Yakınlık Anahtarları
Yakınlık anahtarları veya sensörler, çevrelerindeki bir nesnenin varlığını algılayabilen temassız anahtarlardır. Bu sensörler, bir nesne sensörün önüne geldiğinde veya bir nesne götürüldüğünde doğrusal aktüatöre hareket etmesini veya durmasını söylemek için kullanılabilir. Ayrıca en yakın nesnenin kendilerine ne kadar uzakta olduğunu belirlemek için de kullanılabilirler ve doğrusal aktüatörü kontrol etmek için geri bildirim sağlamak amacıyla da kullanılabilirler. Yakınlık sensörlerinin genellikle eller serbest veya temassız cihazlarla (örneğin, temassız el kurutma makinesinde ve SUV'lardaki eller serbest şekilde çalıştırılan bagaj kapılarında) kullanıldığını göreceksiniz, ancak aynı zamanda çok çeşitli endüstriyel uygulamalarda da kullanılıyorlar. Ile kullanmak için lineer aktüatörlerYakınlık sensörleri, temassız kontrol ve nesne algılama geri bildirimi dahil olmak üzere çeşitli durumlarda kullanılabilir.
Yakınlık sensörleri genellikle bir nesnenin varlığını elektromanyetik alan, ışık veya ses kullanarak algılar [1]. Doğrusal aktüatörünüzün bir nesnenin mevcut olup olmadığını tespit etme yöntemi yakınlık sensörünün türüne bağlı olacaktır. Dört yaygın yakınlık sensörü türü vardır:
- endüktif: Demir içeren malzemeleri tespit etmek için manyetik alan kullanır
- Kapasitif: Bir nesneyi algılamak için kapasitanstaki değişiklikleri kullanır
- Fotoelektrik: Bir nesnenin mevcut olup olmadığını algılamak için ışık kullanır
- Ultrasonik: Bir nesnenin mevcut olup olmadığını algılamak için sesi kullanır
Tip seçiminiz uygulamanıza ve hangi malzemeyi tespit etmek istediğinize bağlı olacaktır [1]. Ayrıca doğru yakınlık sensörünü seçerken göz önünde bulundurmanız gereken, algılama aralığı, tepki süresi, anahtarlama frekansı, çalışma sıcaklığı ve çıkış sinyalini içeren bir dizi başka spesifikasyona da sahip olacaksınız. Doğru yakınlık sensörünü seçmek için uygulama ihtiyaçlarınızı, sensör tipini ve yukarıdaki özellikleri göz önünde bulundurmanız ve ek bilgi için sensörün veri sayfasına başvurmanız gerekir.
Yakınlık Sensörleri ve Hareket Dedektörleri Arasındaki Fark Nedir?
Yakınlık sensörleri, hareket yerine bir nesnenin yakınlığını algıladıkları için hareket dedektörleri değildir. Hareket DedektörleriAdından da anlaşılacağı gibi, bir nesnenin veya kişinin yakınlığından ziyade hareketi algılarlar. İşlevsel olarak yakınlık sensörü, nesnenin hareket edip etmediğine bakılmaksızın bir nesnenin sensöre ne kadar yakın olduğunu size söyleyebilecektir. Hareket dedektörleri ise nesnenin ne kadar yakın olduğuna bakılmaksızın yalnızca hareket olduğunda tetiklenir.
Temassız Kontrol
Temassız kontrol için yakınlık sensörünü basit bir düğme gibi kullanacaksınız. Bunu yapmak için, yanlışlıkla anahtarı tetiklememeniz için algılama aralığı daha kısa olan bir yakınlık sensörü ve elinizi, ayağınızı veya algılamaya çalıştığınız her şeyi algılayacak bir sensör seçmek isteyeceksiniz. Bunun için iyi bir seçenek, kısa algılama aralığına sahip oldukları ve çok çeşitli malzemeleri algılayabildikleri için kapasitif yakınlık sensörüdür, ancak ultrasonik ve bazı fotoelektrik yakınlık sensörleri de daha kısa algılama aralığına sahip oldukları sürece çalışacaktır [1]. Yakınlık sensörünü bir mikro denetleyiciye bağlamanız gerekecektir. arduino, sensörün çıkışını okumak için. Yakınlık sensörünüzü mikro denetleyicinize nasıl bağlayacağınız, sensör seçiminize bağlı olacaktır, ancak çoğu durumda mikro denetleyiciniz ya dijital olarak dönüştürülmüş bir analog değer alacaktır ya da bir analog sinyali dijital bir değere dönüştürmesi gerekecektir.
Yakınlık sensörü bu uygulamada yalnızca tek bir düğme gibi hareket edecek ve bu da doğrusal aktüatör üzerindeki kontrolümüzü sınırlayacaktır. Mikrodenetleyicimizi kullanarak, sensör tetiklendiğinde uzatma ve geri çekme arasında geçiş yapmak için kod yazabiliriz ve doğrusal aktüatörün dahili limit anahtarlarını kullanarak aktüatörü tamamen uzatılmış veya geri çekilmiş konuma ulaştığında durdurmak için kullanabiliriz. Tamamen uzatılmış veya geri çekilmiş konumlar yerine diğer konumları kullanmamıza izin verecek dahili geri besleme veya harici limit anahtarlarından da yararlanabiliriz, ancak yine de iki konumla sınırlı olacağız. Bunu mikrodenetleyicimizin donanım yazılımında yapmak için, yakınlık sensörü her tetiklendiğinde bir bayrak değişkenini değiştirmemiz gerekecek. Aşağıdaki kod örneği, hangi yöne gidileceğini belirlemek için flag sensörFlag'i kullanan bir Arduino IDE kodunun ana döngüsünü gösterir. doğrusal aktüatörü tahrik edintarafından yönlendirilen bir motor sürücüsü.
