استخدام مفاتيح القرب مع المشغل الخطي

مفاتيح القرب

مفاتيح القرب ، أو أجهزة الاستشعار ، هي مفاتيح تبديل لا تلامس يمكنها اكتشاف وجود كائن في المنطقة المجاورة لها. يمكن استخدام هذه المستشعرات لإخبار المشغل الخطي بالتحرك أو التوقف عندما يكون الجسم في موضعه أمام المستشعر أو إذا تم نقل كائن بعيدًا. يمكن استخدامها أيضًا لتحديد مدى بُعد أقرب كائن لهم ويمكن استخدامها لتقديم ملاحظات للتحكم في المشغل الخطي. بشكل عام ، سترى مستشعرات القرب المستخدمة مع الأجهزة التي تعمل بدون استخدام اليدين أو التي لا تعمل باللمس ، كما هو الحال في مجفف اليد الذي لا يعمل باللمس والبوابات الخلفية التي تعمل بدون استخدام اليدين في سيارات الدفع الرباعي ، ولكنها تستخدم أيضًا في مجموعة واسعة من التطبيقات الصناعية. للاستعمال مع المحركات الخطية، يمكن استخدام مستشعرات القرب في مواقف مختلفة بما في ذلك التحكم باللمس وردود الفعل لاكتشاف الكائن

تكتشف مستشعرات القرب عمومًا وجود جسم ما باستخدام المجال الكهرومغناطيسي أو الضوء أو الصوت [1]. تعتمد الطريقة التي يكتشف بها المشغل الخطي ما إذا كان الكائن موجودًا على نوع مستشعر القرب. هناك أربعة أنواع شائعة من مستشعرات القرب:

  • استقرائية: يستخدم المجال المغناطيسي للكشف عن المواد الحديدية
  • بالسعة: يستخدم التغييرات في السعة لاكتشاف الجسم 
  • كهرضوئي: يستخدم الضوء لاكتشاف ما إذا كان الجسم موجودًا
  • بالموجات فوق الصوتية: يستخدم الصوت لاكتشاف ما إذا كان الكائن موجودًا 

يعتمد اختيارك في النوع على تطبيقك والمواد التي تريد اكتشافها [1]. سيكون لديك أيضًا مجموعة من المواصفات الأخرى التي ستحتاج إلى أخذها في الاعتبار عند اختيار مستشعر القرب الصحيح ، والذي يتضمن نطاق الكشف ووقت الاستجابة وتردد التبديل ودرجة حرارة التشغيل وإشارة الإخراج. لاختيار مستشعر القرب الصحيح ، ستحتاج إلى مراعاة احتياجات التطبيق ونوع المستشعر والمواصفات المذكورة أعلاه والرجوع إلى ورقة بيانات المستشعر للحصول على معلومات إضافية.

مستشعر القرب السعوي

ما هو الفرق بين مستشعرات التقارب وأجهزة كشف الحركة؟

مستشعرات القرب ليست كاشفات للحركة لأنها تكتشف قرب الجسم بدلاً من الحركة. كاشفات الحركة، كما يوحي اسمها ، تشعر بالحركة بدلاً من التقارب من كائن أو شخص. من الناحية الوظيفية ، سيتمكن مستشعر القرب من إخبارك بمدى قرب الجسم من المستشعر سواء كان الجسم يتحرك أم لا. أثناء تشغيل أجهزة الكشف عن الحركة ، لن يتم تشغيلها إلا عندما تكون هناك حركة بغض النظر عن مدى قرب الكائن.

