Индукционный датчик своими руками
Принцип действия индуктивного датчика основан на изменении параметров магнитного поля, создаваемого катушкой индуктивности внутри датчика. Датчик должен быть установлен чувствительным элементом в сторону зоны измерения. Датчик может быть установлен в монтажное отверстие диаметром 12 мм и глубиной до 37,5 мм. Для этого на корпусе датчика есть две гайки и две шайбы.
Поиск данных по Вашему запросу:
Схемы, справочники, даташиты:
Прайс-листы, цены:
Обсуждения, статьи, мануалы:
Дождитесь окончания поиска во всех базах.
По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам.
Содержание:
- Что такое индуктивный датчик и как он работает?
- Преобразователи для индуктивных датчиков LDCxxx: измеряем линейное перемещение и вращение
- Индуктивный датчик – устройство, принцип работы, параметры и классификация
- датчики для осциллографа из «говна и палочек»
- InjectorService.
com.ua
- Индуктивный датчик приближения
- Самодельный, стабильный датчик влажности почвы для автоматической поливальной установки
ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Индуктивный датчик и реле для увеличения возможностей
Что такое индуктивный датчик и как он работает?
Индуктивный датчик — это устройство, реагирующее только на металл. Принцип действия таких устройств основан на изменении амплитуды колебаний генератора при внесении в чувствительную зону выключателя металлического, магнитного, ферромагнитного или аморфного материала определенных размеров. При подаче питания на конечный выключатель в области его чувствительной поверхности образуется изменяющееся магнитное поле, наводящее во внесенном в зону материале вихревые токи, которые приводят к изменению амплитуды колебаний генератора.
В результате вырабатывается аналоговый выходной сигнал, величина которого изменяется от расстояния между устройством и контролируемым предметом.
Триггер преобразует аналоговый сигнал в логический, устанавливая уровень переключения и величину гистерезиса. Индуктивный датчик — это бесконтактный индуктивный выключатель реагирующий на приближение металлических объектов. Другими словами, такой датчик позволяет обнаружить металлический объект на некотором расстоянии, не соприкасаясь с ним.
Основной отличительной особенностью индуктивных датчиков является их нечувствительность к неметаллическим объектам. Исключение составляют такие материалы как ферриты. Также к важными преимуществам можно отнести:.
Такие свойства позволяют применять индуктивные датчики для автоматизации различных технологических процессов в самом широком спектре отраслей: в металлургии; машиностроении; в добывающей, в частности нефтедобывающей; нефтеперерабатывающей; химической; лёгкой; пищевой и многих других отраслях промышленности.
Другие примеры применения индуктивных датчиков. Для того, чтобы понять принцип работы индуктивного датчика, разберём каждое составляющее его конструкции.
Электромагнитная система — её также называют чувствительным элементом датчика. Электромагнитная система является частью генератора.
Она представляет собой катушку индуктивности, помещенную в магнитопровод. Чаще всего это круглая ферритовая чашка. Чашки в зависимости от габаритов датчика могут иметь диаметр от 3,3 мм до мм. С внешней стороны ферритовый сердечник закрыт диэлектрическим колпачком. Его торцевая часть называется чувствительной поверхностью. Область перед чувствительной поверхностью является зоной чувствительности датчика.
Там сконцентрировано магнитное поле. Оно распространяется примерно на половину диаметра датчика. Генератор — это та часть электронной схемы датчика, которая вырабатывает электрические колебания.
Генератор формирует переменное электромагнитное поле, в сечении напоминающее букву М. Катушка индуктивности и конденсатор устройство для накопления заряда и энергии электрического поля образуют колебательный контур.
При попадании металлического объекта в зону чувствительности датчика в нём образуются вихревые токи. Они создают встречный магнитный поток, демпфирующий колебания контура. Другими словами, происходит затухание электромагнитных колебаний, уменьшается их амплитуда.
Чем ближе металлический объект к чувствительной поверхности датчика и чем больше его размер, тем сильнее затухание. Демодулятор или детектор , он же выпрямитель, преобразует изменение высокочастотных колебаний генератора в изменение постоянного напряжения. Пороговое устройство сравнивает переданное демодулятором напряжение с заранее установленным порогом срабатывания.
При достижении порога формируется логический сигнал «0 или 1» т. В качестве порогового устройства используются как транзисторные, так и микросхемные варианты компараторов и триггеров Шмитта. Особенностью порогового устройства является то, что пороги переключения из «0» в «1» и из «1» в «0» не совпадают.
Это делается преднамеренно для повышения помехоустойчивости датчика. Данное свойство называют гистерезисом.
Выходной усилитель увеличивает мощность выходного сигнала до необходимого значения для передачи последующим устройствам. Выходной усилитель часто называют выходным ключом, так как он оперирует логическими значениями 0 и 1.
В качестве выходного ключа могут использоваться транзисторы разных типов, тиристоры симисторы , реле электромагнитные, реле твердотельные, оптроны, специализированные микросхемы интеллектуальные ключи. Электромагнитная система, генератор, демодулятор, пороговое устройство и выходной усилитель являются основой индуктивных датчиков. Это случилось в году в германском городе Мангейме.
Тогда у крупной химической компании BASF появилась необходимость в надежном устройстве, которое могло бы работать во взрывоопасной зоне химического завода, выполняя тысячи циклов переключения при очень низких токах.
Одному из основателей компании Вальтеру Пепперлу и его коллеге Вильфриду Гелю удалось разработать альтернативу механическим контактным выключателям — это был первый в мире датчик приближения в комплекте с первым транзисторным усилителем с искробезопасной схемой управления.
