Bezkontaktní snímače: přehled, princip činnosti, účel. Dotykový spínač

Často v elektronice takový rádiový prvek jako jazýčkový spínač nachází svou aplikaci. Jeho vlastností je schopnost uzavřít kontakty při ozáření magnetickým polem. Co to znamená? Pořízením jednoduchého magnetu nebo umístěním elektromagnetu v blízkosti jazýčkového spínače můžete snadno vytvořit a zavřít kontakty tohoto rádiového prvku. V podstatě je to druh bezdotykového senzoru.

Definice konceptu

Co je snímač přiblížení? Tím se rozumí elektronické zařízení, které registruje přítomnost určitého objektu v zóně jeho působení a spouští se bez jakýchkoliv mechanických nebo jiných účinků.

Bezkontaktní senzory se používají v různých polích. Jedná se o vytvoření domácích spotřebičů a bezpečnostních systémů, průmyslové technologie a automobilový průmysl. Mimochodem, tento prvek je populárně nazýván "proximity switch".

Výhody

Mezi hlavní výhody snímačů vzdálenosti se vyznačují:

- kompaktní velikost;

- vysoký stupeň těsnosti;

- trvanlivost a spolehlivost;

- nízká hmotnost;

- různé možnosti instalace;

- nedostatečný kontakt s předmětem a zpětný náraz.

Klasifikace

Existují různé typy snímačů přiblížení. Jsou klasifikovány podle principu činnosti a jsou:

- kapacitní;

- optický;

- induktivní;

- ultrazvuk;

- magneticky citlivý;

- pyrometrická.

Zvažte každý z těchto typů zařízení zvlášť.

Kapacitní snímače

Jádrem těchto zařízení je měření elektrických kondenzátorů. Ve svém dielektriku a je předmětem, který podléhá registraci. Účelem bezkontaktních čidel tohoto typu je pracovat s mnoha aplikacemi. To například rozpoznávání gest. Kapacitní výbojové senzory pro dešťové automobily. Taková zařízení dálkově měří hladinu kapaliny při zpracování různých materiálů atd.

Kapacitní snímač přiblížení je analogový systém pracující ve vzdálenosti až sedmdesáti centimetrů. Na rozdíl od jiných typů podobných zařízení má vyšší přesnost a citlivost. Koneckonců, změna kapacity v ní dochází pouze v několika picofarads.

Bezkontaktní snímačový obvod tohoto typu zahrnuje desky sestávající z vodivé desky s plošnými spoji, stejně jako nabíjení. V tomto případě se vytváří kondenzátor. Navíc to nastane kdykoliv, buď ve vodivém uzemněném prvku, nebo v nějakém objektu, jehož dielektrická konstanta se liší od vzduchu. Takové zařízení bude také fungovat, pokud se v oblasti provozu zařízení objeví osoba nebo její část, která bude podobná potenciálu země. Při přiblížení se například změní prst Kapacita kondenzátoru. A dokonce i vzhledem k tomu, že systém je nelineární, nebude těžké objevit cizí objekt ve viditelných hranicích.

Schéma zapojení takového bezdotykového snímače může být komplikované. Zařízení může zahrnovat několik prvků nezávislých jeden od druhého v směru doleva / doprava a také nahoru / dolů. To rozšiřuje možnosti zařízení.

Optické senzory

Takové bezkontaktní spínače dnes nacházejí svou širokou uplatnění v mnoha odvětvích lidské činnosti, kde pracuje zařízení potřebné k detekci objektů. Při připojení proximity senzoru se používá kódování. To vám umožní zabránit falešnému spouštění zařízení kvůli vnějšímu vlivu světelných zdrojů. Tyto snímače pracují při nízkých teplotách. Za těchto podmínek jsou umístěny na termočláncích.

Co jsou nekontrolované optické senzory? Jedná se o elektronický obvod, který reaguje na změny světelný tok který dopadne na přijímač. Takový princip činnosti umožňuje určit přítomnost nebo nepřítomnost objektu v určité prostorové oblasti.

Konstrukce optických bezdotykových snímačů má dvě hlavní jednotky. Jedním z nich je zdroj záření a druhý je přijímač. Mohou být jak v jednom, tak v různých případech.

Při uvážení principu bezkontaktního čidla lze rozlišit tři typy optických zařízení:

1. Bariéra. Provoz optických přepínačů tohoto typu (T) se provádí na přímém paprsku. V tomto případě se přístroje skládají ze dvou samostatných částí - vysílače a přijímače, které jsou vzájemně souose uspořádány. Tok záření vyzařovaný radiátorem musí směřovat přesně na přijímač. Když je paprsek přerušený objektem, spínač se aktivuje. Takové snímače mají dobrou odolnost proti rušení. Kromě toho se nebojí kapky deště nebo prachu atd.
2. Diffuse Provoz optických přepínačů typu D je založen na použití paprsku odraženého od objektu. Přijímač a vysílač takového zařízení je umístěn ve stejném balení. Emitér směruje tok k objektu. Trám, odrážející se od jeho povrchu, je rozdělen do různých směrů. V této části toku se vrátí, kde je zachycen přijímačem. V důsledku toho je spínač aktivován.
3. Reflex. Takové optické bezdotykové snímače jsou typu R. Používají paprsek odražený od reflektoru. Přijímač a emitor takového zařízení jsou také umístěny ve stejném krytu. Při zasažení reflektoru se paprsek odráží, objeví se v oblasti přijímače, což způsobí, že zařízení spustí. Tato zařízení pracují ve vzdálenosti až 10 metrů. Možná je jejich použití pro upevnění průsvitných předmětů.

