Sensori senza contatto: panoramica, principio di funzionamento, scopo. Interruttore tattile

Spesso nell'elettronica un tale elemento radio come un interruttore a lamella trova la sua applicazione. La sua caratteristica è la capacità di chiudere i contatti quando irradiati con un campo magnetico. Cosa significa? Prendendo un semplice magnete o posizionando un elettromagnete vicino all'interruttore a lamella, è possibile creare e chiudere facilmente i contatti di questo elemento radio. In sostanza, è una specie di sensore senza contatto.

Definizione del concetto

Cos'è un sensore di prossimità? Con questo si intende un dispositivo elettronico che registra la presenza di un determinato oggetto nella zona della sua azione e viene attivato senza alcun effetto meccanico o di altro tipo.

I sensori senza contatto sono utilizzati in vari campi. Questa è la creazione di elettrodomestici e sistemi di sicurezza, tecnologia industriale e automotive. A proposito, questo elemento è popolarmente chiamato "interruttore di prossimità".

vantaggi

Tra i principali vantaggi dei sensori di prossimità li distinguono:

- dimensioni compatte;

- alto grado di tenuta;

- durata e affidabilità;

- peso ridotto;

- una varietà di opzioni di installazione;

- mancanza di contatto con l'oggetto e l'impatto inverso.

classificazione

Esistono vari tipi di sensori di prossimità. Sono classificati secondo il principio di azione e sono:

- capacitivo;

- ottico;

- induttivo;

- ultrasuoni;

- magneticamente sensibile;

- pirometrico.

Considera ognuno di questi tipi di dispositivi separatamente.

Sensori capacitivi

Il cuore di questi dispositivi è la misurazione dei condensatori elettrici. Nel loro dielettrico ed è l'oggetto che è soggetto a registrazione. Lo scopo dei sensori senza contatto di questo tipo è quello di lavorare con molte applicazioni. Questo, ad esempio, il riconoscimento dei gesti. Rilascio capacitivo sensori pioggia per autoveicoli. Tali dispositivi misurano a distanza il livello del liquido durante la lavorazione di vari materiali, ecc.

Il sensore di prossimità capacitivo è un sistema analogico che opera a una distanza massima di settanta centimetri. A differenza di altri tipi di dispositivi simili, ha una maggiore precisione e sensibilità. Dopo tutto, il cambiamento di capacità in esso avviene solo in alcuni picofarad.

Il circuito del sensore senza contatto di questo tipo comprende piastre costituite da un circuito stampato conduttivo, oltre che dalla ricarica. In questo caso, la formazione di un condensatore. E ciò avverrà in qualsiasi momento, sia in un elemento conduttivo con messa a terra, sia in un oggetto, la cui costante dielettrica è diversa dall'aria. Tale dispositivo funzionerà anche se una persona o una parte del suo corpo appare nella zona di funzionamento del dispositivo, che sarà simile al potenziale di terra. Quando ti avvicini, ad esempio, un dito cambierà capacità del condensatore. E anche considerando il fatto che il sistema è non lineare, non sarà difficile per un oggetto estraneo apparire nei confini visualizzati.

Lo schema di cablaggio di un sensore di prossimità di questo tipo può essere complicato. Il dispositivo può essere coinvolto in più elementi indipendenti l'uno dall'altro nelle direzioni sinistra / destra e anche su / giù. Ciò amplierà le capacità del dispositivo.

Sensori ottici

Tali interruttori senza contatto trovano oggi la loro ampia applicazione in molti rami dell'attività umana, in cui sono operative le apparecchiature necessarie per rilevare gli oggetti. Quando si collega un sensore di prossimità, viene utilizzata la codifica. Ciò consente di evitare il falso innesco del dispositivo a causa di un'influenza estranea di sorgenti luminose. Questi sensori funzionano a basse temperature. In queste condizioni vengono messi su termocoperte.