Bu bayrağı değiştirmek için yakınlık sensörünün değerini okumamız gerekiyor. Sensörün ne zaman tetikleneceğini bilmediğimiz için ya kodumuzun ana döngüsündeki sensörü sürekli okumamız gerekecek ya da sensörü periyodik olarak okumak için dahili zamanlayıcı kesintilerinden faydalanabiliriz. İkincisi, özellikle mikro denetleyicinizi paralel görevleri gerçekleştirmek için kullanmak istiyorsanız en iyi uygulama olarak kabul edilir, çünkü sensörünüzün her zaman tam olarak belirli bir süre boyunca okunmasını sağlar. Arduino kullanan aşağıdaki kod örneği, her saniyede tetiklenen dahili zamanlayıcı kesintisinin nasıl ayarlanacağını gösterir. Arduino için bu, harici kesintilerden biraz daha karmaşıktır ve bazı işlemler yapmanız gerekebilir. ek okuma Uygulamanız için kesmenizi nasıl ayarlayacağınızı öğrenmek için.
Yukarıdaki kodda yer alan SINGAL Fonksiyonu, zamanlayıcı kesmesi için kesme hizmeti rutinidir; kesme her tetiklendiğinde çalışır ve yakınlık sensöründen gelen değeri her saniye günceller. Sensörden okunan değer eşik değerimizden küçükse sensörlerin "basılmış" olduğunu kabul edip sensörFlag'i değiştiririz. Sensörünüzü test ederek bu eşik değerini önceden belirlemeniz ve "basılmış" olarak değerlendirmek istediğiniz bir çıkış değerini belirlemeniz gerekecektir. SensorFlag'in geçişini sensöre "basıldığında" yalnızca bir kez ile sınırlamak için, sensör değeri eşik değerinden daha küçük olana kadar sıfırlanmayan başka bir bayrak vardır.
Engel Algılama
Yakınlık sensörleri, önlerindeki en yakın nesnenin ne kadar yakın olduğunu ölçmek için de kullanılabilir. Bu, aşağıdaki videoda olduğu gibi, aktüatörün önündeki engelleri tespit etmek ve aktüatörün bir nesneye çok yaklaşması durumunda onu durdurmak için denetleyiciye geri bildirim göndermek üzere doğrusal aktüatörlü uygulamalarda özellikle yararlı olabilir. Yakınlık sensörünü benzer şekilde kullanmak için, daha geniş algılama aralığına sahip ve çeşitli malzeme türlerini algılayabilen bir yakınlık sensörü seçmek isteyeceksiniz. Ultrasonik sensörler geniş bir algılama alanına sahip olabildiklerinden bunun için iyi bir seçimdir ancak sensörün kör noktalarına dikkat etmeniz gerekir.
Bu uygulama için yakınlık sensörünün kurulumu temassız kontrole oldukça benzer. Yine de bir mikrodenetleyici kullanarak sensörün çıkışını okumanız gerekecek ve sensörden gelen değerleri periyodik olarak okumak için yine dahili bir zamanlayıcı kesintisinden yararlanmak isteyeceksiniz. Ancak sensör artık önündeki engelleri tespit etmek için aktüatörün önüne yerleştirilecek. Sensörden gelen çıktı, sensörün önündeki en yakın nesnenin mesafesiyle ilişkili olacaktır; bu, minimum güvenli mesafeyi temel alan bir eşik değeri belirleyebileceğimiz anlamına gelir. Bu eşik değeri seçilen sensöre göre değişecektir. Aşağıdaki kod örneğinde kesme hizmeti rutini olan SİNYAL fonksiyonu her milisaniyede bir önceden oluşturulmakta ve sensörümüzün çıkışını ölçerek eşik değerimizle karşılaştırmaktadır. Ölçülen değer eşik değerinden küçükse, sensörFlag işareti 1'e ayarlanır ve ana döngüde doğrusal aktüatörü durdurmak için kullanılır. Ölçülen değer eşik değerinden küçük olsa da kod, ölçüm değeri eşik değerinden büyük olana ve bayrak 0'a sıfırlanana kadar aktüatörün daha fazla uzatılmasına izin vermeyecektir. Kod yine de doğrusal ölçüme izin verecektir. Aktüatörün geri çekilmesi hala güvenli olduğundan, sensörFlag 1'e ayarlıyken aktüatörün geri çekilmesini sağlayın.
Referanslar
[1] Kinney, T.A. (2001, Eylül) Yakınlık Sensörlerinin Karşılaştırılması: Endüktif, Kapasitif, Fotoelektrik ve Ultrasonik Alınan: https://www.machinedesign.com/automation-iiot/sensors/article/21831577/proximity-sensors-compared-inductive-capacitive-photoelectric-and-ultrasonic
Sensör Görüntüleri: Digikey.com