Indukční snímače

Základem tohoto zařízení je princip účtování změn indukčnosti jeho hlavních komponent - cívky a jádra. Název samotného senzoru.

Změny v indukci naznačují, že v magnetickém poli cívky se objevil kovový předmět, který ho změnil a tedy i celý schéma zapojení, jehož hlavní funkce je přiřazena komparátoru. Pokud k tomu dojde, je signál přiveden na relé a proud je vypnutý.

Na základě toho můžeme mluvit o hlavním účelu takového zařízení. Používá se k měření pohybu některého zařízení, které musí být vypnuto, pokud jsou překročeny hranice terénu. Samotné senzory mají omezení pohybu od jednoho mikronu do dvaceti milimetrů. V tomto ohledu se takové zařízení nazývá také indukční polohový spínač.

Přehled bezdotykových senzorů tohoto typu nám umožňuje rozlišit některé z nich. Tato klasifikace je založena na odlišném počtu připojovacích vodičů:

1. Dvouvodičové. Takové indukční senzory jsou připojeny přímo k okruhu. Jedná se o nejjednodušší, ale současně zcela vousavou možnost. Vyžaduje jmenovitý odpor zátěže. S poklesem nebo zvýšením tohoto indikátoru se funkce přístroje stává nesprávným.
2. Třívodičové. Tento typ indukčního senzoru je nejběžnější. V těchto schématech by měly být k napětí připojeny dva vodiče a jeden - přímo k zátěži.
3. Čtyři a pětivodičové. V těchto čidlech jsou k zátěži připojeny dva vodiče a pátý slouží k výběru požadovaného režimu provozu.

Ultrazvukové senzory

Tato zařízení jsou široce využívána v různých oblastech výroby, řeší mnoho problémů automatizace technologických cyklů. Ultrazvukové snímače přiblížení se používají k určení polohy a vzdálenosti různých objektů.

Například se používají k detekci štítků, a to i průhledných, pro měření vzdálenosti a řízení pohybu objektu. S jejich pomocí určete hladinu kapaliny. Tato potřeba vzniká například při zohlednění spotřeby paliva při provádění dopravních operací. A to jsou jen některé z mnoha použití ultrazvukových přepínačů typu.

Takové senzory jsou poměrně kompaktní. Vyznačují se kvalitní konstrukcí a nepřítomností různých pohyblivých částí. Toto zařízení se nebojí znečištění, což je z hlediska výroby značně relevantní a také vyžaduje téměř žádnou údržbu.

Ultrazvukový senzor obsahuje piezoelektrický ohřívač, který je jak chladičem tak i přijímačem. Tato konstrukční část reprodukuje tok zvukových impulzů, přebírá je a konvertuje přijatý signál na napětí. Dále je napájen regulátorem, který provádí zpracování dat a vypočítá vzdálenost, ve které je objekt umístěn. Tato technologie se nazývá echolokace.

Aktivní rozsah ultrazvukového snímače je rozsah detekce provozu. Jedná se o vzdálenost, v níž může ultrazvukové zařízení "vidět" objekt, a nezáleží na tom, zda se blíží k citlivému prvku v axiálním směru nebo se pohybuje přes zvukový kužel.

V závislosti na principu fungování se rozlišují ultrazvukové senzory:

1. Ustanovení. Taková zařízení se používají k výpočtu časového intervalu nezbytného k tomu, aby zvuk mohl cestovat z přístroje na objekt a zpět. Bezkontaktní ultrazvukové snímače polohy se používají k monitorování umístění a dostupnosti různých mechanismů, jakož ik jejich počítání. Taková zařízení se také používají jako ukazatel hladiny různých kapalin nebo sypkých materiálů.
2. Vzdálenosti a pohyby. Princip fungování těchto zařízení je podobný principu použitému v zařízení popsaném výše. Rozdíl je pouze v typu signálu, který je na výstupu přítomen. Je analogický, nikoliv diskrétní. Snímače tohoto typu se používají k převodu dostupných indikátorů vzdálenosti na objekt do určitých elektrických signálů.

Senzory citlivé na magnet

Tyto přepínače slouží k ovládání polohy. Snímače jsou spouštěny přiblížením magnetu, který je umístěn na pohyblivé části mechanismu. Tato zařízení mají rozšířený teplotní rozsah (od -60 do +125 stupňů Celsia). Tato funkce umožňuje automatizovat velké množství složitých výrobních procesů.