Quali sono i sensori ottici incontrollati? Questo è un circuito elettronico che risponde ai cambiamenti flusso luminoso che cade sul ricevitore. Tale principio d'azione consente di fissare la presenza o l'assenza di un oggetto in un particolare dominio spaziale.

Il design dei sensori di prossimità ottici ha due unità principali. Uno di questi è la fonte di radiazioni e il secondo è il ricevitore. Possono essere entrambi in uno, e in vari casi.

Quando si considera il principio del sensore senza contatto, si possono distinguere tre tipi di dispositivi ottici:

1. Barriera. Il funzionamento di interruttori ottici di questo tipo (T) viene eseguito su un raggio diretto. In questo caso, gli strumenti sono costituiti da due parti separate: il trasmettitore e il ricevitore, che si trovano coassialmente l'uno rispetto all'altro. Il flusso di radiazioni emesso dal radiatore deve essere diretto esattamente al ricevitore. Quando il raggio viene interrotto da un oggetto, l'interruttore viene attivato. Tali sensori hanno una buona immunità ai disturbi. Inoltre, non temono una goccia di pioggia o polvere, ecc.
2. Diffuse. L'operazione degli interruttori ottici di tipo D si basa sull'uso di un raggio riflesso da un oggetto. Il ricevitore e il trasmettitore di tale dispositivo si trovano nello stesso pacchetto. L'emettitore dirige il flusso verso l'oggetto. Il raggio, riflesso dalla sua superficie, è distribuito in diverse direzioni. In questa parte del flusso viene restituito, dove viene catturato dal ricevitore. Di conseguenza, l'interruttore è attivato.
3. Reflex. Tali sensori ottici di prossimità sono di tipo R. Usano il raggio riflesso dal riflettore. Anche il ricevitore e l'emettitore di tale dispositivo si trovano nello stesso alloggiamento. Quando viene colpito sul riflettore, il raggio viene riflesso, risulta nell'area del ricevitore, a seguito del quale il dispositivo si innesca. Tali dispositivi operano a una distanza massima di 10 metri. Forse il loro uso per il fissaggio di oggetti traslucidi.

Sensori induttivi

La base di questo dispositivo è il principio della contabilizzazione delle variazioni dell'induttanza dei suoi componenti principali: la bobina e il nucleo. Da qui il nome del sensore stesso.

Le variazioni dell'induzione indicano che un oggetto metallico è apparso nel campo magnetico della bobina, che lo ha modificato e, di conseguenza, l'intero schema elettrico, la cui funzione principale è assegnata al comparatore. Quando ciò accade, viene applicato un segnale al relè e la corrente viene disattivata.

Sulla base di questo, possiamo parlare dello scopo principale di tale dispositivo. È usato per misurare i movimenti di un pezzo di equipaggiamento che deve essere spento se vengono superati i limiti del terreno. I sensori stessi hanno limiti di movimento che vanno da un micron a venti millimetri. A tale riguardo, un tale dispositivo viene anche chiamato interruttore di posizione induttivo.

La revisione dei sensori senza contatto di questo tipo ci consente di distinguerli diversi. Questa classificazione si basa su un numero diverso di fili di connessione:

1. Bifilare. Tali sensori induttivi sono collegati direttamente al circuito. Questa è l'opzione più semplice, ma allo stesso tempo piuttosto capricciosa. Richiede una resistenza nominale del carico. Con una diminuzione o un aumento di questo indicatore, il funzionamento dello strumento diventa errato.
2. Tre fili. Questo tipo di sensore di induzione è il più comune. In tali schemi, due fili dovrebbero essere collegati alla tensione e uno direttamente al carico.
3. Quattro e cinque fili. In questi sensori, due cavi sono collegati al carico e il quinto viene utilizzato per selezionare la modalità operativa desiderata.

Sensori ad ultrasuoni

Questi dispositivi sono ampiamente utilizzati in vari campi di produzione, risolvendo molti problemi di automazione dei cicli tecnologici. I sensori di prossimità ad ultrasuoni vengono utilizzati per determinare la posizione e la distanza di vari oggetti.

