Różne rodzaje czujników bliskości z pracą i aplikacjami

W dzisiejszym zmieniającym się świecie technologii czujniki bliskości są doskonałe w zwiększaniu funkcjonalności i wydajności różnych systemów.Czujniki te pomagają urządzeniom wykrywać obiekty bez kontaktu fizycznego.co jest przydatne zarówno w ustawieniach przemysłowych, jak i elektronice użytkowej.W tym artykule wyjaśniono różne rodzaje czujników bliskości - kapacyny, indukcyjne, fotoelektryczne, ultradźwiękowe i magnetyczne.Zbadamy ich zasady pracy, główne komponenty, aplikacje oraz zalety i wady.Ten przewodnik pomoże Ci zrozumieć i wybrać odpowiedni czujnik dla Twoich potrzeb.

Katalog

Rysunek 1: Czujniki bliskości

Pojemnościowy czujnik bliskości

Czujniki pojemnościowe mogą wykrywać cele bez ich dotykania i są przydatne na wiele sposobów.Może zidentyfikować materiały stałe, takie jak papier, plastik, szkło, tkanina i drewno, a także płyny takie jak olej, farba i woda.Pojemne czujniki bliskości są szeroko stosowane w różnych branżach, zdolne do wykrywania zarówno materiałów przewodzących, jak i niekondukcyjnych.Działają, tworząc pole elektryczne między dwiema płytami oddzielonymi substancją dielektryczną.Gdy obiekt wchodzi w to pole, zmienia się pojemność między płytą, modyfikując sygnał wyjściowy wskazujący obecność obiektu.

Rysunek 2: Pojemnościowy czujnik bliskości

Główne elementy pojemnościowych czujników bliskości

Pojemnościowy czujnik bliskości składa się z czterech głównych części.

Ciało czujnika: otacza obwód, który napędza czujnik i jest wykonany z trwałych materiałów, aby znosić środowiska przemysłowe.

Wyczuwając twarz: Umieszczony z przodu, jest to główny punkt wykrywania, zaprojektowany do interakcji z obiektem docelowym o zoptymalizowanej czułości i trwałości.

Lampka wskaźnika: położona naprzeciwko twarzy wykrywającej, oświetla po wykryciu obiektu, zapewniając natychmiastowe wizualne sprzężenie zwrotne.

Połączenie czujnika: może to być kabel wstępnie przywiązany lub złącze, wybrane na podstawie potrzeb instalacji i zapewnienia bezpiecznej łączności.

Rysunek 3: Schemat okablowania czujnika pojemnościowy

Zasada pracy pojemnościowych czujników bliskości

Pojemne czujniki bliskości działają na podstawie pojemności, możliwość przechowywania ładunku elektrycznego.Obwód oscylatora wytwarza naprzemienne pole elektryczne na twarzy wykrywającej, która jest wrażliwa na pobliskie obiekty.Obwód detektora monitoruje zmiany pojemności, a gdy podchodzi obiekt, zmiany pojemności, które wykrywa obwód.Obwód wyjściowy w stanie stałym przekształca następnie zmianę pojemności w sygnał wyjściowy, uruchamiając działania, takie jak alarmy lub zatrzymania maszyn.

Rysunek 4: Zasada pracy pojemnościowego czujnika

Gdy obiekt zbliża się do płyty wykrywającej, zmienia pojemność systemu.Ta zmiana jest wykrywana przez obwód, który następnie wysyła sygnał wyjściowy wskazujący obecność obiektu docelowego.

Gdy obwód oscylatora osiągnie określoną amplitudę, rozpocznie oscylację i dostosuje stan wyjściowy czujnika.Gdy cel odejdzie od czujnika pojemnościowego, amplituda oscylatora spadnie, zwracając czujnik do pierwotnego stanu.

Zakres wykrywania tego czujnika wynosi około 1 cala lub 25 mm, ale niektóre czujniki mogą rozszerzyć swój zasięg do 2 cali.Ten czujnik udowodnił, że może łatwo wykryć obiekty o doskonałej stałej dielektrycznej.

Rysunek 5: Czujnik pojemnościowy

Rodzaje pojemnościowych czujników bliskości

Istnieją różne rodzaje czujników pojemnościowych, każdy złożony do określonych celów.

