Interrupteurs de proximité
Les commutateurs de proximité, ou capteurs, sont des commutateurs sans contact qui peuvent détecter la présence d'un objet à proximité. Ces capteurs peuvent être utilisés pour dire à un actionneur linéaire de se déplacer ou de s'arrêter lorsqu'un objet est positionné devant le capteur ou si un objet est enlevé. Ils peuvent également être utilisés pour déterminer à quelle distance l'objet le plus proche est et peut être utilisé pour fournir des commentaires pour contrôler l'actionneur linéaire. Généralement, vous verrez des capteurs de proximité utilisés avec des dispositifs mains libres ou sans contact, comme dans le sèche-linge sans contact et les hayons mains libres dans les VUS, mais sont également utilisés dans un large éventail d'applications industrielles. A utiliser avec actionneurs linéaires, les capteurs de proximité peuvent être utilisés dans diverses situations, notamment le contrôle sans contact et la rétroaction de détection d'objets.
Les capteurs de proximité détectent généralement la présence d'un objet en utilisant un champ électromagnétique, une lumière ou un son [1]. La méthode selon laquelle votre actionneur linéaire détecte si un objet est présent dépendra du type de capteur de proximité. Il existe quatre types communs de capteurs de proximité:
- Inductif: Utilise un champ magnétique pour détecter les matériaux ferreux
- Capacitif: Utilise des changements de capacité pour détecter un objet
- Photo-électrique: Utilise la lumière pour détecter si un objet est présent
- Ultrasonique: Utilise le son pour détecter si un objet est présent
Votre choix en type dépendra de votre application et du matériel que vous souhaitez détecter [1]. Vous aurez également une multitude d'autres spécifications que vous devrez considérer lors du choix du bon capteur de proximité, qui comprend la plage de détection, le temps de réponse, la fréquence de commutation, la température de fonctionnement et le signal de sortie. Pour choisir le bon capteur de proximité, vous devrez considérer vos besoins d'application, le type de capteur, les spécifications ci-dessus et consulter la fiche technique du capteur pour plus d'informations.
Quelle est la différence entre les capteurs de proximité et les détecteurs de mouvement?
Les capteurs de proximité ne sont pas des détecteurs de mouvement car ils détectent la proximité d'un objet plutôt que de mouvement. Détecteurs de mouvement, comme leur nom le suggèrent, ressentir le mouvement plutôt que la proximité d'un objet ou d'une personne. Fonctionnellement, un capteur de proximité sera en mesure de vous dire à quel point un objet est proche du capteur si l'objet se déplace ou non. Tandis que les détecteurs de mouvement ne déclenchent que lorsqu'il y a un mouvement, quelle que soit la proximité d'un objet.
Contrôle sans contact
Pour un contrôle sans contact, vous utiliserez le capteur de proximité comme un simple bouton-poussoir. Pour ce faire, vous voudrez choisir un capteur de proximité qui a une plage de détection plus courte, afin que vous ne déclenchez pas accidentellement l'interrupteur et un capteur qui détectera votre main, votre pied ou tout ce que vous essayez de détecter. Une bonne option pour cela est un capteur de proximité capacitif car ils ont une courte plage de détection et peuvent détecter une large gamme de matériaux, mais des capteurs de proximité à ultrasons et photoélectriques fonctionneront également tant qu'ils auront une plage de détection plus courte [1]. Vous devrez connecter le capteur de proximité à un microcontrôleur, comme un Arduino, pour lire la sortie du capteur. La façon dont vous connectez votre capteur de proximité à votre microcontrôleur dépendra de votre choix de capteur, mais dans la plupart des cas, votre microcontrôleur recevra une valeur analogique convertie numérique ou devra convertir un signal analogique en valeur numérique.
Le capteur de proximité n'agira que comme un seul bouton-poussoir dans cette application, ce qui limitera notre contrôle sur l'actionneur linéaire. En utilisant notre microcontrôleur, nous pouvons écrire du code pour basculer entre l'extension et la rétraction lorsque le capteur est déclenché et en utilisant les commutateurs de limite interne de l'actionneur linéaire pour arrêter l'actionneur lorsqu'il atteint la position entièrement étendue ou rétractée. Nous pouvons également utiliser des commentaires internes ou des interrupteurs de limites externes qui nous permettraient d'utiliser d'autres positions plutôt que complètement étendues ou rétractées, bien que nous serons toujours limités à deux positions. Pour ce faire dans le firmware de notre microcontrôleur, nous devrons basculer une variable de drapeau chaque fois que le capteur de proximité est déclenché. L'échantillon de code ci-dessous montre la boucle principale d'un code IDE Arduino en utilisant le Flag SensorFlag pour déterminer la direction à conduire l'actionneur linéaire, qui est motivé par un moteur.
