Senzor de proximitate

Senzorii de proximitate sunt senzori capabili să detecteze prezența obiectelor în imediata apropiere, fără contactul real cu ADC.

Distanța în care acești senzori detectează obiecte se numește interval de vizionare . Unele modele au un sistem de reglare pentru a putea calibra lungimea vederii.

Absența mecanismelor de acționare mecanică și a unui contact fizic între senzor și obiect, înseamnă că acești senzori au o fiabilitate foarte mare.

Semn de ieșire

În mod normal, senzorii de proximitate detectează doar prezența sau absența unui obiect în intervalul lor nominal. În consecință, semnalul de ieșire electrică va fi de tipul pornit / oprit , deoarece trebuie să reprezinte doar stările de absență / prezență .

Circuitul care generează semnalul de ieșire poate fi realizat în conformitate cu diferite standarde:

• ca contact pur, de tipul care apare la capetele unui întrerupător închis;
• Tip PNP, unde se generează un semnal de tensiune capabil să furnizeze sarcini mici;
• Tip NPN (numit și colector deschis ), unde ieșirea este adusă la sol, oferind posibilitatea de a închide un circuit extern.

Ieșirea este proiectată în mod normal pentru a gestiona semnalele de joasă tensiune (până la 48V) și de curent scăzut (până la 200 mA), nu sunt potrivite pentru controlul direct al actuatoarelor (electrovalve, contactoare, motoare etc.), dar potrivită pentru alimentarea intrărilor plăcii. control, PLC sau CNC.

Senzorii PNP sau NPN au deseori circuite de protecție pentru a reduce posibilitatea deteriorării în cazul scurtcircuitelor sau erorilor de cablare.

Unii senzori mai avansați sunt, de asemenea, capabili să detecteze distanța față de obiect. În acestea, semnalul de ieșire electrică este un semnal analog a cărui valoare codifică distanța obiectului detectat. Acești senzori sunt efectiv traductori de poziție liniară.

Principiul de funcționare

Senzorii de proximitate pot fi realizați pe baza diferitelor tipuri de tehnologii:

• cu senzori inductivi ;
• cu senzori capacitivi;
• cu senzori magnetici;
• cu senzori cu ultrasunete;
• cu senzori optici.

Senzori inductivi de proximitate

Același subiect în detaliu: senzor inductiv .

Senzorii de proximitate inductivi se bazează pe principiul variației de reticență pe care îl prezintă un electromagnet , atunci când un obiect realizat din material feromagnetic se află în apropiere, apariția materialului feromagnetic în interiorul câmpului magnetic face ca câmpul în sine să se închidă mai bine, rezultând o scădere a reticenței. Circuitele interne ale senzorului detectează variația reticenței și, odată depășit un anumit prag, comută semnalul de ieșire.

Prin urmare, acești senzori de proximitate pot detecta doar prezența obiectelor din material feromagnetic, iar domeniul nominal este în general destul de redus, de ordinul câtorva milimetri.

Acești senzori își pot schimba starea la frecvențe foarte ridicate, de ordinul a mii de ori pe secundă, făcându-le potrivite pentru detectarea obiectelor în mișcare rapidă.

Circuitul senzorului inductiv este format dintr-un oscilator LC, un redresor și o bobină care este alimentată cu o tensiune sinusoidală de înaltă frecvență de câțiva MHz.

Senzori de proximitate capacitivi

Senzorii capacitivi se bazează pe principiul detectării capacității electrice a unui condensator : partea sensibilă a acestora constituie o armătură, orice prezență în imediata vecinătate a unui obiect conductor creează cealaltă armătură a condensatorului. Astfel, prezența unui obiect creează o capacitate pe care circuitele interne o detectează, comandând comutarea semnalului de ieșire.

Comparativ cu senzorii de proximitate inductivi, aceștia au o viteză de comutare limitată (10-50 Hz), dar au și alte avantaje:

• debituri nominale mai mari (până la 20 mm);
• posibilitatea de a detecta obiecte neferomagnetice, atâta timp cât acestea sunt cel puțin parțial conductoare;
• imunitate la perturbări electromagnetice.

Senzori de proximitate magnetici

Senzorii magnetici de proximitate funcționează prin detectarea câmpului magnetic generat de un magnet permanent montat special pe obiectul care urmează să fie detectat. Acești senzori se bazează pe principiul contactelor Reed sau pe efectul Hall .