Miniaturowe czujniki pojemnościowe są tworzone do małych przestrzeni i są w kształcie opłat lub cylindrycznych kształtów.Są one potrzebne do monitorowania i kontrolowania procesów maszynowych, często pracujących jako liczniki zadania lub detektory.Ponieważ są tak małe, zwykle potrzebują zewnętrznego wzmacniacza, aby działać dobrze.Ten wzmacniacz ma potencjometr, który pozwala dostosować czułość, zapewniając precyzyjne wykrycie w ciasnych obszarach.Ich niewielki rozmiar sprawia, że ​​są idealne do miejsc, w których przestrzeń jest ciasna, ale dokładne wykrywanie jest koniecznością.

Rysunek 6: Miniaturowe czujniki pojemnościowe

Cylindryczne czujniki pojemnościowe są większe niż czujniki miniaturowe i mają różne średnice, od ∅6,5 - M12 do M12 - M30.Czujniki te pozwalają dostosowywać odległości wykrywania i wybierać z różnych rozmiarów obudowy i opcji montażu, w tym spłukiwania i spłukiwania.Służą głównie do wykrywania poziomów i bliskości bez kontaktu, a nawet mogą wyczuć ściany pojemnika.

Rycina 7: Cylindryczne czujniki pojemnościowe

Wysokie temperatury czujniki pojemnościowe są idealne do bardzo gorących miejsc, takich jak odlewnie metali, rośliny chemiczne i zakłady przetwarzania żywności.Dokładnie mierzą i monitorują płyny i materiały masowe, nawet gdy są wyjątkowo gorące.Wykonane z materiałów opornych na ciepło, czujniki te są trwałe i działają konsekwentnie w wysokich temperaturach.Ich zaawansowana elektronika zarządza stresem cieplnym, zapewniając niezawodne odczyty.Korzystne dla branż pracujących z ekstremalnym ciepłem, czujniki te zwiększają bezpieczeństwo, poprawią wydajność i pomagają utrzymać płynne działania w trudnych warunkach.

Rycina 8: Czujniki pojemnościowe o wysokiej temperaturze

Analogowy czujnik pojemnościowy działa jak zwykłe czujniki pojemnościowe, ale oferuje dodatkowe korzyści w zależności od jego użycia.Czujniki te są doskonałe do wybierania materiałów, monitorowania grubości i wykrywania różnic koncentracji, dzięki czemu są bardziej wszechstronne w porównaniu z innymi zastosowaniami.

Rysunek 9: Analogowy czujnik pojemnościowy

Zastosowania pojemnościowych czujników bliskości

Jedną aplikacją dla tych czujników jest wykrywanie poziomu.Czujniki te są bardzo przydatne do pomiaru poziomów substancji w pojemnikach lub zbiornikach.Jest to korzystne dla zarządzania zasobami i utrzymywania płynnego działania systemów.Na przykład w zarządzaniu wodą czujniki są używane w automatycznych systemach pomp do sprawdzenia poziomów wody.Kiedy woda osiągnie określony punkt, czujnik każe pompie, aby włączyła się lub wyłączała, zatrzymując przepełny i upewniając się, że zawsze jest wystarczająca ilość wody.

W fabryce samochodów czujniki bliskości sprawdzają, czy części znajdują się we właściwym miejscu, zanim maszyny przechodzą do następnego zadania.Pomaga to unikać błędów i utrzymuje sprawę, upewniając się, że każda część jest tam, gdzie powinna być.Pracownicy mogą zmienić ustawienia maszynowe na podstawie tego, co mówią czujniki, zwiększając produkcję i zmniejszając odpady.

Elektronika konsumpcyjna, takie jak smartfony i tablety, używają czujników pojemnościowych do wykrywania danych dotykowych na ekranach.Ta technologia jest teraz stosowana do laptopów z wrażliwymi na dotykową tracy, zwiększając interakcję użytkownika.

Czujniki pojemnościowe są przydatne w warunkach przemysłowych.Mogą pomóc, znajdując materiały, sprawdzając różne materiały, mierząc grubość materiału i odległości między obiektami.

W opiece zdrowotnej potrzebne są czujniki pojemnościowe.Pomagają w urządzeniach medycznych, takich jak monitory ciśnienia krwi, dokładnie mierząc ciśnienie.

Zalety i wady pojemnościowych czujników bliskości

Pojemne czujniki bliskości mają korzyści, takie jak wykrywanie bezkontaktowe, doskonałe w wykrywaniu różnych materiałów i odporność na kurz i wilgoć.Są jednak wrażliwe na zakłócenia elektromagnetyczne (EMI) i zakłócenia częstotliwości radiowej (RFI), co może sprawić, że podają fałszywe odczyty, a ich zakres wykrywania jest krótszy niż inne rodzaje czujników.