Так, более 60 лет назад был изобретен бесконтактный переключатель, который стал всемирно признанным стандартом индустрии бесконтактных переключателей, а также отправной точкой в истории успеха компании.
Этому событию посвящена бронзовая плита на аллее славы Мангейма. Индуктивные бесконтактные датчики положения постоянного тока изготавливаются в соответствии с техническими условиями ВТИЮ. Сравнение товаров 0. Личный кабинет Сравнение датчиков 0 Закладки 0.
По аналогам По параметрам По наименованию. По отраслям По задачам. Каталоги, листовки в формате PDF. Каталог продукции Индуктивные бесконтактные выключатели Индуктивные датчики Подберите бесконтактный индуктивный датчик положения: по параметрам по аналогам по маркировке. Или скачайте каталог индуктивных датчиков в. Индуктивный датчик ВТИЮ.
Размер прямоугольного корпуса, ДлxВxШ : 60х60х40 Номинальный зазор, мм : 25 мм Рабочий зазор, мм :
Преобразователи для индуктивных датчиков LDCxxx: измеряем линейное перемещение и вращение
Различного типа датчики сегодня широко применяются в промышленности.
Без них ни один технологический процесс не обходится. Существует несколько их видов, нас же в этой статье будет интересовать индуктивный датчик. Поэтому разберемся, для чего он необходим, где применяется, его устройство и принцип работы. Бесконтактные индуктивные датчики. По сути, датчик данного типа — это прибор, принцип работы которого основан на изменениях индуктивности катушки и сердечника. Кстати, отсюда и само название.
Индуктивный датчик — принцип работы, устройство, фото и видео обзор Как вы понимаете, в таких условиях индукционный датчик обычно не.
Индуктивный датчик – устройство, принцип работы, параметры и классификация
Индуктивный датчик положения и малых линейных перемещений. Индуктивный датчик положения и малых около 1 мм линейных перемещений разрабатывался для применения в магнитных подшипниках и магнитных подвесах [1]. Одной из проблем, возникающих при разработке магнитных подшипников, является выбор датчика положения подвешенного ротора. Датчик положения должен удовлетворять ряду требований: быть достаточно простым в реализации, иметь высокую линейность характеристики, высокую чувствительность и помехозащищенность, обладать достаточной надежностью.
Ротор магнитного подшипника имеет три — шесть поступательных степеней свободы, поэтому конструкция требует установки соответствующего количества датчиков. Каждый из них должен реагировать на изменение соответствующей координаты и быть нечувствительным к изменениям других развязка по координатам. В качестве датчика положения возможно применение оптоэлектронных, емкостных, индуктивных датчиков. Оптоэлектронный датчик положения обладает высокой чувствительностью и линейностью, достаточно прост в реализации, но требует защиты от паразитной засветки и не дает хорошей развязки по координатам. Емкостной датчик положения отличается сложностью электронного оборудования, большими габаритами чувствительных элементов, низкой чувствительностью и также не дает хорошей развязки по координатам. По совокупности характеристик в качестве датчика положения наиболее подходящим является индуктивный датчик.
датчики для осциллографа из «говна и палочек»
Индуктивный датчик Принцип работы Ирина Пушкарёва.
Кэшбэк который я рекомендую goo. Датчик индуктивности — Подключение к Ардуино без написания кода в программе Flprog Схема подключения с делителем напряжения: yadi. Датчик — iarduino. Дмитрий Компанец.
В этой статье поговорим о датчиках положения механизмов. Вообще, принципиальная функция любого датчика — дать сигнал с наступлением какого-то конкретного события.
InjectorService.com.ua
Приветствую уважаемых радиолюбителей. Предлагаемый вашему рассмотрению индукционный датчик может использоваться во многих устройствах — сигнализациях отрывания дверей или снятия с полок товаров, в тахометрах, в искробезопасных указателях уровня жидкостей, вместо прерывателей в бензиновых двигателях, в элементах автоматики, к примеру в отключении клапана набора воды в ёмкостях Схема взята из классических её прототипов, но упрощена и сбалансирована. Она достаточно проста, но, при этом и надёжна, и отличается чёткостью своей работы, легко изготавливается, налаживается и встраивается в различные устройства.
Для более чёткого рассмотрения картинки — сохраните её на ПК и увеличьте. Схема построена как генератор с индуктивной обратной связью.
Индуктивный датчик приближения
В промышленной электронике индуктивные, оптические и другие датчики применяются очень широко. Статья будет обзорной если хотите, научно-популярной. Приведены реальные инструкции к датчикам и ссылки на примеры. Итак, что вообще такое датчик. Датчик — это устройство, которое выдаёт определённый сигнал при наступлении какого-либо определённого события. Иначе говоря, датчик при определённом условии активируется, и на его выходе появляется аналоговый пропорциональный входному воздействию или дискретный бинарный, цифровой, то есть два возможных уровня сигнал. Там же и много другой информации, но у меня своё, инженерно-электронно-прикладное, видение вопроса.
Мощность излучения (дальность действия датчика) устанавливается подбором сопротивления резистора R3. Схема приемника ИК-луча для датчика.
Самодельный, стабильный датчик влажности почвы для автоматической поливальной установки
Генератор представляет собой инфракрасный светодиод HL1, через который посредством ключа на транзисторе VT1 пропускают импульсы тока, следующие с частотой 36 кГц.