كاشف الحركة

تحكم باللمس

للتحكم بدون لمس ، سوف تستخدم مستشعر القرب مثل زر ضغط بسيط. للقيام بذلك ، ستحتاج إلى اختيار مستشعر تقارب له نطاق اكتشاف أقصر ، حتى لا تقوم بتشغيل المفتاح عن طريق الخطأ ، ومستشعر يكتشف يدك أو قدمك أو أي شيء تحاول اكتشافه. خيار جيد لهذا هو مستشعر القرب السعوي حيث أن له نطاق اكتشاف قصير ويمكنه اكتشاف مجموعة واسعة من المواد ، ولكن ستعمل أيضًا بعض مستشعرات القرب بالموجات فوق الصوتية وبعض مستشعرات القرب الكهروضوئية طالما أن لديها نطاق اكتشاف أقصر [1]. سوف تحتاج إلى توصيل مستشعر القرب بمتحكم دقيق ، مثل اردوينو، لقراءة إخراج المستشعر. ستعتمد كيفية توصيل مستشعر القرب الخاص بك بالميكروكونترولر على اختيارك للمستشعر ، ولكن في معظم الحالات ، سيتلقى المتحكم الدقيق قيمة تناظرية رقمية محولة أو سيحتاج إلى تحويل إشارة تناظرية إلى قيمة رقمية.

سيعمل مستشعر القرب فقط كزر ضغط واحد في هذا التطبيق ، مما سيحد من سيطرتنا على المشغل الخطي. باستخدام وحدة التحكم الدقيقة الخاصة بنا ، يمكننا كتابة رمز للتبديل بين التمديد والتراجع عند تشغيل المستشعر وباستخدام مفاتيح الحد الداخلي للمشغل الخطي لإيقاف المشغل عندما يصل إما إلى الوضع الممتد بالكامل أو التراجع. يمكننا أيضًا الاستفادة من الملاحظات الداخلية أو مفاتيح التبديل الخارجية التي من شأنها أن تسمح لنا باستخدام مواضع أخرى بدلاً من التمديد أو التراجع بالكامل ، على الرغم من أننا سنظل مقيدًا بموضعين. للقيام بذلك في البرامج الثابتة لوحدة التحكم الدقيقة الخاصة بنا ، سنحتاج إلى تبديل متغير العلم في كل مرة يتم فيها تشغيل مستشعر القرب. يوضح نموذج الكود أدناه الحلقة الرئيسية لكود Arduino IDE باستخدام مستشعر العلم لتحديد الاتجاه قيادة المحرك الخطي، والتي يقودها سائق دراجه ناريه.

لتبديل هذه العلامة ، نحتاج إلى قراءة قيمة مستشعر القرب. نظرًا لأننا لا نعرف متى سيتم تشغيل المستشعر ، فسنحتاج إما إلى قراءة المستشعر باستمرار في الحلقة الرئيسية لشفرتنا أو يمكننا الاستفادة من مقاطعات المؤقت الداخلية لقراءة المستشعر بشكل دوري. تعتبر هذه الأخيرة من أفضل الممارسات ، خاصة إذا كنت ترغب في استخدام وحدة التحكم الدقيقة الخاصة بك لإجراء مهام متوازية ، لأنها تضمن قراءة المستشعر الخاص بك دائمًا خلال الفترة الزمنية المحددة. يوضح نموذج الكود أدناه ، والذي يستخدم Arduino ، كيفية إعداد مقاطعة مؤقت داخلية يتم تشغيلها كل ثانية. بالنسبة إلى Arduino ، يعد هذا أكثر تعقيدًا قليلاً من المقاطعات الخارجية وقد تحتاج إلى القيام ببعض قراءة إضافية لمعرفة كيفية إعداد المقاطعة للتطبيق الخاص بك.

الوظيفة SINGAL ، في الكود أعلاه ، هي روتين خدمة المقاطعة لمقاطعة المؤقت ، والتي تعمل في كل مرة يتم فيها تشغيل المقاطعة ، وتقوم بتحديث القيمة من مستشعر القرب كل ثانية. إذا كانت القيمة التي تمت قراءتها من المستشعر أصغر من القيمة الحدية الخاصة بنا ، فإننا نعتبر المستشعرات "مضغوطة" ونقوم بتبديل جهاز الاستشعار. ستحتاج إلى تحديد قيمة العتبة هذه مسبقًا عن طريق اختبار المستشعر الخاص بك وتحديد قيمة الإخراج التي تريد اعتبارها "مضغوطة". للحد من تبديل جهاز الاستشعار إلى مرة واحدة فقط أثناء "الضغط" على المستشعر ، هناك علامة أخرى لا تتم إعادة تعيينها حتى تصبح قيمة المستشعر أقل من قيمة العتبة.