Przykłady pojemnościowych czujników bliskości

Popularne pojemnościowe czujniki bliskości na rynku obejmują modele takie jak M12, M18, M30, CR30-15AO i CR18-8DN, znane ze swojej niezawodności i zróżnicowanej przydatności zastosowania.

M12, M18, M30: Często stosowane w zastosowaniach przemysłowych do ich niezawodności i przydatności do zastosowania.

CR30-15AO: oferuje większy zakres wykrywania i zwiększoną trwałość.

CR18-8DN: Znany ze swojej silnej wydajności i wysokiej wrażliwości.

Rysunek 10: CR30-15AO

Kryteria wyboru pojemnościowego czujnika bliskości

Wybierając pojemnościowy czujnik bliskości, rozważ zakres wykrywania wymagany do zastosowania i zapewnij zgodność z właściwościami materiału docelowego.Wybierz czujnik, który może wytrzymać warunki środowiskowe, takie jak zmiany pyłu, wilgoci i temperatury.Postępuj zgodnie z wytycznymi producenta do instalacji, w tym odpowiedniego montażu i okablowania, utrzymując czystość płyty wykrywającej oraz unikanie źródeł zakłóceń elektromagnetycznych i radio-częstotliwości (EMI/RFI).

Indukcyjny czujnik bliskości

Rycina 11: Indukcyjne czujniki bliskości

Indukcyjne czujniki bliskości są przydatne w warunkach przemysłowych ze względu na ich trwałość i niezawodność.Czujniki te wykrywają obiekty metalowe poprzez indukcję elektromagnetyczną.Gdy metalowy obiekt wchodzi w pole elektromagnetyczne czujnika, powoduje prądy wirowe, które zmieniają wyjście czujnika.

Główne elementy indukcyjnego czujnika bliskości

Indukcyjny czujnik bliskości składa się z czterech głównych części.

Cewka: tworzy pole elektromagnetyczne, które jest wzmocnione rdzeniem ferrytowym.

Oscylator: wytwarza pole elektromagnetyczne o wysokiej częstotliwości.

Schmitt Trigger: regeneracyjny obwód komparatora, który wprowadza histereza poprzez zastosowanie pozytywnego sprzężenia zwrotnego do niewinisternego wejścia komparatora lub wzmacniacza różnicowego.

Wzmacniacz wyjściowy: wykorzystuje tranzystor NPN lub PNP, aby wskazać wykrywanie obiektu metalicznego.

Zasada pracy indukcyjnego czujnika bliskości

Czujniki te działają poprzez wygenerowanie pola elektromagnetycznego.Kiedy metalowy obiekt wchodzi w kontakt z tym polem, powoduje rozwój prądów wiru w obiekcie, co z kolei wpływa na amplitudę oscylatora czujnika.Obwody wewnętrzne czujnika wykrywają tę zmianę i generują sygnał wyjściowy, aby wskazać obecność metalowego obiektu.

Rycina 12: Zasada pracy indukcyjnej czujnika bliskości

Rodzaje indukcyjnych czujników bliskości

Indukcyjne czujniki bliskości są dostępne w trzech głównych typach.

Standardowe czujniki: Czujniki te mają cewkę, oscylator i obwody przetwarzania sygnału, oferujące dobrze wyważony zakres i czułość.

Charowane czujniki: Miej metaliczną tarczę wokół cewki wykrywającej, zapewniając lepszą odporność na zakłócenia, ale o zmniejszonym zakresie wykrywania.

Niezarodowe czujniki: Brak metalicznej tarczy, co powoduje większy zakres wykrywania, ale większą podatność na zewnętrzne zakłócenia magnetyczne.

Zastosowania indukcyjnych czujników bliskości

Czujniki te są powszechnie używane do wykrywania pozycji, wykrywania obiektów, wykrywania kolizji, wykrywania prędkości i automatycznych maszyn.Są one powszechnie stosowane w wielu aplikacjach.

W liniach produkcyjnych i montażowych czujniki te pomagają monitorować i kontrolować pozycję i ruch części, dzięki czemu produkcja jest łatwiejsza i bardziej precyzyjna.W systemach obsługi materiałów, szczególnie w logistyce i magazynowaniu, czujniki te pomagają w płynnym przeniesieniu i obsłudze materiałów, zmniejszaniu błędów i przyspieszaniu operacji.A w systemach wykrywania pojazdów, stosowanych w zarządzaniu ruchem i aplikacjom motoryzacyjnym, czujniki te pomagają w wykrywaniu pojazdów, pomagając w zapobieganiu kolizji i zarządzaniu ruchem.

