Naderingsschakelaars
Nabijheidsschakelaars of sensoren zijn contactloze schakelaars die de aanwezigheid van een object in hun omgeving kunnen detecteren. Deze sensoren kunnen worden gebruikt om een lineaire actuator te vertellen om te bewegen of te stoppen wanneer een object voor de sensor staat of als een object wordt weggenomen. Ze kunnen ook worden gebruikt om te bepalen hoe ver het dichtstbijzijnde object voor hen is en kunnen worden gebruikt om feedback te geven om de lineaire actuator te regelen. Gewoonlijk ziet u de nabijheidssensoren die worden gebruikt met handsfree of touchless-apparaten, zoals in touchless handdroger en handsfree aangedreven achterkleppen in SUV's, maar worden ook gebruikt in een breed scala aan industriële toepassingen. Voor gebruik met lineaire actuators, nabijheidssensoren kunnen worden gebruikt in verschillende situaties, waaronder touchless controle en objectdetectie feedback.
Nabijheidssensoren detecteren in het algemeen de aanwezigheid van een object met behulp van elektromagnetisch veld, licht of geluid [1]. De methode die uw lineaire actuator detecteert of een object aanwezig is, hangt af van het type nabijheidssensor. Er zijn vier veel voorkomende soorten nabijheidssensoren:
- Inductief: Gebruikt magnetisch veld om ijzerrijke materiaal te detecteren
- Capacitief: Gebruikt veranderingen in capaciteit om een object te detecteren
- Foto -elektrisch: Gebruikt licht om te detecteren of een object aanwezig is
- Ultrasoon: Gebruikt geluid om te detecteren of een object aanwezig is
Uw keuze in het type is afhankelijk van uw toepassing en welk materiaal u wilt detecteren [1]. U hebt ook een groot aantal andere specificaties die u moet overwegen bij het kiezen van de juiste nabijheidssensor, die detectiebereik, responstijd, schakelfrequentie, bedrijfstemperatuur en uitgangssignaal omvat. Om de juiste nabijheidssensor te kiezen, moet u rekening houden met uw applicatiebehoeften, het type sensor, de bovenstaande specificaties en de datasheet van de sensor raadplegen voor aanvullende informatie.
Wat is het verschil tussen nabijheidssensoren en bewegingsdetectoren?
Nabijheidssensoren zijn geen bewegingsdetectoren omdat ze de nabijheid van een object in plaats van beweging detecteren. Bewegingsdetectoren, zoals hun naam al doet vermoeden, senseren beweging in plaats van de nabijheid van een object of persoon. Functioneel zal een nabijheidssensor u kunnen vertellen hoe dicht een object bij de sensor is, of het object beweegt of niet. Terwijl bewegingsdetectoren alleen worden geactiveerd wanneer er beweging is, ongeacht hoe dicht een object is.
Aanraakloze controle
Voor Touchless Control gebruikt u de nabijheidssensor als een eenvoudige drukknop. Om dit te doen, wilt u een nabijheidssensor kiezen met een korter detectiebereik, zodat u de schakelaar niet per ongeluk activeert en een sensor die uw hand, voet of wat u probeert te detecteren, zal detecteren. Een goede optie hiervoor is een capacitieve nabijheidssensor omdat ze een kort detectiebereik hebben en een breed scala aan materialen kunnen detecteren, maar ultrasone en sommige foto -elektrische nabijheidssensoren zullen ook werken zolang ze een korter detectiebereik hebben [1]. U moet de nabijheidssensor aansluiten op een microcontroller, zoals een Arduino, om de output van de sensor te lezen. Hoe u uw nabijheidssensor verbindt met uw microcontroller, hangt af van uw sensorkeuze, maar in de meeste gevallen ontvangt uw microcontroller een digitale geconverteerde analoge waarde of moet een analoog signaal omzetten in een digitale waarde.
De nabijheidssensor werkt alleen als een enkele drukknop in deze toepassing, die onze controle over de lineaire actuator bepert. Met behulp van onze microcontroller kunnen we code schrijven om te schakelen tussen uitbreiding en intrekken wanneer de sensor wordt geactiveerd en door gebruik te maken van de interne limietschakelaars van de lineaire actuator om de actuator te stoppen wanneer deze de volledig uitgebreide of ingetrokken positie bereikt. We kunnen ook gebruik maken van interne feedback of externe limietschakelaars waarmee we andere posities kunnen gebruiken in plaats van volledig uitgebreid of ingetrokken, hoewel we nog steeds beperkt zullen zijn tot twee posities. Om dit te doen in de firmware van onze microcontroller, moeten we een vlagvariabele schakelen telkens wanneer de nabijheidssensor wordt geactiveerd. Het onderstaande codevoorbeeld toont de hoofdlus van een Arduino IDE -code met behulp van de vlagsensorflag om te bepalen welke richting Rijd de lineaire actuator, die wordt aangedreven door een Motor bestuurder.