Импульсы вырабатывает мультивибратор на микросхеме D1. На первых её двух элементах D1. Мощность излучения дальность действия датчика устанавливается подбором сопротивления резистора R3.
Датчик приближения — это датчик, способный обнаруживать наличие близлежащих объектов без какого-либо физического контакта. Датчик приближения часто излучает электромагнитное поле или пучок электромагнитного излучения и ищет изменения в поле или обратном сигнале. Опубликованная здесь схема представляет собой индуктивный датчик приближения, который используется для бесконтактного обнаружения металлических объектов. Схема может быть использована для обнаружения металлических предметов или в качестве датчика положения датчика расстояния. В данном случае микросхема TCA используется для в качестве основы индуктивного бесконтактного переключателя, который может обнаруживать металлические объекты в диапазоне мм. Резонансный контур генератора LC реализован с использованием открытого феррита и параллельно подключенного конденсатора вывод LC.
Бесконтактные датчики обеспечивают повышенную надежность и долговечность при определении местоположения объекта и получении информации об его перемещении.
Контроллеры — устройства, позволяющие сделать жизнь людей проще. Есть контроллеры света, датчики звука, а есть регистраторы перемещения. Последние определяют величину изменения координат чего-либо. Разумеется, они применяются во всех сферах человеческой жизни. Далее будет рассмотрен датчик для контроля линейного перемещения объектов: его разновидности, характеристики, а также применение устройства. В общем виде подобные контроллеры состоят из элементарного электронного устройства конденсатора, катушки, резистора, их комбинаций с дополнениями , механического объекта, изменяющего параметры этих устройств феррита или пластины диэлектрика , а также АЦП для обработки сигнала аналогового формата и передачи его на управляющий элемент микроконтроллер, например.
Индуктивный датчик — это устройство, реагирующее только на металл.
Принцип действия таких устройств основан на изменении амплитуды колебаний генератора при внесении в чувствительную зону выключателя металлического, магнитного, ферромагнитного или аморфного материала определенных размеров. При подаче питания на конечный выключатель в области его чувствительной поверхности образуется изменяющееся магнитное поле, наводящее во внесенном в зону материале вихревые токи, которые приводят к изменению амплитуды колебаний генератора. В результате вырабатывается аналоговый выходной сигнал, величина которого изменяется от расстояния между устройством и контролируемым предметом.
MLab.org.ua — Изготовление высоковольтного емкостного датчика
Теория |
Датчик состоит из держателя, емкостной пластины, которая гальванически соединена с сигнальным проводом, экранированного кабеля и соответствующего разъема для подключения датчика к входу регистрирующего оборудования.
Важно!
Экран кабеля датчика обязательно должен быть соединен с землей регистрирующего оборудования. Экран должен представлять собой плотную металлическую оплетку, вязанную крест на крест без просветов. Чем меньше длина участка сигнального провода кабеля без экрана – тем меньше будет электромагнитных наводок с соседних ВВ проводов.
Снятие формы вторичного напряжения датчиком основано на наличии паразитной емкостной связи, возникающей между токопроводящей жилой ВВ провода и емкостной пластиной датчика.
Из чего следует:
1. Сигнал на выходе датчика будет тем больше чем ближе емкостная пластина к токопроводящей жиле ВВ провода.
2. Влияние электромагнитных наводок с соседних ВВ проводов будет тем меньше чем меньше размер емкостной пластины и чем меньше не экранированный участок сигнального провода.
3. Величина паразитной емкостной связи всегда зависит от ВВ провода (толщины токопроводящей жилы, толщины и диэлектрической проницаемости изоляции) из чего следует, что величина сигнала на выходе датчика будет разной для одного и того же истинного значения вторичного напряжения, т.е. не возможно однозначно установить соответствие 1 В на выходе датчика – 10 КВ во вторичной цепи.
4. Емкостная связь представляет собой дифференцирующую цепочку (ФВЧ) пропускающую высокочастотные колебания (область пробоя), и не пропускающую низкочастотные колебания (область горения), т.е. форма вторичного напряжения на выходе датчика будет искажена.
Сд – емкость между токопроводящей жилой ВВ провода и емкостной пластиной датчика
Rвх – входное сопротивление регистрирующего оборудования
Свх – входная емкость не учитывается, так как она фактически в данном случае ни на что не влияет
На графике красного цвета изображен исходный сигнал (меандр 1 КГц, скважность 10%, амплитуда 1 В)
На графике синего цвета изображен сигнал, полученный на выходе дифференцирующей цепочки
Сигнал с выхода датчика без использования компенсационной емкости
Для устранения искажения формы вторичного напряжения на выходе датчика, необходимо использовать дополнительную компенсационную емкость, которая с емкостью датчик-жила образует емкостной делитель:
Без учета входного сопротивления регистрирующего оборудования, коэффициент передачи емкостного делителя определяется следующим соотношением: Kп = Сд / (Сд + Ск).
Как видно из соотношения, чем больше значение емкости Ск тем меньше будет значение напряжения на выходе емкостного делителя. Для идеального емкостного делителя без учета входного сопротивления регистрирующего оборудования Ск можно взять сколь угодно малое, при этом форма сигнала на выходе делителя в точности будет соответствовать форме сигнала на его входе.
При учете входного сопротивления соотношение для определения коэффициента передачи становится гораздо объемнее, но зависимость Kп от Ск остается той же. Входное сопротивление регистрирующего оборудования на прямую не влияет на Kп, оно определяет “степень вносимого искажения”.