Zalety i wady indukcyjnych czujników bliskości

Czujniki indukcyjne oferują wykrywanie bezkontaktowe, dużą prędkość i niezawodność.Nie ma im wpływu na kolor i powierzchnię obiektu docelowego.Mogą jednak wykrywać tylko obiekty metaliczne, a ich czułość zmienia się w zależności od różnych metali, co wymaga kalibracji dla określonych zastosowań.

Przykłady indukcyjnych czujników bliskości

LJ12A3-4-Z/BX: Wszechstronny dla zastosowań przemysłowych.

PR12-DN: niezawodne w procesach produkcyjnych.

SN04-N: Znany z wydajności i trwałości.

Rysunek 13: SN04-N

Fotoelektryczny czujnik bliskości

Rysunek 14: Fotoelektryczny czujnik bliskości

Fotoelektryczne czujniki bliskości wykorzystują światło do ustalenia, czy obiekty są obecne lub nieobecne.Czujniki te obejmują emiter światło i odbiornik.Gdy obiekt blokuje wiązkę światła, wyjście odbiornika zmienia się.

Główne elementy fotoelektrycznego czujnika bliskości

Fotoelektryczny czujnik bliskości składa się z czterech głównych części.Komponenty te współpracują ze sobą, aby dokładnie wykryć nawet małe obiekty, zapewniając dokładne i niezawodne działanie.

Źródło światła: Zwykle dioda LED lub laserowa emituje wiązkę światła.

Detektor światła: fotodioda lub fototransystor wykrywa światło.

Konwerter sygnału: przekształca wykryte światło w sygnał elektryczny.

Wzmacniacz: Zwiększa sygnał elektryczny do przetwarzania.

Zasada pracy fotoelektrycznych czujników bliskości

Czujniki fotoelektryczne działają, emitując modulowaną wiązkę światła.Gdy obiekt odbija lub przerywa tę wiązkę, detektor światła wyczuwa zmianę intensywności światła i generuje sygnał elektryczny, aby wskazać obecność obiektu.Czujniki te są bardzo wrażliwe na zmiany światła i mogą działać na duże odległości, dzięki czemu są odporne na zakłócenia elektromagnetyczne.

Rodzaje fotoelektrycznych czujników bliskości

Czujniki przez wiązkę: mają one osobne jednostki nadajnika i odbiorników.Oferują najdłuższy zasięg i najwyższą dokładność.

Rysunek 15: Czujniki wiązki przez

Czujniki retro-refleksyjne: Nadajnik i odbiornik są łączone w jednej jednostce za pomocą oddzielnego reflektora.Zapewniają umiarkowany zakres wykrywania i łatwiejszą instalację.

Rycina 16: Czujniki retro-refleksyjne

Czujniki rozproszone-refleksyjne: nadajnik i odbiornik są łączone, polegając na obiekcie docelowym, aby odbijać światło.Oferują najkrótszy zakres wykrywania, ale są najłatwiejsze do zainstalowania.

Rycina 17: Czujniki rozproszone

Zastosowania fotoelektrycznych czujników bliskości

Czujniki te są używane w systemach przenośników, opakowaniach, automatycznych dozownikach i aplikacjach do zwierania obiektów.Można je również znaleźć w elementach codziennych, takich jak automatyczne dozowniki mydła, zabawki, automaty i automatyczne drzwi.Ich obszerna aplikacja podkreśla ich zdolność adaptacyjną i niezawodność, co czyni je cennymi zarówno w zastosowaniach przemysłowych, jak i konsumenckich.

Zalety i wady fotoelektrycznych czujników bliskości

Czujniki fotoelektryczne oferują zalety, takie jak długi zakres wykrywania, wysoka dokładność i odporność na zakłócenia elektromagnetyczne.Mogą jednak mieć wpływ charakterystyka koloru i powierzchni obiektu, a na ich wydajność mogą mieć wpływ warunki środowiskowe, takie jak kurz i światło otoczenia.

Przykłady fotoelektrycznych czujników bliskości

E18-D8NK: Znany ze swojego silnego projektu i skuteczności w różnych zastosowaniach.

TCRT5000: powszechnie stosowane w robotach podążających za linią i zadaniach wykrywania obiektów.

RPR220: znany ze swojej precyzji i niezawodności w wykrywaniu małych obiektów.

Rysunek 18: TCRT5000

Kryteria wyboru dla fotoelektrycznych czujników bliskości

Wybierając fotoelektryczny czujnik bliskości, rozważ zakres wykrywania, właściwości obiektu docelowego, warunki środowiskowe i wymagania instalacyjne.Czujniki przez wiązkę oferują najdłuższy zasięg, podczas gdy czujniki rozproszone są bardziej wrażliwe na zmiany obiektów, ale łatwiejsze do zainstalowania.

