In unserem täglichen Leben haben wir uns daran gewöhnt, verschiedene Dinge zu implementieren Arten von Sensorschaltungen mit verschiedenen Arten von Sensoren wie IR-Sensor , Temperatursensor, Drucksensor, PIR-Sensor usw. Häufig beobachten wir ein auf PIR-Sensorschaltungen basierendes automatisches Türöffnungssystem, ein auf LDR-Sensorschaltungen basierendes automatisches Straßenlaternensystem und ein auf einem piezoelektrischen Sensor basierendes System Stromerzeugungssystem , Auf IR-Sensorschaltung basierendes Verkehrssignalsystem, auf Ultraschallsensorschaltung basierendes Hinderniserkennungssystem und so weiter.
Lassen Sie uns hier in diesem Artikel die einfache Schaltung und Funktionsweise des Näherungssensors diskutieren. Bevor wir jedoch in erster Linie ausführlich auf die Näherungssensoren eingehen, müssen wir wissen, was der Näherungssensor tatsächlich bedeutet.
Näherungssensor
Ein Sensor, der zum Erkennen des Vorhandenseins von Objekten in seiner Umgebung ohne physischen Kontakt verwendet werden kann, wird als Näherungssensor bezeichnet. Dies kann mit dem erfolgen elektromagnetisches Feld oder elektromagnetischer Strahl, bei dem sich das Feld- oder Rücklaufsignal ändert, wenn sich ein Objekt in seiner Umgebung befindet. Dieses vom Näherungssensor erfasste Objekt wird als Ziel bezeichnet.
Näherungssensor
Wenn wir also über verschiedene Arten von Zielen wie Kunststofftarget, Metalltarget usw. diskutieren, sind verschiedene Arten von Näherungssensoren erforderlich, z. B. kapazitiver Näherungssensor oder fotoelektrischer Näherungssensor, induktiver Näherungssensor, magnetischer Näherungssensor usw. Der Bereich, in dem der Näherungssensor ein Objekt erfassen kann, wird als Nennbereich bezeichnet. Im Gegensatz zu den anderen Sensoren können Näherungssensoren eine lange Lebensdauer haben und eine sehr hohe Zuverlässigkeit aufweisen, da keine mechanischen Teile vorhanden sind und kein physischer Kontakt zwischen dem Sensor und dem erfassten Objekt besteht.
Schaltplan des Näherungssensors
Blockschaltbild des Näherungssensors
Lassen Sie uns über die induktive Näherungssensorschaltung sprechen, die in vielen Anwendungen am häufigsten verwendet wird. Das Näherungssensor-Schaltbild ist in der obigen Abbildung gezeigt, die aus verschiedenen Blöcken besteht, wie z. elektrische Induktionsspule , Stromversorgung, Spannungsregler usw.
Funktionsprinzip des Näherungssensors
Die induktive Näherungssensorschaltung wird zum Erfassen der Metallobjekte verwendet, und die Schaltung erkennt keine anderen Objekte als Metalle. Das obige Schaltbild des Näherungssensors stellt das von der Spule erzeugte Feld dar, das durch Bereitstellen von a erzeugt wird Netzteil . Immer wenn dieses Feld durch Erkennen eines Metallobjekts gestört wird (wenn ein Metallobjekt in dieses Feld eintritt), wird ein Wirbelstrom erzeugt, der innerhalb des Ziels zirkuliert.
Schaltplan des Näherungssensors, wenn das Ziel erkannt wird
Aufgrund dessen wird der Sensor belastet, wodurch die Amplitude des elektromagnetischen Feldes verringert wird. Wenn das Metallobjekt (als Ziel bezeichnet, wie wir weiter oben in diesem Artikel beschrieben haben) in Richtung des verschoben wird Näherungssensor dann steigt der Wirbelstrom entsprechend an. Somit nimmt die Belastung des Oszillators zu, wodurch die Feldamplitude verringert wird.
Der Triggerblock in der Nähe Sensorschaltung wird verwendet, um die Amplitude des Oszillators zu überwachen, und bei bestimmten Pegeln (vorbestimmten Pegeln) schaltet die Triggerschaltung den Sensor ein oder aus (der sich in seinem normalen Zustand befindet). Wenn das Metallobjekt oder -ziel vom Näherungssensor wegbewegt wird, erhöht sich die Amplitude des Oszillators.