При увеличении входного сопротивления искажения формы вторичного напряжения значительно уменьшаются. В большинстве случаев входное сопротивления практических все осциллографов используемых для автодиагностики находится в диапазоне 1 МОм, за исключением специализированных входов предназначенных исключительно для подключения ВВ датчиков. По этому при непосредственном подключении датчика к входу осциллографа (без специализированного адаптера) Rвх также можно принять за константу, и ограничится варьированием только Ск.
Примечание!
Подключение датчика к входу осциллографа просто через резистор 10 МОм приведет к увеличению входного сопротивления и соответственно уменьшению искажения формы вторичного напряжения, но при этом примерно в десять раз уменьшиться коэффициент передачи входного тракта канала. Для увеличения входного сопротивления без уменьшения коэффициента передачи необходимо использовать промежуточный буфер (повторитель – простейший адаптер) с высоким входным сопротивлением и низким выходным сопротивлением.
Для текущих Сд (точно не известно) и Rвх (обычно 1 МОм) значение Ск подбирается исходя из компромисса:
1. Чем меньше Ск тем больше амплитуда напряжения на выходе емкостного делителя
2. Чем больше Ск тем меньше степень искажения формы вторичного напряжения
Практически значение Ск возможно увеличивать до тех пор, пока “амплитуда” напряжения на выходе емкостного делителя будет достаточно выделяться на фоне шума.
Местоположение подключения Ск: в начале кабеля (ближе к емкостной пластине) или в конце кабеля (ближе к входу регистрирующего оборудования) – практически не влияет на форму и амплитуду сигнала с выхода датчика.
На графике красного цвета изображен сигнал, полученный с ВВ датчика и Ск = 3.3 нФ подключенной на входе осциллографа, на графике синего цвета изображен сигнал, полученный с ВВ датчика и Ск = 3.3 нФ подключенной непосредственно возле емкостной пластины. Как видно форма сигналов практически одинакова, а амплитуда различается в пределах разброса номинала используемых емкостей +/- 20%.
Примеры осциллограмм вторичного напряжения снятого одним и тем же датчиком с емкостной пластиной в виде круга диаметром ~10 мм при разных значениях Ск, на стенде с DIS катушки 2112-3705010 (форма вторичного напряжения несколько отличается от привычной из-за разряда на открытом воздухе).
Ск = 470 пФ. Область горения значительно проседает, но амплитуда пробоя достигает 5 Вольт.
Ск = 1.8 нФ. Область горения также значительно проседает, амплитуда пробоя уменьшилась до 2 Вольт.
Ск = 3.3 нФ. Область горения не много проседает, амплитуда пробоя уменьшилась до 1 Вольта.
Ск = 10 нФ. Область горения практически не проседает, но и амплитуда пробоя уменьшилась до 0.4 Вольт.
Как видно при Ск = 10 нФ форма вторичного напряжения практически не искажена, а шум довольно не значительный.
Для сравнения приведены осциллограммы вторичного напряжения снятые с одного и того же ВВ провода без использования адаптера и с использованием специализированного адаптера зажигания.
На графике красного цвета изображен сигнал, полученный с ВВ датчика (Ск = 10 нФ) непосредственно подключенного к входу осциллографа. На графике синего цвета изображен сигнал, полученный с адаптера Постоловского, к которому подключен “родной” ВВ датчик Постоловского.
Как видно форма обеих сигналов практически совпадает, но с адаптера содержащего промежуточные усилители, сигнал имеет в 3 раза большую амплитуду.
Примечание!
Все адаптеры, использующие емкостные датчики искажают форму вторичного напряжения, но при высоком входном сопротивлении и достаточной Ск, вносимое искажение крайне не значительно.
Изготовление |
Практически в качестве высоковольтного емкостного датчика рекомендуется использовать конструкцию, которая удовлетворяет следующим требованием:
1. Высокая степень защиты от пробоя
2. Малая подверженность электромагнитным наводкам от соседних ВВ проводов
3. Удобное конструктивное исполнение для быстрого подключения датчика к ВВ проводу
Примеры конструкции ВВ емкостных датчиков:
Жестяная пластинка 20×70 мм, выгибается, так что бы плотно прижиматься к ВВ проводу.
По сути, та же пластина только в изоляции.
ВВ датчик типа “прищепка”.
ВВ датчик аналогичный одной из конструкций Бош (поставляется по цене $7 / шт).
В качестве примера рассмотрим процесс изготовления ВВ датчика на основании выше приведенной конструкции компании Бош.
Для изготовления датчика необходимо:
1. Выше рассмотренная ручка ВВ датчика.
2. Экранированный кабель 1-3 м. Желательно использовать мягкий микрофонный кабель, так как при эксплуатации он намного удобнее жесткого коаксиального кабеля. Волновое сопротивление кабеля 50 или 75 Ом, значения не имеет, так как все исследуемые сигналы находятся в области низких частот.
3. Разъемы для подключения датчика к осциллографу или адаптеру зажигания BNC-FJ / BNCP / FC-022 Переходник гнездо F / BNC под F-ку (разъем один и тот же только у разных производителей / продавцов он по-разному называется).
BNC-M / FC-001 / RG58 / F разъем
Примечание!
При покупке F разъема и кабеля обращайте внимание на соответствие диаметра кабеля к диметру разъема для накрутки на кабель, иначе либо придется срезать часть изоляции кабеля для уменьшения его диаметра, либо наматывать ленту на кабель для увеличения его диаметра.