Ultradźwiękowy czujnik bliskości

Rycina 19: Ultradźwiękowy czujnik bliskości

Ultradźwiękowe czujniki bliskości wykorzystują fale dźwiękowe do wykrywania obiektów.Emitują fale dźwiękowe o wysokiej częstotliwości i mierzą czas potrzebny na powrót tych fal po odbiciu obiektu, obliczając odległość na podstawie czasu.

Główne elementy ultradźwiękowego czujnika bliskości

Emiter (nadajnik): wysyła fale ultradźwiękowe.

Odbiornik (przetwornik): wykrywa odbite fale i przekształca odebrane fale w sygnał elektryczny i interpretuje ten sygnał, aby określić odległość do obiektu.

Zasada pracy ultradźwiękowego czujnika bliskości

Czujniki ultradźwiękowe działają, emitując fale ultradźwiękowe z przetwornika.Gdy obiekt znajduje się w zasięgu, fale te odzwierciedlają i są odbierane przez przetwornik.Czujnik oblicza odległość do obiektu, mierząc przedział czasu między wysyłaniem a odbieraniem fal.

Rycina 20: Zasada pracy ultradźwiękowej czujnika bliskości

Rodzaje ultradźwiękowych czujników bliskości

Czujniki przez wiązkę: mają osobne jednostki nadajnika i odbiorników.Wykrywanie ma miejsce, gdy obiekt przerywa wiązkę ultradźwiękowej między nimi.

Czujniki odblaskowe: Połącz nadajnik i odbiornik w jednej jednostce.Wykrywają obiekty, przechwytując odbite fale.

Zastosowania ultradźwiękowych czujników bliskości

Funkcjonalność czujników ultradźwiękowych pozwala im wykonywać wiele zadań, takich jak wykrywanie obiektów, wykrywanie poziomu, wykrywanie obecności i pomiar odległości.Ultradźwiękowe czujniki bliskości są szczególnie preferowane w przemyśle przetwarzania żywności i napojów ze względu na ich niekonaktowy charakter.Ta funkcja zapewnia higieniczne operacje i zmniejsza ryzyko zanieczyszczenia.W automatyzacji przemysłowej czujniki te przyczyniają się do optymalizacji przepływów pracy, zwiększenia bezpieczeństwa i zwiększenia ogólnej wydajności procesów produkcyjnych.Ich zdolność do niezawodnego działania w różnych środowiskach, w tym z kurzem, dymem lub wilgocią, dodatkowo wykazywała ich niezbędność we współczesnych zastosowaniach przemysłowych.

Zalety i wady czujników ultradźwiękowych

Czujniki ultradźwiękowe mogą wykrywać wiele materiałów, bez względu na ich kolor lub przezroczystość.To sprawia, że ​​są one przydatne w sytuacjach, w których czujniki optyczne mogą zawodzić, na przykład w przypadku jasnych lub błyszczących obiektów.Działają dobrze w trudnych warunkach, takich jak te z kurzem, dymem lub wilgocią, ponieważ są zbudowane tak, aby były silne i niezawodne.Czujniki te emitują fale ultradźwiękowe i mierzą, ile czasu zajmuje fale odbijające się od obiektu.Pomaga im to wykryć obiekty i dokładnie mierzyć odległości.

Jednak czujniki ultradźwiękowe mogą zmagać się z obiektami o złożonych kształtach lub szczegółowych powierzchniach.Mogą one rozproszyć fale, co utrudnia wykrycie.Problemem mogą być również obiekty o miękkich powierzchniach, które pochłaniają dźwięk, ponieważ nie mogą dobrze odzwierciedlać fal, co prowadzi do słabych sygnałów i niedokładnych odczytów.Zmiany temperatury mogą również wpływać na czujniki ultradźwiękowe.Szybkość zmian dźwięku wraz z temperaturą, która może wpływać na dokładność pomiaru.Chociaż wiele czujników ma funkcje dostosowywania się do zmian temperatury, ekstremalne fluktuacje mogą nadal powodować problemy.Szum tła z innych źródeł ultradźwiękowych może zakłócać działanie czujnika.W hałaśliwych środowiskach może być trudno odróżnić fale czujnika od innych dźwięków ultradźwiękowych, które mogą prowadzić do fałszywych odczytów lub niższej dokładności.