Bezkontaktní snímač teploty použitý magneticky citlivý typ:

- na chemický a hutní průmysl;

- v regionech Dálného severu;

- na kolejových vozidlech;

- v chladicích jednotkách;

- na jeřábech nákladních automobilů;

- v buldozerech;

- ve sněhových strojích atd.

Objevují jejich použití v bezpečnostních systémech budov i při automatickém otevírání oken a vchodových dveří.

Nejmodernějšími a nejrychleji působícími jsou magneticky citlivé snímače pracující na Hallův efekt. Nejsou vystaveny mechanickému opotřebení, protože mají elektronický výstupní klíč. Zdroj takových snímačů je téměř neomezený. V tomto ohledu je jejich použití výhodným a praktickým řešením problémů měření počtu otáček hřídele, určení polohy rychle se pohybujících objektů apod.

Při měření hladiny kapalin se běžně používají plazmové magneticky citlivé snímače. Jsou to nejlepší řešení pro stanovení požadovaného výkonu díky nízké ceně a jednoduchosti návrhu.

Mikrovlnné senzory

Tento druh bezdotykových spínačů je nejvšestrannější konstrukční volbou, která umožňuje nepřetržité skenování obsluhované oblasti. Je třeba mít na paměti, že jsou ve vyšší cenové kategorii, než například ultrazvukové protějšky.

Provoz takového zařízení nastává v důsledku emisí elektromagnetických vln s vysokou frekvencí, jejichž hodnota je poněkud odlišná u zařízení různých výrobců. Mikrovlnné senzory jsou konfigurovány tak, aby skenovaly a přijímaly odražené vlny. Umožňuje zařízení zachytit i ty nejmenší změny v elektromagnetickém pozadí. Pokud k tomu dojde, signalizační systém připojený ke snímači se okamžitě spustí, a to formou alarmu, osvětlení apod.

Mikrovlnná zařízení mají vysokou přesnost odezvy a citlivost. Pro ně nejsou bariéry cihlové zdi, dveře a nábytek. Tuto skutečnost je třeba vzít v úvahu při instalaci systému. Úroveň citlivosti přístroje lze měnit nastavením snímač pohybu.

Použijte mikrovlnné spínače pro ovládání vnitřního a venkovního osvětlení, poplachových zařízení, elektrických spotřebičů apod.

Pyrometrické snímače

Přítomnost tepelného záření, která je paprskem elektromagnetických vln různých délek, je charakteristická pro organismus jakékoliv živé bytosti. S nárůstem tělesné teploty se zvyšuje objem energie, kterou vyzařuje.

Na základě fixace tepelného záření pracují senzory, které se nazývají pyrometrické senzory. Jsou to:

- celkové záření, které měří celkovou tepelnou energii těla;

- částečné záření, které měří energii oblasti omezené přijímačem;

- spektrální poměr, který udává poměr energie určitých částí spektra.

Bezkontaktní senzory, senzory se nejčastěji používají v zařízeních, která zaznamenávají pohyb objektů.

Dotykové přepínače

Rozvojové technologie se dotýkaly téměř všech sfér lidské činnosti. Neprojížděli problémy domácího zlepšení. Jedním z příkladů je dotykový spínač. Toto zařízení umožňuje snadné ovládání osvětlení místnosti.

Dotykový spínač okamžitě pracuje i při nejslabším dotyku tlačítka. Jeho návrh zahrnuje tři hlavní prvky. Mezi ně patří:

1. Řídicí jednotka, která zpracovává příchozí signál a přenáší jej na požadované prvky.
2. Spínací zařízení Tato část zavírá a otevírá obvod a rovněž mění proudovou sílu spotřebovanou lampou.
3. Ovládací (dotykový) panel. Tímto detailem přepínač přijímá signály z dálkového ovladače nebo z dotyku. Většina moderních zařízení funguje, když držíte vedle nich ruku.

Standardní modely mohou:

- zapněte a vypněte světlo;

- upravte jas;

- sledovat provoz topných zařízení, oznamovat změny teploty;

- otevírat a zavírat žaluzie;

- zapněte a vypněte domácí spotřebiče.

Dotykové spínače produkují různé druhy. Specifický model je vybrán v závislosti na potřebách kanceláře nebo obytné budovy. Například potřeba nákupu a instalace senzorového zařízení může vzniknout kvůli umístění stacionárního spínače na nepříjemném místě s nemožností jeho přenosu. Nebo možná osoba, jejíž mobilita je omezená, žije v domě nebo v bytě. Někdy stacionární spínače jsou v takové výšce, že nejsou přístupné dětem. Řešení problému bude vyžadovat výběr konkrétního modelu. Někteří majitelé dávají přednost instalaci dotykových přepínačů pro změnu jasu světla, aniž by se dostali z postele atd.