4. Сальник / гермоввод / кабельный ввод PG-7 с дюймовой резьбой
5. Емкостная пластина “пятачок” диаметром 9-10 мм
“Пятачок” возможно либо вырезать из жести, либо использовать специальный пробойник (лучше всего использовать пробойник на 8 мм, после развальцовки получится “пятачок” диаметром чуть больше 9 мм):
Также в качестве “пяточка” возможно, использовать подходящие по диаметру канцелярские кнопки.
6. Компенсационная емкость – не полярный (лучше керамический) конденсатор номиналом от 2.2 нФ до 10 нФ на напряжение 50 Вольт (если использовать конденсатор на 1 КВ то в случае пробоя ВВ провода он все равно сгорит). Возможно использовать как выводные конденсаторы так и планарные в корпусе 1206 или 0805.
Порядок изготовления:
1. Удалить изоляцию с экранированного кабеля до оплетки, на участке 12-13 мм. Часть оплетки под снятой изоляцией вывернуть наружу и равномерно расположить вдоль кабеля.
С сигнального провода снять изоляцию на участке 10-11 мм и залудить его.
2. Накрутить на кабель F разъем, так что бы он плотно держался на кабеле и хорошо контактировал с частью вывернутой оплетки. При этом сигнальный провод должен выступать на достаточную длину из F разъема для надежного контакта с центральным стержнем разъема BNC-FJ.
3. Накрутить разъем BNC-FJ на F разъем. После чего проверить наличие контакта (прозвонить тестером) между сигнальным проводом и центральным стержнем разъема BNC-FJ, между оплеткой кабеля и экраном разъема BNC-FJ и отсутствие контакта между сигнальным проводом и оплеткой кабеля.
4. Если есть сальник PG-7 то предварительно надеть его на кабель открутив с него гайку.
5. Удалить изоляцию и оплетку с противоположного конца кабеля, на участке 3-5 мм. С сигнального провода снять изоляцию на участке 2-3 мм. Припаять к залуженному сигнальному проводу емкостную пластину.
При необходимости припаять компенсационную емкость между сигнальным проводом и оплеткой.
6. Обмотать участок сигнального провода и припаеную компенсационную емкость изолентой, так что бы емкостная пластина не болталась и была поджата краем изоленты. После чего емкостную пластину обильно смазывать солидолом.
Солидол “улучшает” диэлектрическую проницаемость и устраняет скачки области горения.
На графике красного цвета изображен сигнал, полученный с ВВ датчика (Ск = 3.3 нФ) без солидола. На графике синего цвета изображен сигнал, полученный с ВВ датчика (Ск = 3.3 нФ) с использованием солидола. Без использования солидола область горения иногда “подскакивает” на 20-30%.
7. Надеть ручку ВВ датчика так, что бы емкостная пластина упиралась в дно колпачка датчика. После чего зажать кабель либо с помощью сальника PG-7 либо закрепить изолентой (при этом с датчиком нужно обращаться крайне осторожно, что бы случайно не вырвать кабель из ручки датчика).
В результате должен получится высоковольтный емкостной датчик, который возможно непосредственно подключать к одному из аналоговых (с наличием Ск) или к логическому (без Ск) входов осциллографа.
Диагностика классической системы зажигания с трамблером с помощью 2-х рассматриваемых датчиков…
Как собрать металлоискатель с помощью индуктивного датчика приближения на Arduino
В этом руководстве вы узнаете, как собрать металлоискатель своими руками (DIY) с помощью датчика приближения на Arduino. Во многих подобных проектах используется катушка и транзистор, но вместо катушки можно использовать датчик приближения. Вы просто заметите разницу в диапазоне и энергопотреблении.
Дальность действия датчика приближения, как правило, намного меньше, чем у катушки (подумайте о миллиметрах против нескольких сантиметров — хотя дальность действия катушки зависит от ее диаметра). Что касается мощности, датчик приближения потребляет меньше энергии, чем катушка. Ведь большая дальность требует большей мощности.
Оба датчика используют катушку для обнаружения объектов (металл, пластик, железо и т. д.). Однако отдельная катушка требует ручного расчета чувствительности, компонентов (включая емкость, индуктивность и сопротивление) и достижимого диапазона.
Это трудоемкая задача, требующая глубоких знаний в области электроники и физики.
Доступны датчики приближения трех основных типов: индуктивные, емкостные и фотоэлектрические.
- Индуктивные и емкостные датчики приближения используют электрическое и магнитное поле для обнаружения объекта. В индуктивных датчиках внешний объект увеличивает напряжение всякий раз, когда он находится в пределах диапазона электромагнитного поля датчика. Однако этот объект должен быть металлическим, чтобы его можно было намагнитить.
- Емкостной датчик может обнаруживать наличие или отсутствие практически любого объекта, независимо от материала. По сути, датчик и объект действуют как конденсатор, накапливая заряд, и этот заряд — это то, что датчик использует для обозначения объекта.
- Фотоэлектрический датчик приближения аналогичен ультразвуковому комплекту Arduino. Ультразвуковые волны или лазер используются для обнаружения объекта на основе отражения.
Теперь давайте создадим металлоискатель с датчиком приближения, который может обнаруживать объекты из черных и цветных металлов с помощью как индуктивных, так и емкостных датчиков приближения.
Принципиальная схема
Индуктивный датчик подключается к цифровому контакту № 8 Arduino UNO. Выход этого датчика представляет собой сигнал фиксированного напряжения.