Pour basculer ce drapeau, nous devons lire la valeur du capteur de proximité. Comme nous ne savons pas quand le capteur sera déclenché, nous devrons soit lire constamment le capteur dans la boucle principale de notre code, soit utiliser les interruptions de minuterie interne pour lire périodiquement le capteur. Ce dernier est considéré comme la meilleure pratique, surtout si vous souhaitez utiliser votre microcontrôleur pour effectuer des tâches parallèles, car elle garantit que votre capteur sera toujours lu sur la période exacte. L'exemple de code ci-dessous, qui à l'aide d'un Arduino, montre comment configurer une interruption de minuterie interne qui est déclenchée à chaque seconde. Pour l'Arduino, c'est un peu plus complexe que les interruptions externes et vous devrez peut-être en faire lecture supplémentaire Pour apprendre à configurer votre interruption pour votre application.
La fonction chantale, dans le code ci-dessus, est la routine de service d'interruption pour l'interruption de la minuterie, qui s'exécute chaque fois que l'interruption est déclenchée, met à jour la valeur du capteur de proximité chaque seconde. Si la valeur lue du capteur est inférieure à notre valeur de seuil, nous considérons les capteurs «pressés» et basculons le caporflag. Vous devrez déterminer à l'avance cette valeur de seuil en testant votre capteur et en déterminant une valeur de sortie que vous souhaitez considérer comme «pressée». Pour limiter le bilan de la SensorFlag à une seule fois pendant que le capteur est «pressé», il y a un autre drapeau qui n'est pas réinitialisé tant que la valeur du capteur n'est plus inférieure à la valeur de seuil.
Détection d'obstacles
Les capteurs de proximité peuvent également être utilisés pour mesurer la proximité de l'objet le plus proche devant eux. Cela peut être particulièrement utile dans les applications avec des actionneurs linéaires pour détecter les obstacles devant l'actionneur et renvoyer les commentaires au contrôleur pour arrêter l'actionneur s'il s'approche trop d'un objet, comme dans la vidéo ci-dessous. Pour utiliser un capteur de proximité de la même manière, vous voudrez choisir un capteur de proximité qui a une plus grande plage de détection et est capable de détecter divers types de matériaux. Les capteurs à ultrasons sont un bon choix pour cela car ils peuvent avoir un champ de détection large, bien que vous deviez faire attention aux angles morts du capteur.
La configuration du capteur de proximité de cette application est assez similaire au contrôle sans contact. Vous devrez toujours lire la sortie du capteur à l'aide d'un microcontrôleur et vous voudrez à nouveau utiliser une interruption de minuterie interne pour lire périodiquement les valeurs du capteur. Cependant, le capteur sera désormais positionné devant l'actionneur pour détecter les obstacles devant lui. La sortie du capteur sera liée à la distance de l'objet le plus proche devant le capteur, ce qui signifie que nous pouvons déterminer une valeur de seuil qui est basée sur la distance minimale de sécurité. Cette valeur de seuil variera en fonction du capteur sélectionné. Dans l'échantillon de code ci-dessous, la fonction de signal, qui est la routine de service d'interruption, est préformée chaque milliseconde et mesure la sortie de notre capteur et la compare à notre valeur de seuil. Si la valeur mesurée est inférieure à la valeur de seuil, le SensorFlag de l'indicateur est réglé sur 1 et est utilisé dans la boucle principale pour arrêter l'actionneur linéaire. Bien que la valeur mesurée soit inférieure à la valeur de seuil, le code ne permettra pas que l'actionneur soit étendu davantage jusqu'à ce que la valeur de mesure soit supérieure à la valeur de seuil et que l'indicateur soit réinitialisé à 0. Le code permettra toujours le linéaire Actionneur pour se rétracter pendant que le SensorFlag est défini sur 1 car il est toujours sûr de retirer l'actionneur.
Les références
[1] Kinney, T. A. (2001, sept) Capteurs de proximité comparés: inductif, capacitif, photoélectrique et ultrasonique Récupéré de: https://www.machinedesign.com/automation-iiot/sensors/article/21831577/proximity-sensors-compared-inductive-capacitive-photoelectric-and-ultrasonic
Images du capteur de: Digikey.com