Modelele realizate cu contacte Reed au o viteză de comutare redusă (până la 50 Hz), dar modelele realizate cu senzori cu efect Hall pot comuta la viteze mari (chiar și mii de Hz).

O particularitate a acestor senzori este că intervalele nominale depind de puterea câmpului generat de magnet, mai mult decât de caracteristicile senzorului și, prin urmare, folosind un magnet mare, pot fi mari (până la 100 mm). Pe de altă parte, obiectul de detectat trebuie pregătit prin montarea magnetului permanent corespunzător.

Din motive evidente, acești senzori nu pot fi utilizați în apropierea unor surse electromagnetice mari (motoare, contactoare, linii electrice etc.).

Senzori de proximitate cu ultrasunete

Senzorii de proximitate cu ultrasunete funcționează pe principiul Sonar : emit impulsuri sonore ultrasonice și detectează un posibil ecou de revenire generat de prezența unui obiect în intervalul nominal.

Având în vedere complexitatea, acești senzori sunt scumpi, dar au adesea funcții avansate:

• setarea distanței de comutare;
• ieșire analogică pentru transducția distanței obiectului detectat;
• setarea câmpului sensibil;
• programarea software a setărilor instrumentului.

Viteza de comutare a acestor senzori de proximitate este redusă, dar pe de altă parte au avantaje semnificative:

• pot avea limite nominale foarte mari (până la 10 m);
• sunt imuni la perturbări electromagnetice;
• pot detecta obiecte din orice material (cu excepția materialelor fonoabsorbante);
• pot detecta obiecte fără ca acestea să fi fost pregătite anterior.

Cu toate acestea, trebuie acordată o atenție deosebită dimensiunii și orientării suprafeței obiectului care vizează senzorul, de fapt o suprafață prea mică sau slab orientată (care nu este ortogonală cu direcția de citire a senzorului) poate să nu asigure generarea a unui ecou.detectabil.

Senzorii de mers înapoi sau de parcare pentru mașini aparțin, de asemenea, acestei categorii.

Senzori optici de proximitate

Senzorii optici de proximitate (numiți și fotoelectrici) se bazează pe detectarea reflexiei unui fascicul de lumină de către obiectul detectat. În mod normal, se utilizează un fascicul de raze infraroșii, deoarece această radiație este greu confundată cu perturbările generate de sursele de lumină ambientale.

Astăzi, acești senzori sunt relativ ieftini și au deseori funcții avansate precum:

• setarea sensibilității de comutare;
• setarea logicii de ieșire (PNP sau NPN);
• setarea temporizărilor pe semnalul de ieșire (exemplu de întârzieri de comutare).

În cel mai simplu mod de utilizare, fasciculul este reflectat de la suprafața obiectului detectat, pentru același fenomen în care lumina vizibilă poate fi reflectată și percepută de ochii noștri. Problema este că cantitatea de radiație reflectată depinde de compoziția și orientarea suprafeței; prin urmare, câmpul sensibil al acestor senzori de proximitate depinde în mod substanțial de natura suprafeței obiectului care urmează să fie detectat: de obicei de la 10 la 100 cm. Montând un reflector reflex pe obiectul care urmează să fie detectat, se pot atinge intervale nominale foarte mari (până la 50 m).

Cu toate acestea, trebuie acordată atenție poziționării surselor de lumină artificială: proiecția unei lumini puternice asupra acestor senzori poate face ca acestea să fie orbite.

Aplicații

Aceste traductoare, datorită gamei foarte largi de modele și caracteristici, sunt aplicate în mod valabil în întreaga lume pe comenzile proceselor industriale, roboții industriali, mașinile-unelte, instrumentele de măsurare, liniile de asamblare etc.

La telefoanele mobile și smartphone-urile echipate cu ecran tactil, în timpul unui apel telefonic, senzorul de proximitate detectează apropierea feței / capului de ecranul tactil, dezactivându-l, evitând astfel posibila atingere involuntară a tastelor ecranului tactil și reactivându-l atunci când fata se desprinde.

În unele camere SLR digitale, un senzor situat lângă vizor oprește automat afișajul atunci când ochiul este apropiat de ocular.

Alte proiecte

• Wikimedia Commons conține imagini sau alte fișiere despre senzorii de proximitate