Выход емкостного датчика подключен к аналоговому выводу № A0 Arduino UNO. Этот датчик имеет ручку, которую можно вращать (с помощью небольшого винта), которая устанавливает уровень его чувствительности.
Когда чувствительность датчика сочетается с объектом из непроводящего материала, возникает емкость. Разница в емкости между датчиком и емкостью объекта отражается на выходе. Таким образом, аналоговый вывод используется для различения двух объектов.
Для этого проекта также требуется небольшой 5-вольтовый зуммер. Он подключен к цифровому контакту № 5 Arduino с помощью транзистора между ними для ограничения тока. Мы использовали цифровой вывод в качестве вывода с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ).
В результате уровень шума зуммера теперь зависит от рабочего цикла и частоты ШИМ.
Это делается для того, чтобы правильно различать звучание объекта.
Код проекта
Сначала определите индуктивный датчик и контакт зуммера. (Аналоговые контакты Arduino можно использовать без необходимости их определения.) В функции настройки контакт индуктивного датчика должен быть объявлен как вход, а контакт зуммера как выход. Последовательный монитор Arduino настроен на 9600 бит/с.
В функции петли, если индуктивный датчик «обнаружит» объект, сработает зуммер с высоким звуком.
Значение емкости считывается, и если оно больше 50, раздается звуковой сигнал.
«Больше 50» — это просто пример. Из таблицы данных можно прочитать емкость датчика приближения и объекта и включить ее как часть кода Arduino.
Функция аналоговой записи делит значение емкости на четыре, поскольку функция аналоговой записи принимает значения не более 255. Аналоговый вывод Arduino может считывать максимум 1023 (10-битный АЦП). Таким образом, значение переменной емкости никогда не превышает 1023 (1023/4 = 255).
Ниже показано визуальное изображение того, как идентифицировать объект/среду с помощью емкостного датчика. (Источник: Технический паспорт .)
А теперь займемся своими руками! Где купить запчасти?
- Ардуино УНО
- Индуктивный датчик приближения
- Емкостный датчик приближения
- Зуммер
- Транзистор
Рубрики: Проекты микроконтроллеров
С тегами: Arduino
3 Простые схемы датчика приближения
ИК-датчик приближения — это устройство, которое обнаруживает присутствие объекта или человека, когда он находится в пределах заданного расстояния от датчика, с помощью отраженных инфракрасных лучей.
Здесь объясняются три полезные концепции датчиков приближения, первая концепция основана на обычном операционном усилителе LM358, вторая — на микросхеме LM567, которая работает по принципу фазовой автоподстройки частоты, обеспечивая очень точный отклик при обнаружении.
Третья схема работает с использованием вездесущей IC 555. Давайте изучим каждую из них с пошаговым объяснением.
Содержание
Обзор
Сегодня на рынке представлен длинный список датчиков.
Одним из таких датчиков является датчик приближения.
В этом посте мы собираемся разгадать, как работает датчик приближения и что дает необходимые знания, чтобы сделать этот проект дома. Как следует из названия, устройство определяет, находится ли объект рядом или далеко от него. Они могут быть оформлены по-разному.
Но наиболее распространенным методом является метод, основанный на ИНФРАКРАСНЫХ лучах и ОУ. Некоторые распространенные варианты использования этого устройства можно увидеть в сотовых телефонах, автоматических системах смыва, автоматических кранах, сушилках для рук и никогда не падающих роботах.
Требуемые компоненты
1. ИК-светодиод : Каждый светодиод излучает какую-либо форму электромагнитного излучения при включении.
Из бытового опыта нам известны светодиоды, излучающие видимый свет.
Но есть и специальные светодиоды, излучающие инфракрасные лучи. Так же, как могут быть видимые светодиоды разных цветов, ИК-светодиоды также излучают лучи с разными длинами волн. Инфракрасные лучи могут иметь разную длину волны и могут принимать любое значение, принадлежащее их диапазону волн.
Таким образом, очень важно, чтобы используемый ИК-фотодиод мог обнаруживать конкретную длину волны ИНФРАКРАСНОГО излучения, излучаемого ИК-светодиодом.
2. ИК-ФОТОДИОД : Это особый тип диода, который подключается с обратным смещением для обнаружения ИК-лучей. В отсутствие ИК-излучения он имеет очень высокое сопротивление и через него проходит практически нулевой ток.
Но когда на него падают ИК-лучи, его сопротивление уменьшается и через него проходит ток, пропорциональный интенсивности излучения.
Это свойство фотодиода используется для генерации электрического сигнала в датчике приближения при падении ИК-лучей.
3. Операционный усилитель (IC LM358) : Операционный усилитель или операционный усилитель — это многоцелевая микросхема, которая высоко ценится в мире электроники.
В данном проекте в качестве компаратора используется операционный усилитель. Микросхема LM358 имеет два операционных усилителя, что означает, что мы можем сделать два детектора приближения, используя всего одну микросхему. Причиной использования операционного усилителя в схеме является преобразование аналогового сигнала в цифровой сигнал.
4. Предустановка : Предустановка представляет собой резистор с тремя выводами.
Функция предустановки состоит в том, чтобы разделить общее доступное напряжение таким образом, чтобы пользователь мог получить доступ к его части. Нам просто нужно установить средний терминал в соответствующее положение.
Предустановка устанавливает пороговое напряжение, выше которого должно генерироваться выходное напряжение. Его можно вручную установить на сопротивление любого значения, вращая его головку с помощью подходящей отвертки.
