Бесконтактные датчики
Думаю, вы знаете, что такое геркон . Да, этот радиоэлемент до сих пор используется в радиоэлектронике, а также в электротехнике. Но чем же он так хорош? Его контакты замыкаются, если его "облучить" магнитным полем. Это значит, что с помощью простого магнитика или электромагнита (принцип электромагнетизма мы рассматривали в статье Принцип работы реле ) можно запросто управлять замыканием и размыканием контактов геркона. По сути дела, геркон является первым бесконтактным датчиком.
Бесконтактный датчик - это такой датчик, к которому не надо прикасаться механически или как-нибудь еще. Бесконтактные датчики работают через электрическое и магнитное поле, а также широко используются и оптические датчики. В этой статье мы с вами разберем все три типа датчиков: оптические, емкостные и индуктивные, а также в конце проделаем опыт с индуктивным датчиком. Кстати, в народе бесконтактные датчики называют также и бесконтактными выключателями, так что не бойтесь, если увидите такое название ;-).
Итак, пару слов об оптических датчиках... Принцип срабатывания оптических датчиков показан на рисунке ниже
Помните какие-нибудь кадры из фильмов, где главным героям приходилось пройти через оптические лучи и не задеть ни один из них? Если луч задевался какой-либо частью тела, срабатывала сигнализация.
Луч излучается посредством какого-либо источника. А также есть "лучеприемник", то есть та штучка, которая принимает луч. Как только луча не будет на лучепримнике, то сразу же в нем включится или выключится контакт, который будет уже непосредственно управлять сигнализацией или еще чем-нибудь по вашему усмотрению. В основном источник луча и лучеприемник, называется лучеприемник правильно "фотоприемник", идут в паре.
Очень большой популярностью в России пользуются оптические датчики перемещений фирмы СКБ ИС
В этих типах датчиков есть и источник света и фотоприемник. Они находятся прямо в корпусе этих датчиков. Каждый тип датчиков представляет из себя законченную конструкцию и используется в ряде станков, где нужна повышенная точность обработки, вплоть до 1 микрометра. В основном это станки с системой Числового Программного Управления (ЧПУ), которые работают по программе и требуют минимального вмешательства человека в работе таких станков. Эти типы датчиков построены по этому принципу:
Такие типы датчиков обозначаются буквой "T" и называются барьерными. Как только оптический луч прервался, датчик сработал. Плюсы барьерных датчиков:
- дальность действия может достигать до 150 метров
- высокая надежность и помехозащищенность
Минусы: при больших расстояниях срабатывания требуется точная настройка фотоприемника на оптический луч.
Рефлекторный тип датчиков обозначается буквой R . В этих типах датчиков излучатель и приемник расположены в одном корпусе.
Принцип действия можно увидеть на рисунке ниже
Свет от излучателя отражается от какого-либо светоотражателя (рефлектора) и попадает в приемник. Как только луч прерывается каким-либо объектом, то датчик срабатывает. Очень удобен этот датчик на конвейерных линиях при подсчете продукции.
И последний тип оптических датчиков - диффуззионные - обозначаются буквой D. Выглядеть могут по разному:
Принцип работы такой же, как и у рефлекторного, но здесь свет уже отражается от предметов. Такие датчики рассчитаны на маленькое расстояние срабатывания и неприхотливы в своей работе.
Оптика оптикой, но самые неприхотливые в своей работе и очень надежные считаются индуктивные и емкостные датчики. Примерно вот так они выглядят
Они очень похожи друг на друга. Принцип их работы связан с изменением магнитного и электрического поля. Индуктивные датчики срабатывают при поднесении к ним какого-либо металла. На другие материалы они не "клюют". Емкостные же срабатывают почти на любые вещества.
Как говорится, лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать, поэтому проведем небольшой опыт с индуктивным датчиком.
Итак, у нас в гостях индуктивный датчик российского производства
Читаем, что на нем написано
Марка датчика ВБИ бла бла бла бла, S - расстояние срабатывания, здесь оно составляет 2 мм, У1 - исполнение для умеренного климата, IP - 67 - уровень защиты (короче уровень защиты здесь очень крутой), Ub - напряжение, при котором работает датчик, здесь напряжение может быть в диапазоне от 10 и до 30 Вольт, Iнагр - ток нагрузки, этот датчик может выдать в нагрузку силу тока до 200 милиАмпер, думаю, это прилично.
На развороте бирки схема подключения этого датчика.
Ну что, заценим работу датчика? Для этого цепляем нагрузку. Нагрузкой у нас будет светодиод, соединенный последовательно с резистором с номиналом в 1 килоОм. Зачем нам резистор? Светодиод в момент включения начинает бешено жрать ток и сгорает. Для того чтобы это предотвратить, в цепь ставится последовательно со светодиодом резистор.
На коричневый провод датчика подаем плюс от Блок питания, а на синий - минус. Напряжение я взял 15 Вольт.
Наступает момент истины... Подносим к рабочей зоне датчика металлический предмет, и датчик у нас тут же срабатывает, о чем говорит нам светодиод, встроенный в датчик, а также наш подопытный светодиодик.
На другие материалы, кроме металлов, датчик не реагирует. Баночка канифоли для него ничего не значит :-).
Вместо светодиода может использоваться вход логической схемы, то есть датчик при срабатывании выдает сигнал логической единицы, которая может использоваться в цифровых устройствах.
В мире электроники эти три типа датчиков находят все более широкое применение. С каждым годом производство этих датчиков растет и растет. Они используются абсолютно в разных областях промышленности. Автоматизация и роботизация без этих датчиков была бы невозможна. В этой статье я разобрал только простейшие датчики, которые выдают нам только сигнал "включен-выключен" или, если сказать на профессиональном языке, один бит информации. Более навороченные типы датчиков могут выдавать различные параметры и даже могут соединяться с компьютерами и другими микроконтроллерными устройствами напрямую.
В нашем радиомагазине индуктивные датчики стоят в 5 раз дороже, чем если бы их заказывать с Китая с Алиэкспресса.
Вот здесь можете глянуть разнообразие индуктивных датчиков.
Читайте также