Przykłady ultradźwiękowych czujników bliskości

MB1242: Kompaktowa konstrukcja i wysoka precyzja.

MB1001: Popularny do użytku ogólnego przeznaczenia.

NU40A14T-1: Czujnik o wysokiej wydajności do zastosowań przemysłowych.

MB1634HRLV: Czujnik o wysokiej rozdzielczości dla szczegółowych pomiarów.

Rysunek 21: MB1242

Rysunek 22: NU40A14T-1

Kryteria selekcji ultradźwiękowych czujników bliskości

Wybierając czujnik ultradźwiękowy, rozważ te czynniki poniżej.

Wybór typu wyjściowego: Zdecyduj, czy potrzebujesz wyjścia cyfrowego (włączania/wyłączania) lub analogowego (zakresy ciągłego).Wyjścia cyfrowe działają dobrze dla prostego wykrywania, podczas gdy wyjścia analogowe podają bardziej szczegółowe informacje o odległości, które są pomocne dla precyzyjnych pomiarów.

Częstotliwość przetwornika: częstotliwość ultradźwiękowego przetwornika wpływa na zakres i rozdzielczość czujnika.Wyższe częstotliwości dają lepsze szczegóły i są dobre na krótkie odległości.Niższe częstotliwości mogą wykrywać dalsze, ale z mniejszymi szczegółami.

Ocena IP: Ocena Ochrona Ochrony (IP) pokazuje odporność czujnika na kurz i wodę.Wyższe oceny IP (takie jak IP67 lub IP68) są wymagane dla trudnych środowisk, w których czujnik może być narażony na wilgoć, kurz lub inne szkodliwe substancje.

Oszczędność: Zastanów się, czy czujnik jest chroniony w celu ochrony przed zakłóceniami elektromagnetycznymi (EMI).Chodowe czujniki są dobre w środowiskach o wysokim szumie elektrycznym, zapewniając dokładne i niezawodne pomiary.

Magnetyczny czujnik bliskości

Magnetyczne czujniki bliskości wykrywają obiekty poprzez wykrywanie zmian w polach magnetycznych.Składają się z magnesu i elementu wykrywającego, takiego jak przełącznik trzciny lub czujnik efektu Hall.Czujniki te są używane do wykrywania prędkości, wykrywania pozycji drzwi i systemów bezpieczeństwa.

Rysunek 23: Magnetyczny czujnik bliskości

Główne elementy magnetycznego czujnika bliskości

Magnetyczne czujniki bliskości mają cztery główne części.

Rdzeń ferrytu z cewkami: generuje pole magnetyczne.

Oscylator: Tworzy pole magnetyczne.

Schmitt Trigger: reaguje na zmiany amplitudy oscylacji.

Wzmacniacz wyjściowy: Warunki sygnału wyjściowego.

Zasada pracy magnetycznych czujników bliskości

Magnetyczne czujniki bliskości wykrywają pola magnetyczne generowane przez magnesy lub obiekty ferromagnetyczne.Element wykrywający, taki jak przełącznik trzciny, czujnik efektu halowego lub czujnik magneto-odporny na magneto, zmienia jego właściwości elektryczne w odpowiedzi na pole magnetyczne.Zmiana ta jest następnie przekształcana w sygnał elektryczny w celu dalszego przetwarzania.

Rodzaje magnetycznych czujników bliskości

Czujniki oparte na przełącznikach do trzciny: proste i niezawodne, ale mają ograniczony cykl życia z powodu zużycia mechanicznego.Przełączniki trzcinowe to urządzenia mechaniczne, które zawierają dwie ferrouse metalowe trzciny zamknięte w szklanej rurce.Po zastosowaniu pola magnetycznego trzciny łączą się, wypełniając obwód elektryczny.Ta zmiana ze stanu otwartego na zamknięte można wykryć i wykorzystać jako sygnał wejściowy.

Rysunek 24: Czujniki oparte na przełącznikach trzcinowych

Czujniki skutków Hall: oferują lepszą czułość i trwałość, działając na zasadzie, że pole magnetyczne wpływa na napięcie materiału półprzewodnikowego.Czujniki skutków hali działają na zasadzie, że gdy pole magnetyczne jest prostopadłe do przepływu prądu elektrycznego w przewodzie, wytwarza napięcie (napięcie hali) przez przewodnik.Napięcie to można zmierzyć i jest wprost proporcjonalne do wytrzymałości pola magnetycznego, umożliwiając czujnik wykrycie obecności i intensywności pola magnetycznego.

