenia.

Czujniki optyczne

Takie przełączniki bezstykowe znajdują dziś swoje szerokie zastosowanie w wielu gałęziach ludzkiej działalności, gdzie działa sprzęt niezbędny do wykrywania obiektów. Podczas podłączania czujnika zbliżeniowego używane jest kodowanie. Pozwala to uniknąć fałszywego wyzwalania urządzenia z powodu zewnętrznego wpływu źródeł światła. Czujniki te działają w niskich temperaturach. W tych warunkach są one poddawane termokumulacjom.

Czym są niekontrolowane czujniki optyczne? To obwód elektroniczny, który reaguje na zmiany strumień światła który spada na odbiornik. Taka zasada działania pozwala naprawić obecność lub nieobecność obiektu w określonej dziedzinie przestrzeni.

Konstrukcja optycznych czujników zbliżeniowych ma dwie główne jednostki. Jednym z nich jest źródło promieniowania, a drugie jest odbiornikiem. Mogą być zarówno w jednym, jak i w różnych przypadkach.

Rozważając zasadę czujnika bezdotykowego, można wyróżnić trzy typy urządzeń optycznych:

1. Bariera. Działanie przełączników optycznych tego typu (T) odbywa się na wiązce bezpośredniej. W tym przypadku instrumenty składają się z dwóch oddzielnych części - nadajnika i odbiornika, które są umieszczone współosiowo względem siebie. Strumień promieniowania emitowany przez grzejnik musi być skierowany dokładnie do odbiornika. Kiedy wiązka zostanie przerwana przez obiekt, przełącznik jest aktywowany. Takie czujniki mają dobrą odporność na zakłócenia. Ponadto nie boją się kropli deszczu ani pyłu itp.
2. Rozproszeni Działanie przełączników optycznych typu D opiera się na wykorzystaniu wiązki odbijanej od obiektu. Odbiornik i nadajnik takiego urządzenia znajdują się w tym samym opakowaniu. Emiter kieruje przepływ do obiektu. Belka, odbita od jej powierzchni, jest rozproszona w różnych kierunkach. W tej części strumienia jest zwracana, gdzie jest przechwytywana przez odbiornik. W wyniku tego przełącznik jest włączony.
3. Refleks. Takie optyczne czujniki zbliżeniowe są typu R. Wykorzystują wiązkę odbijaną od reflektora. Odbiornik i emiter takiego urządzenia znajdują się również w tej samej obudowie. Po uderzeniu w odbłyśnik, wiązka odbita, okazuje się w obszarze odbiornika, w wyniku czego wyzwala urządzenie. Takie urządzenia działają w odległości do 10 metrów. Być może ich wykorzystanie do mocowania przezroczystych obiektów.

Czujniki indukcyjne

Podstawą tego urządzenia jest zasada uwzględniania zmian w indukcyjności jego głównych elementów - cewki i rdzenia. Stąd nazwa samego czujnika.

Zmiany w indukcji wskazują, że metalowy obiekt pojawił się w polu magnetycznym cewki, która ją zmieniła i, odpowiednio, cały schemat elektryczny, którego główną funkcję przypisano do komparatora. Kiedy to nastąpi, sygnał jest podawany do przekaźnika, a prąd jest wyłączany.

Na tej podstawie możemy mówić o głównym celu takiego urządzenia. Służy do pomiaru ruchów sprzętu, który musi zostać wyłączony, jeśli przekroczone zostaną granice terenu. Same czujniki mają ograniczenia ruchu od jednego mikrona do dwudziestu milimetrów. Pod tym względem takie urządzenie jest również nazywane indukcyjnym przełącznikiem położenia.

Przegląd czujników zbliżeniowych tego typu pozwala nam rozróżnić kilka z nich. Klasyfikacja ta opiera się na różnej liczbie przewodów połączeniowych:

1. Dwuprzewodowy. Takie czujniki indukcyjne są podłączone bezpośrednio do obwodu. Jest to najprostsza, ale jednocześnie dość kapryśna opcja. Wymaga nominalnej rezystancji obciążenia. Przy zmniejszeniu lub zwiększeniu tego wskaźnika działanie przyrządu staje się niepoprawne.
2. Trójprzewodowy. Ten typ czujnika indukcyjnego jest najbardziej powszechny. Na takich schematach dwa przewody powinny być podłączone do napięcia, a jedno - bezpośrednio do obciążenia.
3. Cztero i pięcioprzewodowe. W tych czujnikach dwa przewody są podłączone do obciążenia, a piąty służy do wyboru pożądanego trybu pracy.