Oszillatorwellenform des Näherungssensors
Die Wellenform für den Oszillator des induktiven Näherungssensors in Gegenwart des Ziels und in Abwesenheit des Ziels kann wie in der obigen Abbildung gezeigt dargestellt werden.
Betriebsspannungen des Näherungssensorkreises
Induktive Näherungssensoren sind heutzutage mit unterschiedlichen Betriebsspannungen erhältlich. Diese induktiven Näherungssensoren sind in den Modi AC, DC und AC / DC (Universalmodi) erhältlich. Der Betriebsbereich der Näherungssensorkreise reicht von 10 V bis 320 V DC und 20 V bis 265 V AC.
Verkabelung des Näherungssensor-Schaltkreises
Die Verkabelung des Näherungssensorschaltkreises erfolgt wie in der folgenden Abbildung gezeigt. Abhängig von Transistorzustand Aufgrund der Abwesenheit des Ziels werden die Ausgänge des Näherungssensors als NC (normalerweise geschlossen) oder NO (normalerweise offen) betrachtet.
Verkabelung des Näherungssensor-Schaltkreises
Wenn der PNP-Ausgang niedrig oder ausgeschaltet ist, während das Ziel nicht vorhanden ist, können wir das Gerät als normal geöffnet betrachten. Wenn der PNP-Ausgang hoch oder eingeschaltet ist, während das Ziel nicht vorhanden ist, können wir das Gerät als normal geschlossen betrachten.
Schaltungszielgröße des Näherungssensors
Eine flache und glatte Oberfläche mit einer Dicke von 1 mm und aus Weichstahl kann als Standardziel angesehen werden. Es gibt verschiedene Qualitäten, in denen Stahl erhältlich ist, und Weichstahl besteht aus Kohlenstoff und Eisen (höherer Gehalt). Das Standardziel mit abgeschirmten Sensoren hat Seiten, die dem Durchmesser der Erfassungsfläche entsprechen. Die Seiten des Ziels mit ungeschirmten Sensoren sind gleich einer größeren unter den beiden, d. H. Dem Durchmesser der Erfassungsfläche oder dreimal dem Nennbetriebsbereich.
Schaltungszielgröße des Näherungssensors
Obwohl die Größe des Ziels größer als das Standardziel ist, ändert sich der Erfassungsbereich nicht. Wenn jedoch die Größe des Ziels kleiner als das Standardziel oder unregelmäßig wird, verringert sich die Erfassungsentfernung. Wir können also sagen, dass das Ziel, so klein wie die Größe des Ziels, näher an die Erfassungsfläche herangeführt werden muss, um erkannt zu werden.
Anwendungen für Näherungssensorschaltungen
Die Näherungssensorschaltung kann für verschiedene Anwendungen verwendet werden. Einige Anwendungen der Näherungssensorschaltung werden nachfolgend beschrieben:
Einfache Metalldetektorschaltung
Ein einfacher Metalldetektor kann unter Verwendung eines Näherungssensors, eines Summers und einer LC-Schaltung (Induktivität parallel zum Kondensator geschaltet) konstruiert werden, die wie im obigen Schaltplan gezeigt angeschlossen sind. Diese Schaltung lässt die LED leuchten und der Summer ertönen, wenn Metallgegenstände oder Ziele erkannt werden.
Näherungssensor in Mobiltelefonen
Diese Näherungssensorschaltung wird häufig in verwendet Mobiltelefone (Smartphones oder Touchscreen-Telefone), die wir in unserem täglichen Leben verwenden. Wenn sich dieser Sensor in der Nähe des Ohrs bewegt oder in den Schatten fällt oder berührt wird, wird das Anzeigelicht des Mobiltelefons ausgeschaltet, sodass die Berührung des mobilen Bildschirms (vermeidet Bildschirmkontakt mit Gesicht oder Fingern) während eines Anrufs vermieden wird ( je nach Anforderung). Die berührungsempfindlichen Schalter können unter Verwendung von Näherungssensorschaltungen implementiert werden, und die Näherungssensorschaltung kann verwendet werden, um Metalldetektor-Roboterprojekte zu entwerfen.
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