Rysunek 25: Czujniki efektu hali

Czujniki oporne na magneto: Zapewniają wysoką czułość i niskie zużycie energii, idealne do wykrywania słabych pól magnetycznych i precyzyjnych pomiarów.Czujniki oporne na magneto wykrywają zmiany w rezystancji elektrycznej w odpowiedzi na pole magnetyczne.Czujniki te składają się z materiałów, których rezystancja zmienia się po wystawieniu na pole magnetyczne.Zmienność rezystancji jest następnie przekształcana w sygnał elektryczny, który można zastosować do precyzyjnego wykrywania pola magnetycznego.

Rysunek 26: Czujniki oporne na magneto

Zastosowania magnetycznych czujników bliskości

W systemach bezpieczeństwa czujniki bliskości magnetycznej zwiększają bezpieczeństwo, wykrywając otwieranie i zamknięcie drzwi i okien, ostrzegając o potencjalnych naruszeniach lub nieautoryzowanym dostępie.Ta funkcja jest szczególnie cenna zarówno w warunkach mieszkalnych, jak i komercyjnych.W branży motoryzacyjnej czujniki te są dobre do monitorowania wszelkich komponentów w pojeździe, takich jak śledzenie pozycji drzwi, kaptur lub pokrywek, a nawet przyczyniające się do funkcjonalności zaawansowanych systemów wspomagania kierowcy (ADAS).Zapewniając dokładne i niezawodne dane, magnetyczne czujniki bliskości pomagają zapewnić bezpieczeństwo, wydajność i niezawodność wielu zastosowań w różnych sektorach.

Zalety i wady magnetycznego czujnika bliskości

Detekcja bezkontaktowa zmniejsza się zużycie mechaniczne, minimalizuje potrzeby konserwacyjne i zwiększa długowieczność Zarówno czujnik, jak i wykryte obiekty, co sprawia, że ​​to szczególnie korzystne w sterylnych lub czystych środowiskach, w których kontakt może spowodować zanieczyszczenie. Jego wysoka wrażliwość jest idealna do precyzyjnych pomiarów i zastosowań wymagające wysokiej dokładności, na przykład w instrumentach naukowych, urządzeniach medycznych, i drobno dostosowane procesy przemysłowe.Dodatkowo czujniki te utrzymują niezawodna wydajność w trudnych środowiskach charakteryzujących się wysokim poziomem kurz, wilgoć lub ekstremalne temperatury, zapewniając spójną funkcjonalność czas.

Istnieją jednak wady jako Dobrze.W środowiskach ze znaczącymi interferencją elektromagnetyczną (EMI) Jak w pobliżu ciężkich maszyn lub urządzeń elektronicznych, czujniki mogą wytwarzać fałszywe odczyty lub stają się mniej skuteczne.Zmiany temperatury mogą wpływać Wydajność czujników magnetycznych, które mogą doświadczyć dryfu lub zmniejszenia wrażliwość w ekstremalnych temperaturach.Ze względu na ich podatność na zewnętrzne Pola magnetyczne i wahania temperatury czujniki magnetyczne wymagają ostrożnego Projektowanie i wdrażanie w systemach w celu zapewnienia prawidłowego działania.To może zwiększyć złożoność i koszty rozwoju i integracji, jako dodatkowe Komponenty lub ekranowanie mogą być potrzebne w celu ochrony czujników przed zakłóceniami i czynniki środowiskowe.

Przykłady magnetycznego czujnika bliskości

Sen-K11010: Znany z najlepszych wyników w warunkach przemysłowych.

MC-38: Powszechnie używane w systemach bezpieczeństwa do wykrywania pozycji drzwi.

PR-3150: Wykorzystany w aplikacjach motoryzacyjnych do wysokiej czułości.

NJK-5002: Faworyzowany w elektronice użytkowej ze względu na jej zwartą wielkość i niezawodność.

Kryteria wyboru magnetycznego czujnika bliskości

Wybór odpowiedniego czujnika obejmuje rozważanie takich czynników, jak środowisko operacyjne, materiał docelowy, wymagana wrażliwość, współczynnik formu i koszt.Środowisko operacyjne obejmuje warunki takie jak temperatura, wilgotność i potencjalna ekspozycja na substancje korozyjne, które mogą znacząco wpłynąć na wydajność czujnika i długowieczność.Materiał docelowy jest koniecznością, ponieważ różne czujniki są zaprojektowane do skuteczniejszego wykrywania określonych materiałów.