Ad esempio, vengono utilizzati per rilevare etichette e anche trasparenti, per misurare la distanza e controllare il movimento di un oggetto. Con il loro aiuto, determina il livello del fluido. Ciò si verifica, ad esempio, per tenere conto del consumo di carburante durante le operazioni di trasporto. E questi sono solo alcuni dei molti usi degli interruttori di tipo ultrasuoni.

Tali sensori sono abbastanza compatti. Si distinguono per il design di alta qualità e l'assenza di varie parti mobili. Questa apparecchiatura non ha paura dell'inquinamento, che è abbastanza rilevante in termini di produzione, e richiede anche quasi nessuna manutenzione.

Il sensore ad ultrasuoni contiene un riscaldatore piezoelettrico, che è sia un radiatore che un ricevitore. Questa parte strutturale riproduce il flusso degli impulsi sonori, prendendolo e convertendo il segnale ricevuto in tensione. Successivamente, viene inviato al controller, che esegue l'elaborazione dei dati e calcola la distanza alla quale si trova l'oggetto. Questa tecnologia è chiamata ecolocalizzazione.

La gamma attiva del sensore a ultrasuoni è il campo di rilevamento operativo. Questa è la distanza entro la quale il dispositivo a ultrasuoni può "vedere" l'oggetto, e non importa se si avvicina all'elemento sensibile nella direzione assiale o si muove attraverso il cono del suono.

A seconda del principio di funzionamento, si distinguono i sensori a ultrasuoni:

1. Posizione. Tali dispositivi sono utilizzati per calcolare l'intervallo di tempo necessario al suono per viaggiare dallo strumento a un oggetto e viceversa. I sensori di posizione a ultrasuoni senza contatto sono utilizzati per monitorare la posizione e la disponibilità di vari meccanismi, nonché per contarli. Tali dispositivi sono anche utilizzati come indicatore di livello di vari liquidi o materiali sfusi.
2. Distanze e movimenti. Il principio di funzionamento di tali dispositivi è simile a quello utilizzato nel dispositivo sopra descritto. La differenza è solo nel tipo di segnale che è presente all'uscita. È analogico, non discreto. Sensori di questo tipo vengono utilizzati per convertire gli indicatori disponibili della distanza dall'oggetto in determinati segnali elettrici.

Sensori sensibili al magnete

Questi interruttori sono usati per controllare la posizione. I sensori sono attivati ​​dall'approssimarsi di un magnete, che si trova sulla parte mobile del meccanismo. Tali dispositivi hanno un intervallo di temperatura esteso (da -60 a +125 gradi Celsius). Questa funzionalità consente di automatizzare un gran numero di processi di produzione complessi.

Sensore di temperatura senza contatto tipo magneticamente sensibile utilizzato:

- sulle industrie chimiche e metallurgiche;

- nelle regioni del Far North;

- sul materiale rotabile;

- in unità di refrigerazione;

- su autogru;

- nei bulldozer;

- in macchine per la neve, ecc.

Trovano il loro uso nei sistemi di sicurezza degli edifici, così come per l'apertura automatica di finestre e porte d'ingresso.

I più moderni e ad azione rapida sono sensori sensibili magneticamente che operano su Effetto Hall. Non sono soggetti ad usura meccanica, poiché hanno una chiave di uscita elettronica. La risorsa di tali sensori è quasi illimitata. A tale riguardo, il loro utilizzo è una soluzione vantaggiosa e pratica ai problemi di misurazione del numero di giri del pozzo, del fissaggio della posizione di oggetti in rapido movimento, ecc.

Quando si misura il livello di liquidi sono ampiamente utilizzati sensori sensibili magneticamente. Rappresentano l'opzione migliore per determinare le prestazioni richieste a causa del basso costo e della semplicità di progettazione.