5. Красный светодиод : Я использовал красный светодиод для своего проекта, но в целом можно использовать светодиод любого цвета. Он действует как визуальный сигнал, показывающий, что препятствие подошло достаточно близко.
6. Резисторы : два по 220 Ом и один по 10 кОм.
7. Блок питания : 5–6 В.
Как это работает
Принцип работы датчика приближения довольно прост. Типичная концепция состоит из двух светодиодов, расположенных параллельно друг другу — ИК-излучающего светодиода и фотодиода.
Они действуют как пара передатчик-приемник. Когда перед лучами излучателя появляется препятствие, они отражаются назад и перехватываются приемником.
В соответствии со свойствами фотодиода, перехваченные ИК-лучи уменьшают сопротивление фотодиода, и в результате генерируется электрический сигнал. На практике этот сигнал представляет собой напряжение на резисторе 10 кОм, которое напрямую подается на неинвертирующий конец операционного усилителя.
Функцией операционного усилителя является сравнение двух входных данных, подаваемых на него.
Сигнал с фотодиода подается на неинвертирующий контакт (контакт 3), а пороговое напряжение от потенциометра подается на инвертирующий контакт (контакт 2). Если напряжение на неинвертирующем контакте больше, чем напряжение на инвертирующем выводе выход операционного усилителя высокий, в противном случае выход низкий.
В целом, операционный усилитель преобразует аналоговый сигнал в цифровой в этой схеме.
ВЫХОДЫ:
Выход датчика может использоваться в двух формах: АНАЛОГОВЫЙ и ЦИФРОВОЙ.
Цифровой выход имеет либо высокий, либо низкий уровень. Цифровой выходной сигнал датчика приближения может использоваться для остановки движения робота, избегающего препятствия. Как только препятствие подойдет достаточно близко, сигнал может быть напрямую подан на входные контакты драйвера двигателя, чтобы остановить двигатели.
Аналоговый выход представляет собой непрерывный диапазон значений от нуля до некоторого конечного значения.
Такой сигнал не может быть напрямую передан драйверам двигателей и другим коммутационным устройствам. Сначала они должны быть обработаны микроконтроллерами и преобразованы в цифровую форму с помощью АЦП и некоторого кодирования. Эта форма вывода требует дополнительного микроконтроллера, но исключает использование операционного усилителя.
Полная цепь Digaram
Обновление от Admin
Вышеупомянутая конструкция схемы также может быть построена с использованием обычного Opamp IC 741, как показано ниже:
Video Clipe
96666666.SIMES. Реле и микросхема LM358
Описанные выше бесконтактные датчики могут также использоваться с питанием 12 В и реле 12 В, как показано на следующем рисунке. В качестве операционного усилителя используется микросхема LM358.
Использование реле и ИС 741
ИК-светодиоды передатчика и приемника также можно настроить с помощью IC 741 для создания простой схемы датчика приближения.
Полная схема показана на следующем рисунке:
2) Цепь точного датчика приближения (невосприимчивого к солнечному свету)
В следующем посте объясняется схема точного инфракрасного (ИК) датчика приближения, которая включает в себя IC LM567 для обеспечения надежной и надежной работы. операции. Эта схема невосприимчива к солнечному или любому другому окружающему свету и не будет затронута, пока настроенные отраженные сигналы не будут получены датчиком. Конструкция также работает как детектор препятствий.
Концепция схемы
Я нашел эту схему в сети, когда искал точную и надежную, но дешевую схему датчика приближения.
Схема может быть понята с помощью следующего описания:
Ссылаясь на показанную ниже схему инфракрасного (ИК) детектора движения, мы видим конструкцию, состоящую из двух основных каскадов, один из которых включает IC LM567, а другой — с IC555.
В основном IC LM567 становится сердцем схемы, которая выполняет исключительно функции генерации/передачи ИК-частоты, а также ее обнаружения.
Кроме того, микросхема имеет внутреннюю схему фазовой автоподстройки частоты, что делает ее очень надежной при использовании цепей определения частоты.
Это означает, что как только он считывает и фиксирует заданную частоту, его функция обнаружения фиксируется на этой частоте, и, следовательно, любые другие случайные помехи, какими бы сильными они ни были, не влияют на его работу и не мешают ей.
Работа схемы
Частота внутреннего генератора, определяемая резисторами R3, C2, питает ИК-диод D274 через управляемый током каскад, состоящий из T1, R2. Эта частота определяет центральную частоту чипа.
При указанных выше условиях микросхема настраивается и центрируется на вышеуказанной частоте, генерируя постоянный высокий уровень на своем выходном контакте № 8.
Входной контакт №3 микросхемы ожидает получения частоты, которая может быть точно равна указанной выше «центральной» частоте микросхемы.
ИК-приемник или датчик, подключенный к контакту №3 микросхемы, расположен именно для этой цели.
Как только ИК-луч от LD274 находит препятствие, его луч отражается и падает на правильно расположенный детекторный диод BP104.
ИК-частота от LD274 теперь проходит на входной контакт № 3 микросхемы, поскольку эта частота будет точно такой же, как и заданная центральная частота микросхемы, микросхема распознает это и мгновенно переключает свой выход с высокого на низкий.
Приведенный выше триггер низкого уровня на выводе № 2 микросхемы IC 555, которая настроена как моностабильная, в свою очередь переключает свой выход на высокий уровень, вызывая срабатывание подключенной сигнализации.