Czujniki ultradźwiękowe

Urządzenia te są szeroko stosowane w różnych dziedzinach produkcji, rozwiązując wiele problemów związanych z automatyzacją cykli technologicznych. Ultradźwiękowe czujniki zbliżeniowe służą do określania położenia i odległości różnych obiektów.

Na przykład służą do wykrywania etykiet, a nawet przezroczystych, w celu pomiaru odległości i kontrolowania ruchu obiektu. Za ich pomocą określ poziom płynu. Istnieje potrzeba, aby na przykład uwzględnić zużycie paliwa podczas wykonywania operacji transportowych. A to tylko niektóre z wielu zastosowań przełączników ultradźwiękowych.

Takie czujniki są dość zwarte. Wyróżniają się one wysokiej jakości wzornictwem i brakiem różnych ruchomych części. Sprzęt ten nie obawia się zanieczyszczenia, które jest dość istotne pod względem produkcji, a także prawie nie wymaga konserwacji.

Czujnik ultradźwiękowy zawiera piezoelektryczny podgrzewacz, który jest zarówno grzejnikiem, jak i odbiornikiem. Ta część strukturalna odtwarza przepływ impulsów dźwiękowych, pobierając go i przetwarzając odebrany sygnał na napięcie. Następnie jest przekazywana do kontrolera, który wykonuje przetwarzanie danych i oblicza odległość, na której znajduje się obiekt. Ta technologia nazywa się echolokacją.

Aktywny zasięg czujnika ultradźwiękowego to zakres wykrywania działania. Jest to odległość, w której urządzenie ultradźwiękowe może "zobaczyć" obiekt i nie ma znaczenia, czy zbliża się on do wrażliwego elementu w kierunku osiowym, czy porusza się po stożku dźwiękowym.

W zależności od zasady działania, czujniki ultradźwiękowe są rozróżniane:

1. Przepisy. Takie urządzenia są używane do obliczania przedziału czasowego niezbędnego do przejścia dźwięku z instrumentu do obiektu iz powrotem. Bezdotykowe ultradźwiękowe czujniki położenia służą do monitorowania lokalizacji i dostępności różnych mechanizmów, a także do ich liczenia. Takie urządzenia są również używane jako wskaźnik poziomu różnych cieczy lub materiałów sypkich.
2. Odległości i ruchy. Zasada działania takich urządzeń jest podobna do tej stosowanej w urządzeniu opisanym powyżej. Różnica dotyczy tylko rodzaju sygnału, który jest obecny na wyjściu. Jest analogowy, nie dyskretny. Czujniki tego typu służą do konwersji dostępnych wskaźników odległości do obiektu na pewne sygnały elektryczne.

Czujniki magnetyczne

Te przełączniki służą do kontrolowania pozycji. Czujniki są wyzwalane przez zbliżenie magnesu, który znajduje się na ruchomej części mechanizmu. Takie urządzenia mają rozszerzony zakres temperatur (od -60 do + 125 stopni Celsjusza). Ta funkcja pozwala zautomatyzować dużą liczbę złożonych procesów produkcyjnych.

Bezdotykowy czujnik temperatury o czułym magnetycznie typie:

- w przemyśle chemicznym i metalurgicznym;

- w regionach dalekiej północy;

- w przypadku taboru kolejowego;

- w urządzeniach chłodniczych;

- na dźwigach samochodowych;

- w spychaczach;

- w maszynach śnieżnych itp.

Znajdują zastosowanie w systemach bezpieczeństwa budynków, a także w automatycznym otwieraniu okien i drzwi wejściowych.

Najnowocześniejsze i szybkodziałające czujniki magnetycznie czułe działają Efekt Halla. Nie podlegają zużyciu mechanicznemu, ponieważ mają elektroniczny klucz wyjściowy. Zasób takich czujników jest prawie nieograniczony. Pod tym względem ich zastosowanie jest korzystnym i praktycznym rozwiązaniem problemów związanych z pomiarem liczby obrotów wału, ustalaniem lokalizacji szybko poruszających się obiektów itp.