Sensori a microonde

Questo tipo di interruttori di prossimità è l'opzione di progettazione più versatile, che consente la scansione continua dell'area servita. Va tenuto presente che si trovano in una categoria di prezzo superiore rispetto, ad esempio, alle controparti ultrasoniche.

Il funzionamento di tale dispositivo si verifica a causa dell'emissione di onde elettromagnetiche ad alta frequenza, il cui valore è leggermente diverso nei dispositivi di vari produttori. I sensori a microonde sono configurati per scansionare e accettare le onde riflesse. Ciò consente al dispositivo di acquisire anche i minimi cambiamenti nello sfondo elettromagnetico. Se ciò accade, il sistema di allarme collegato al sensore si attiva immediatamente, sotto forma di allarme, illuminazione, ecc.

I dispositivi a microonde hanno un'accuratezza e una sensibilità di risposta elevate. Per loro non sono barriere di muri in mattoni, porte e mobili. Questo fatto dovrebbe essere considerato quando si installa il sistema. Il livello di sensibilità dello strumento può essere modificato impostando sensore di movimento.

Applicare gli interruttori a microonde per controllare l'illuminazione interna ed esterna, i dispositivi di allarme, gli elettrodomestici, ecc.

Sensori pirometrici

La presenza di radiazione termica, che è un raggio di onde elettromagnetiche di diversa lunghezza, è caratteristica dell'organismo di qualsiasi essere vivente. Con un aumento della temperatura corporea, aumenta il volume di energia emessa da esso.

Sulla base della fissazione della radiazione termica, i sensori chiamati sensori pirometrici funzionano. Sono:

- radiazione totale, misurando l'energia termica totale del corpo;

- radiazione parziale, che misura l'energia dell'area limitata dal ricevitore;

- rapporto spettrale, che fornisce l'indicatore del rapporto tra l'energia di alcune parti dello spettro.

Sensori senza contatto, i sensori sono più spesso utilizzati in dispositivi che registrano il movimento di oggetti.

Interruttori tattili

Le tecnologie in via di sviluppo hanno interessato quasi tutte le sfere dell'attività umana. Non hanno aggirato i problemi del miglioramento domestico. Un esempio eclatante è l'interruttore tattile. Questo dispositivo consente di controllare l'illuminazione della stanza con un tocco leggero.

L'interruttore tattile funziona immediatamente anche con il tocco più debole del pulsante. Il suo design comprende tre elementi principali. Tra questi ci sono:

1. Un'unità di controllo che elabora il segnale in ingresso e lo trasferisce agli elementi desiderati.
2. Dispositivo di commutazione Questa parte si chiude e apre il circuito, e cambia anche la forza corrente consumata dalla lampada.
3. Pannello di controllo (tocco). Con questo dettaglio, lo switch riceve i segnali dal telecomando o dal touch. La maggior parte dei dispositivi moderni funziona quando tieni una mano vicino a loro.

I modelli standard possono:

- accendi e spegni la luce;

- regola la luminosità;

- monitorare il funzionamento dei dispositivi di riscaldamento, riportando le variazioni di temperatura;

- aprire e chiudere i bui;

- Accendi e spegni gli elettrodomestici.

I pulsanti tattili producono vari tipi. Il modello specifico è selezionato in base alle esigenze dell'ufficio o dell'edificio residenziale. Ad esempio, il desiderio di acquistare e installare un dispositivo sensore può sorgere a causa della posizione di un interruttore stazionario in un luogo scomodo con l'impossibilità del suo trasferimento. O forse una persona la cui mobilità è limitata a vivere in una casa o in un appartamento. A volte gli interruttori fissi sono a un'altezza tale da non essere accessibili ai bambini. Risolvere il problema richiederà la scelta di un particolare modello. Alcuni proprietari preferiscono installare i pulsanti tattili per modificare la luminosità della luce senza alzarsi dal letto, ecc.