Proximity -Schalter
Proximity-Schalter oder Sensoren sind nichtkontakte Schalter, die das Vorhandensein eines Objekts in ihrer Umgebung erkennen können. Diese Sensoren können verwendet werden, um einem linearen Aktuator zu beweisen, dass er sich bewegen oder anhalten soll, wenn sich ein Objekt vor dem Sensor positioniert oder wenn ein Objekt weggenommen wird. Sie können auch verwendet werden, um zu bestimmen, wie weit das nächste Objekt für sie entfernt ist, und können verwendet werden, um Feedback zur Steuerung des linearen Aktuators bereitzustellen. In der Regel sehen Sie Proximity-Sensoren, die mit Freisprech- oder berührungslosen Geräten verwendet werden, wie in einem berührungslosen Handtrockner und händig freien Heckklappen in SUVs, werden jedoch auch in einer Vielzahl von industriellen Anwendungen verwendet. Zum Gebrauch mit Lineare AktuatorenProximity -Sensoren können in verschiedenen Situationen verwendet werden, einschließlich berührungsloser Kontroll- und Objekterkennungs -Feedback.
Näherungssensoren erkennen im Allgemeinen das Vorhandensein eines Objekts, indem entweder elektromagnetisches Feld, Licht oder Schall verwendet werden [1]. Die Methode, die Ihr linearer Aktuator erkennt, ob ein Objekt vorhanden ist, hängt von der Art des Näherungssensors ab. Es gibt vier gängige Arten von Näherungssensoren:
- Induktiv: Verwendet Magnetfeld, um Eisenmaterial zu erkennen
- Kapazitiv: Verwendet Änderungen in der Kapazität, um ein Objekt zu erkennen
- Photoelektrisch: Verwendet Licht, um festzustellen, ob ein Objekt vorhanden ist
- Ultraschall: Verwendet Ton, um festzustellen, ob ein Objekt vorhanden ist
Ihre Wahl im Typ hängt von Ihrer Anwendung ab und von welchem Material Sie erkennen möchten [1]. Sie verfügen außerdem über eine Vielzahl anderer Spezifikationen, die Sie bei der Auswahl des richtigen Näherungssensors berücksichtigen müssen, der den Erkennungsbereich, die Reaktionszeit, die Schaltfrequenz, die Betriebstemperatur und das Ausgangssignal umfasst. Um den richtigen Näherungssensor auszuwählen, müssen Sie Ihre Anwendungsanforderungen, die Art des Sensors und die oben genannten Spezifikationen berücksichtigen und das Datenblatt des Sensors für zusätzliche Informationen untersuchen.
Was ist der Unterschied zwischen Näherungssensoren und Bewegungsdetektoren?
Näherungssensoren sind keine Bewegungsdetektoren, da sie die Nähe eines Objekts und nicht der Bewegung erkennen. Bewegungsdetektoren, wie ihr Name schon sagt, spüre Bewegung und nicht die Nähe eines Objekts oder einer Person. Funktionell kann ein Näherungssensor Ihnen mitteilen, wie nahe ein Objekt dem Sensor ist, ob sich das Objekt bewegt oder nicht. Während Bewegungsdetektoren werden nur dann ausgelöst, wenn Bewegung vorhanden ist, unabhängig davon, wie nahe ein Objekt ist.
Berührungslose Kontrolle
Für berührungslose Steuerung verwenden Sie den Näherungssensor wie einen einfachen Druckknopf. Dazu möchten Sie einen Näherungssensor mit einem kürzeren Erkennungsbereich auswählen, sodass Sie den Schalter nicht versehentlich auslösen, und einen Sensor, der Ihre Hand, Ihren Fuß oder alles, was Sie zu erkennen versuchen möchten, erkennen. Eine gute Option hierfür ist ein kapazitiver Proximity -Sensor, da sie einen kurzen Erkennungsbereich aufweisen und eine Vielzahl von Materialien erkennen können, aber Ultraschall- und einige photoelektrische Näherungssensoren funktionieren auch, solange sie einen kürzeren Erkennungsbereich aufweisen [1]. Sie müssen den Näherungssensor an einen Mikrocontroller anschließen, wie eine Arduino, um die Ausgabe des Sensors zu lesen. Wie Sie Ihren Näherungssensor mit Ihrem Mikrocontroller anschließen, hängt von Ihrer Wahl des Sensors ab. In den meisten Fällen erhält Ihr Mikrocontroller jedoch entweder einen digital konvertierten analogen Wert oder muss ein analoges Signal in einen digitalen Wert konvertieren.
Der Näherungssensor wirkt in dieser Anwendung nur wie ein einzelner Druckknopf, der unsere Steuerung über den linearen Aktuator einschränkt. Unter Verwendung unseres Mikrocontroller können wir Code schreiben, um zwischen Erweiterung und Rückzug zu wechseln, wenn der Sensor ausgelöst wird, und indem wir die internen Grenzschalter des linearen Aktuators verwenden, um den Aktuator zu stoppen, wenn er entweder die vollständig erweiterte oder zurückverzählte Position erreicht. Wir können auch interne Feedback- oder externe Grenzschalter verwenden, mit denen wir andere Positionen anwenden und nicht vollständig erweitert oder zurückgezogen werden können, obwohl wir weiterhin auf zwei Positionen beschränkt sind. Um dies in der Firmware unseres Mikrocontrollers zu tun, müssen wir jedes Mal, wenn der Proximity -Sensor ausgelöst wird, eine Flag -Variable umschalten. Die nachstehende Codeprobe zeigt die Hauptschleife eines Arduino -IDE -Codes unter Verwendung der Flag -Sensorflag, um zu bestimmen Fahren Sie den linearen Aktuator, was durch a angetrieben wird Kraftfahrer.