كشف العوائق

يمكن أيضًا استخدام مستشعرات القرب لقياس مدى قرب أقرب كائن أمامها. يمكن أن يكون هذا مفيدًا بشكل خاص في التطبيقات ذات المشغلات الخطية لاكتشاف العوائق أمام المشغل وإرسال الملاحظات مرة أخرى إلى وحدة التحكم لإيقاف المشغل إذا اقترب جدًا من كائن ، كما في الفيديو أدناه. لاستخدام مستشعر القرب بطريقة مماثلة ، ستحتاج إلى اختيار مستشعر تقارب له نطاق اكتشاف أكبر وقادر على اكتشاف أنواع مختلفة من المواد. تعتبر أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية خيارًا جيدًا لهذا حيث يمكن أن يكون لها مجال استشعار واسع ، على الرغم من أنك ستحتاج إلى توخي الحذر من النقاط العمياء في المستشعر.

إعداد مستشعر القرب لهذا التطبيق مشابه تمامًا للتحكم الذي لا يعمل باللمس. ستظل بحاجة إلى قراءة إخراج المستشعر باستخدام متحكم دقيق وستحتاج مرة أخرى إلى الاستفادة من مقاطعة مؤقت داخلي لقراءة القيم من المستشعر بشكل دوري. على الرغم من ذلك ، سيتم وضع المستشعر الآن أمام المشغل لاكتشاف العوائق أمامه. سيكون خرج المستشعر مرتبطًا بمسافة أقرب كائن أمام المستشعر ، مما يعني أنه يمكننا تحديد قيمة عتبة تعتمد على الحد الأدنى للمسافة الآمنة. ستختلف هذه القيمة الحدية بناءً على المستشعر المحدد. في نموذج الكود أدناه ، يتم تشكيل وظيفة SIGNAL ، وهي روتين خدمة المقاطعة ، كل مللي ثانية وتقيس إخراج المستشعر الخاص بنا وتقارنه بقيمة العتبة. إذا كانت القيمة المقاسة أصغر من قيمة العتبة ، يتم تعيين مستشعر العلم على 1 ويستخدم في الحلقة الرئيسية لإيقاف المشغل الخطي. في حين أن القيمة المقاسة أصغر من قيمة العتبة ، لن يسمح الكود بتمديد المشغل أكثر من ذلك حتى تصبح قيمة القياس أكبر من قيمة العتبة ويتم إعادة تعيين العلم إلى 0. سيظل الرمز يسمح للخطي يتراجع المشغل أثناء ضبط المستشعر على 1 لأنه لا يزال من الآمن سحب المشغل.

المراجع

[1] كيني ، ت. أ. (2001 ، سبتمبر) مقارنة مجسات القرب: حثي ، سعوي ، كهروضوئي ، وفوق صوتي استردادها من: https://www.machinedesign.com/automation-iiot/sensors/article/21831577/proximity-sensors-compared-inductive-capacitive-photoelectric-and-ultrasonic

صور الاستشعار من: Digikey.com  

Tags:

Share this article

مجموعات مميزة

هل تحتاج إلى مساعدة في العثور على المشغل الصحيح؟

نحن نقوم بمهندس دقيق وتصنيع منتجاتنا حتى تحصل على أسعار المصنع مباشرة. نحن نقدم الشحن في نفس اليوم ودعم العملاء على دراية. حاول استخدام حاسبة المشغل للحصول على مساعدة في اختيار المشغل المناسب لتطبيقك.