Om deze vlag te schakelen, moeten we de waarde van de nabijheidssensor lezen. Omdat we niet weten wanneer de sensor wordt geactiveerd, moeten we de sensor constant in de hoofdlus van onze code lezen of kunnen we gebruik maken van interne timer -interrupts om de sensor periodiek te lezen. Dit laatste wordt beschouwd als best practice, vooral als u uw microcontroller wilt gebruiken om parallelle taken te vormen, omdat het ervoor zorgt dat uw sensor altijd wordt gelezen gedurende de exacte periode. Het onderstaande codevoorbeeld, dat met behulp van een Arduino, laat zien hoe een interne timer -onderbreking kan worden ingesteld die elke seconde wordt geactiveerd. Voor de Arduino is dit een beetje complexer dan externe interrupts en je moet misschien wat doen aanvullend lezen Om te leren hoe u uw interrupt voor uw applicatie kunt instellen.
De singale functie, in de bovenstaande code, is de interrupt -serviceroutine voor de timer -interrupt, die elke keer dat de interrupt wordt geactiveerd, wordt uitgevoerd, de waarde van de nabijheidssensor elke seconde bijgewerkt. Als de waarde van de sensor kleiner is dan onze drempelwaarde, beschouwen we de sensoren als "ingedrukt" en schakelen we de sensorflag in. U moet deze drempelwaarde vooraf bepalen door uw sensor te testen en een uitvoerwaarde te bepalen die u wilt beschouwen als "geperst". Om het schakelen van de sensorflag slechts één keer te beperken, terwijl de sensor wordt "geperst", is er een andere vlag die niet wordt gereset totdat de sensorwaarde niet langer kleiner is dan de drempelwaarde.
Obstakeldetectie
Nabijheidssensoren kunnen ook worden gebruikt om te meten hoe dicht het dichtstbijzijnde object voor hen dichtbij is. Dit kan met name handig zijn in toepassingen met lineaire actuatoren om obstakels voor de actuator te detecteren en feedback terug te sturen naar de controller om de actuator te stoppen als deze te dicht bij een object komt, zoals in de onderstaande video. Om een nabijheidssensor op een vergelijkbare manier te gebruiken, wilt u een nabijheidssensor kiezen die een groter detectiebereik heeft en in staat is om verschillende soorten materialen te detecteren. Ultrasone sensoren zijn hiervoor een goede keuze, omdat ze een breed detectieveld kunnen hebben, hoewel je voorzichtig moet zijn met de blinde vlekken van de sensor.
De opstelling van de nabijheidssensor voor deze toepassing is vrij gelijkaardig aan de touchless controle. U moet nog steeds de uitvoer van de sensor lezen met behulp van een microcontroller en u wilt opnieuw gebruik maken van een interne timer -onderbreking om de waarden van de sensor periodiek te lezen. Hoewel, de sensor zal nu voor de actuator worden geplaatst om er obstakels voor te detecteren. De uitgang van de sensor zal gerelateerd zijn aan de afstand van het dichtstbijzijnde object voor de sensor, wat betekent dat we een drempelwaarde kunnen bepalen die is gebaseerd op de minimale veilige afstand. Deze drempelwaarde zal variëren op basis van de geselecteerde sensor. In het onderstaande codemonster wordt de signaalfunctie, die de routine voor interrupt services is, elke milliseconde voorgegaan en meet de output van onze sensor en vergelijkt deze met onze drempelwaarde. Als de gemeten waarde kleiner is dan de drempelwaarde, wordt de vlagsensorflag ingesteld op 1 en wordt in de hoofdlus gebruikt om de lineaire actuator te stoppen. Hoewel de gemeten waarde kleiner is dan de drempelwaarde, staat de code niet toe dat de actuator verder wordt uitgebreid totdat de maatwaarde groter is dan de drempelwaarde en de vlag wordt gereset naar 0. De code staat nog steeds toe voor de lineaire Actuator om in te trekken terwijl de sensorflag is ingesteld op 1 omdat het nog steeds veilig is om de actuator in te trekken.
Referenties
[1] Kinney, T. A. (2001, sept) Nabijheidssensoren vergeleken: inductief, capacitief, foto -elektrisch en ultrasoon Opgehaald van: https://www.machinedesign.com/automation-iiot/sensors/article/21831577/proximity-sensors-compared-inductive-capacitive-photoelectric-and-ultrasonic
Sensorafbeeldingen van: Digikey.com