Um dieses Flag umzuschalten, müssen wir den Wert des Näherungssensors lesen. Da wir nicht wissen, wann der Sensor ausgelöst wird, müssen wir entweder den Sensor ständig in der Hauptschleife unseres Codes lesen, oder wir können interne Timer -Interrupts verwenden, um den Sensor regelmäßig zu lesen. Letzteres gilt als bewährter Verfahren, insbesondere wenn Sie Ihren Mikrocontroller verwenden möchten, um parallele Aufgaben vorzugehen, da Ihr Sensor über den genauen Zeitraum immer gelesen wird. Die nachstehende Codeprobe, die mit einem Arduino zeigt, wie ein interner Timer -Interrupt eingerichtet wird, der jede Sekunde ausgelöst wird. Für den Arduino ist dies etwas komplexer als externe Interrupts, und Sie müssen möglicherweise einige tun Zusätzliche Lektüre Um zu erfahren, wie Sie Ihren Interrupt für Ihre Anwendung einrichten.
Die Singal -Funktion im obigen Code ist die Interrupt -Service -Routine für den Timer -Interrupt, der jedes Mal ausgelöst wird, wenn der Interrupt ausgelöst wird, und aktualisiert den Wert des Näherungssensors jede Sekunde. Wenn der vom Sensor gelesene Wert kleiner als unser Schwellenwert ist, betrachten wir die Sensoren als "gedrückt" und umschalten die Sensorflag. Sie müssen diesen Schwellenwert im Voraus bestimmen, indem Sie Ihren Sensor getestet und einen Ausgangswert ermitteln, den Sie als „gedrückt“ betrachten möchten. Um das Umschalten der Sensorflag auf nur einmal zu begrenzen, während der Sensor „gedrückt“ ist, gibt es ein anderes Flag, das nicht zurückgesetzt wird, wenn der Sensorwert nicht mehr kleiner als der Schwellenwert ist.
Hinderniserkennung
Proximity -Sensoren können auch verwendet werden, um zu messen, wie nahe das engste Objekt vor ihnen ist. Dies kann besonders bei Anwendungen mit linearen Aktuatoren nützlich sein, um Hindernisse vor dem Aktuator zu erkennen und Feedback an den Controller zurückzufordern, um den Aktuator zu stoppen, wenn es einem Objekt zu nahe kommt, wie im Video unten. Um einen Näherungssensor ähnlich zu verwenden, möchten Sie einen Näherungssensor mit einem größeren Erkennungsbereich auswählen und verschiedene Arten von Materialien erkennen können. Ultraschallsensoren sind dafür eine gute Wahl, da sie ein breites Erfassungsfeld haben können, obwohl Sie auf die blinden Flecken des Sensors achten müssen.
Das Einrichten des Proximity -Sensors für diese Anwendung ist der berührungslosen Kontrolle ziemlich ähnlich. Sie müssen weiterhin die Ausgabe des Sensors mit einem Mikrocontroller lesen, und möchten erneut einen internen Timer -Interrupt verwenden, um die Werte des Sensors regelmäßig zu lesen. Obwohl der Sensor nun vor dem Stellantrieb positioniert wird, um Hindernisse davor zu erkennen. Der Ausgang des Sensors hängt mit dem Abstand des nächsten Objekts vor dem Sensor zusammen, was bedeutet, dass wir einen Schwellenwert bestimmen können, der auf dem minimalen sicheren Abstand basiert. Dieser Schwellenwert variiert basierend auf dem ausgewählten Sensor. In der nachstehenden Code -Probe wird die Signalfunktion, die die Interrupt -Service -Routine ist, in jeder Millisekunden vorgefertigt und die Ausgabe unseres Sensors misst und mit unserem Schwellenwert vergleicht. Wenn der gemessene Wert kleiner als der Schwellenwert ist, wird die Flag -Sensorflag auf 1 eingestellt und in der Hauptschleife verwendet, um den linearen Aktuator zu stoppen. Während der gemessene Wert kleiner als der Schwellenwert ist, kann der Code nicht erlaubt, dass der Aktuator weiter erweitert wird, bis der Messwert größer als der Schwellenwert ist und das Flag auf 0 zurückgesetzt wird Aktuator zum Rückzug, während die Sensorflag auf 1 eingestellt ist, da es immer noch sicher ist, den Aktuator zurückzuziehen.
Verweise
[1] Kinney, T. A. (2001, September) Proximity -Sensoren verglichen: induktiv, kapazitiv, photoelektrisch und Ultraschall Abgerufen von: https://www.machinedesign.com/automation-iiot/sensors/article/21831577/proximity-sensors-compared-inductive-capacitive-photoelectric-and-ultrasonic
Sensorbilder von: Digikey.com