Przy pomiarze poziomu cieczy powszechnie stosowane są magnetyczne czujniki pływakowe. Są najlepszą opcją do określenia wymaganej wydajności ze względu na niski koszt i prostotę konstrukcji.

Czujniki mikrofalowe

Ten rodzaj przełączników zbliżeniowych jest najbardziej uniwersalną opcją projektową, która pozwala na ciągłe skanowanie obsługiwanego obszaru. Należy pamiętać, że są one w wyższej kategorii cenowej niż na przykład odpowiedniki ultrasonograficzne.

Działanie takiego urządzenia następuje w wyniku emisji fal elektromagnetycznych o wysokiej częstotliwości, których wartość jest nieco inna w urządzeniach różnych producentów. Czujniki mikrofalowe są skonfigurowane do skanowania i akceptowania fal odbitych. Pozwala to urządzeniu uchwycić nawet najmniejsze zmiany w tle elektromagnetycznym. Jeśli tak się stanie, system alarmowy podłączony do czujnika natychmiast wyzwala, w postaci alarmu, oświetlenia itp.

Urządzenia mikrofalowe mają wysoką dokładność odpowiedzi i czułość. Dla nich nie są bariery murów, drzwi i mebli. Ten fakt należy wziąć pod uwagę podczas instalacji systemu. Poziom czułości przyrządu można zmienić, ustawiając czujnik ruchu.

Zastosuj przełączniki mikrofalowe do sterowania oświetleniem wewnętrznym i zewnętrznym, urządzeniami alarmowymi, urządzeniami elektrycznymi itd.

Czujniki pirometryczne

Obecność promieniowania cieplnego, które jest wiązką fal elektromagnetycznych o różnych długościach, jest charakterystyczna dla organizmu każdej żywej istoty. Wraz ze wzrostem temperatury ciała wzrasta ilość emitowanej przez nią energii.

W oparciu o utrwalanie promieniowania cieplnego działają czujniki, które nazywane są czujnikami pirometrycznymi. Są to:

- całkowite promieniowanie, mierzące całkowitą energię cieplną ciała;

- promieniowanie częściowe, mierzące energię obszaru ograniczonego przez odbiornik;

- stosunek widmowy, podający stosunek energii niektórych części widma.

Czujniki zbliżeniowe, czujniki są najczęściej używane w urządzeniach rejestrujących ruch obiektów.

Przełączniki dotykowe

Rozwój technologii wpłynął prawie na wszystkie sfery ludzkiej działalności. Nie ominęli problemów związanych z udoskonalaniem domu. Jednym z uderzających przykładów jest przełącznik dotykowy. To urządzenie pozwala kontrolować oświetlenie pomieszczenia za pomocą lekkiego dotyku.

Przełącznik dotykowy działa natychmiast nawet przy najsłabszym naciśnięciu przycisku. Jego konstrukcja obejmuje trzy główne elementy. Wśród nich są:

1. Jednostka sterująca, która przetwarza przychodzący sygnał i przesyła go do pożądanych elementów.
2. Przełączanie urządzenia Ta część zamyka i otwiera obwód, a także zmienia natężenie prądu zużywane przez lampę.
3. Panel sterowania (dotykowy). Dzięki tym szczegółom przełącznik odbiera sygnały z pilota lub z dotyku. Większość nowoczesnych urządzeń działa, gdy trzymasz rękę obok nich.

Standardowe modele mogą:

- włączać i wyłączać światło;

- wyreguluj jasność;

- monitorować działanie urządzeń grzewczych, zgłaszając zmiany temperatury;

- otwórz i zamknij rolety;

- włączaj i wyłączaj urządzenia domowe.

Przełączniki dotykowe wytwarzają różne rodzaje. Konkretny model dobierany jest w zależności od potrzeb budynku biurowego lub mieszkalnego. Na przykład chęć zakupu i instalacji czujnika może wynikać z lokalizacji stacjonarnego przełącznika w niewygodnym miejscu z niemożliwością jego przeniesienia. A może osoba, której mobilność jest ograniczona mieszka w domu lub mieszkaniu. Czasami przełączniki stacjonarne znajdują się na takiej wysokości, że nie są dostępne dla dzieci. Rozwiązanie problemu wymagać będzie wyboru konkretnego modelu. Niektórzy właściciele wolą instalować przełączniki dotykowe, aby zmienić jasność światła bez wstawania z łóżka itp.