Вышеупомянутое состояние сохраняется до тех пор, пока прерывание от ИК-датчика/детектора сохраняется и позволяет лучам отражаться. С включением R9и C5, выход IC555 демонстрирует определенную задержку отключения подключенного зуммера даже после движения или удаления препятствия.
Для настройки эффекта задержки выключения R9 и C5 можно настроить по желанию.
Описанная выше схема может также использоваться в качестве схемы детектора приближения и схемы детектора препятствий.
Схема цепи
Тестовая схема
Следующая тестовая схема показывает, как проверить результаты базовой конструкции LM567 на основе ИК. Схему можно увидеть ниже:
Как видите, в конструкцию включен только каскад LM567, а каскад IC 555 был исключен, чтобы упростить основные процедуры тестирования.
Здесь загорается красный светодиод на выводе № 8 микросхемы и продолжает гореть до тех пор, пока ИК-светодиоды удерживаются параллельно друг другу на расстоянии 1 фута.
Если вы попытаетесь заменить красный светодиод Tx инфракрасного передатчика каким-либо другим внешним источником с другой частотой, LM567 перестанет обнаруживать сигналы, и красный светодиод перестанет светиться.
Фотодиоды не критичны, можно использовать любые аналогичные или стандартные фотодиоды для светодиодов передатчика и приемника.
Видеоклип для вышеуказанной тестовой установки:
3) Другая конструкция датчика приближения на основе IC 567
Как и выше, исключительная особенность этой схемы заключается в том, что она не может активироваться или вибрировать под прямым ИК-излучением.
, а только отраженное ИК-излучение, попадающее на детектор, вызовет срабатывание цепи.
В центре схемы находится одиночная 567-тональная ИС декодера (U1), которая выполняет двойную функцию: она работает как базовый драйвер ИК-передатчика и как приемник. Конденсатор C1 и резистор R2 используются для фиксации частоты внутреннего генератора U1 на уровне около 1 кГц.
Прямоугольный сигнал с выхода U1 на контакте 5 подается на базу Q1. Транзистор Q1 выполнен в виде усилителя эмиттерного повторителя, который подключает импульс 20 мА на анод светодиода 2.
Транзистор Q3 улавливает ИК-выход от LED2 и направляет передачу на Q2 для большего усиления. После усиления с помощью Q2 сигнал подается обратно на вход U1 на выводе 3, переводя вывод 8 в низкий уровень, включая LED1.
При необходимости светодиод LED1 можно заменить оптопарой для переключения практически любой нагрузки, работающей от переменного тока. Поскольку схема очень проста, подойдет практически любой проект.
ИК-излучатель (LED1) и фототранзистор (03) должны быть установлены на расстоянии примерно одного дюйма друг от друга рядом друг с другом и сфокусированы на одной и той же дорожке.
Может потребоваться проверить расстояние и точку зрения установки пары ИК-устройств, чтобы определить идеальное положение для любого заданного диапазона между детектором и излучателем.
Как правило, дюймовый зазор между парой ИК-излучатель/детектор позволяет схеме приближения обнаружить цель на расстоянии примерно от половины до 1 дюйма друг от друга. Более светлые заштрихованные цели отражают намного лучше и могут работать на больших расстояниях, чем те, которые созданы из более глубоких элементов. Пока датчик приближения улавливает настроенные ИК-сигналы, управляемая схема продолжает оставаться включенной, и как только сигнал пропадает, выход выключается.
4) Детектор приближения на микросхеме IC 555, схема
В этой третьей конструкции мы рассматриваем простую схему детектора приближения на основе IC 555, которую можно использовать для обнаружения вторжения человека на расстоянии.
Работа схемы
Инфракрасный датчик приближения можно считать одной из наиболее ценных и широко используемых схем в области электронной автоматизации.
Обычно мы можем видеть, что он используется в автоматических дозаторах воды, автоматических сушилках для рук, а некоторые специфические варианты можно увидеть в автоматических дверях универмагов.
Принцип работы предлагаемой схемы детектора приближения с использованием ИС 555
В конструкции реализована генерация быстрых всплесков импульсов пикового напряжения от ИС LM555 с относительно более низкой частотой, которые передаются через инфракрасный светодиод в виде струй ИК лучи.
Эти переданные импульсы фокусируются в области, которую необходимо контролировать, и отражаются обратно, когда объект или нарушитель обнаруживается через фототранзисторный диод, стратегически расположенный для приема этих отраженных сигналов..
Когда это происходит, полученные сигналы проходят обработку, чтобы активировать подключенный релейный механизм, а затем и сигнальное устройство.
Для проверки вышеприведенной реализации можно ввести объект в зону действия ИК-лучей и проверить реакцию, наблюдая за работой реле, например, перемещая руку в сфокусированной области на расстоянии около 1 метра.
Когда отраженные сигналы попадают на фототранзистор, он создает разность потенциалов на потенциометре 1M (регулируется) и запускает соответствующий каскад Дарлингтона, который, в свою очередь, активирует правый каскад 555, сконфигурированный как моностабильная схема.
Реле активируется в ответ на это и остается включенным в зависимости от моностабильной заданной временной задержки, установленной конденсатором 1M и 10 мкФ.
Принципиальная схема
Список деталей для предлагаемой схемы ИК-детектора приближения на основе IC 555.
2— IC LM 555
2— разъемы IC 8 контактов
1— реле 12 В 5 контактов
1— инфракрасный фототранзистор общего назначения
1— инфракрасный диод общего назначения
3— BC5227 90 — конденсаторы.