Wymagana wrażliwość określa, jak dokładnie i dokładnie czujnik musi mierzyć zmiany lub wykryć obecność materiału docelowego.Współczynnik formularza odnosi się do wielkości fizycznej i kształtu czujnika, zapewniając płynnie do zamierzonego zastosowania.Koszt jest jednym czynnikiem, równoważącym potrzebę zaawansowanych funkcji z ograniczeniami budżetowymi.Prawidłowe wybór czujnika poprzez ocenę tych czynników zapewnia, że ​​działa on optymalnie i niezawodnie w jego konkretnym zastosowaniu, zwiększając ogólną wydajność i skuteczność systemu, w którym jest częścią.

Wniosek

Czujniki zbliżeniowe są najlepszymi narzędziami do automatyzacji i precyzyjnego wykrywania, każde dostosowane do określonych aplikacji.Czujniki pojemnościowe są dostosowalne, wykrywając różne materiały, co sprawia, że ​​są pomocne dla wykrywania poziomu i weryfikacji materiałów w wielu branżach.Czujniki indukcyjne są przydatne na liniach produkcyjnych i montażowych.Czujniki fotoelektryczne, za pomocą światła do wykrywania, są idealne do zadań wymagających dalekiego zasięgu i wysokiej dokładności.Czujniki ultradźwiękowe, znane ze swojej trwałości w trudnych środowiskach, są korzystne w przemyśle spożywczym i napojów, a także w automatyzacji przemysłowej.Czujniki magnetyczne, które wykrywają pola magnetyczne, odgrywają znaczącą rolę w systemach motoryzacyjnych i aplikacjach bezpieczeństwa.Wybór odpowiedniego czujnika wymaga oceny określonych potrzeb aplikacji, warunków środowiskowych i właściwości docelowych materiałów.W miarę ewolucji technologii czujniki bliskości pozostaną znaczące w prowadzeniu innowacji w automatyzacji, bezpieczeństwie i wydajności, podkreśliły ich ważną rolę w obecnych, jak i przyszłych postępach technologicznych.

Często zadawane pytania [FAQ]

1. Do czego służy czujnik bliskości?

Czujnik bliskości służy do wykrycia obecności lub braku obiektu bez kontaktu fizycznego.Jest powszechnie stosowany w automatyzacji przemysłowej, systemach bezpieczeństwa i elektronice użytkowej.Na przykład w produkcji czujniki bliskości pomagają kontrolować maszyny poprzez wykrywanie pozycji materiałów.W smartfonach wyłączają ekran, gdy telefon jest przytrzymywany do ucha podczas połączenia.

2. Czy czujnik bliskości może wykryć ludzi?

Tak, czujnik bliskości może wykryć ludzi.Konkretne typy, takie jak czujniki podczerwieni (IR) i czujniki ultradźwiękowe, są szczególnie skuteczne w tym celu.Są one używane w automatycznych drzwiach, systemach oświetleniowych i alarmach bezpieczeństwa w celu wykrycia obecności człowieka.

3. Jaka jest różnica między czujnikiem a czujnikiem bliskości?

Czujnik jest szerokim terminem dla każdego urządzenia, które wykrywa i mierzy właściwość fizyczną (np. Temperaturę, ciśnienie, wilgotność) i przekształca ją w sygnał do monitorowania lub kontroli.Czujnik bliskości jest specyficznym rodzajem czujnika, który wykrywa obecność lub brak obiektu w określonym zakresie bez kontaktu fizycznego.

4. Czy czujnik bliskości jest przełącznikiem?

Sam czujnik bliskości nie jest przełącznikiem, ale może działać jak jeden.Może wysłać sygnał po wykryciu obiektu, którego można użyć do otwarcia lub zamknięcia obwodu elektrycznego, podobnie jak działanie przełącznika.

5. Czy czujniki bliskości czy są bezpieczne?

Tak, czujniki bliskości są na ogół bezpieczne w użyciu.Są one zaprojektowane do działania bez kontaktu fizycznego, zmniejszając ryzyko uszkodzenia zarówno czujnika, jak i przedmiotów, które wykrywają.Są one również stosowane w aplikacjach bezpieczeństwa w celu zapobiegania wypadkom, takich jak zatrzymanie maszyn, gdy dana osoba jest wykryta w pobliżu.

6. Jakie są 3 przewody na czujniku bliskości?

Trzy przewody na czujniku bliskości zazwyczaj składają się z przewodu zasilacza (dodatniego), drutu uziemienia (ujemnego) i przewodu sygnału wyjściowego.Drut zasilania zapewnia niezbędne napięcie do obsługi czujnika, drut uziemienia uzupełnia obwód elektryczny, a przewód wyjściowy przesyła sygnał wykrywania.