선형 액추에이터와 함께 근접 스위치 사용

근접 스위치

근접 스위치 또는 센서는 주변에있는 물체의 존재를 감지 할 수있는 비접촉 스위치입니다. 이 센서는 물체가 센서 앞에 위치하거나 물체가 제거 될 때 선형 액추에이터가 움직이거나 멈추도록 지시하는 데 사용할 수 있습니다. 또한 가장 가까운 물체가 얼마나 멀리 떨어져 있는지 확인하는 데 사용할 수 있으며 선형 액추에이터를 제어하기위한 피드백을 제공하는 데 사용할 수 있습니다. 일반적으로 SUV의 터치리스 핸드 드라이어 및 핸즈프리 파워 테일 게이트와 같이 핸즈프리 또는 터치리스 장치와 함께 사용되는 근접 센서를 볼 수 있지만 광범위한 산업 응용 분야에서도 사용됩니다. 함께 사용 선형 액추에이터, 근접 센서는 터치리스 제어 및 물체 감지 피드백을 포함한 다양한 상황에서 사용할 수 있습니다.

근접 센서는 일반적으로 전자기장, 빛 또는 소리를 사용하여 물체의 존재를 감지합니다 [1]. 선형 액추에이터가 물체의 존재 여부를 감지하는 방법은 근접 센서 유형에 따라 다릅니다. 근접 센서에는 네 가지 일반적인 유형이 있습니다.

  • 귀납적: 자기장을 사용하여 철 물질 감지
  • 용량 성: 정전 용량 변화를 사용하여 물체 감지 
  • 광전: 빛을 사용하여 물체가 있는지 감지합니다.
  • 초음파: 소리를 사용하여 물체가 있는지 감지합니다. 

유형 선택은 응용 분야와 감지하려는 재료에 따라 다릅니다 [1]. 또한 감지 범위, 응답 시간, 스위칭 주파수, 작동 온도 및 출력 신호를 포함하여 올바른 근접 센서를 선택할 때 고려해야 할 다른 여러 사양이 있습니다. 올바른 근접 센서를 선택하려면 애플리케이션 요구 사항, 센서 유형, 위 사양을 고려하고 추가 정보는 센서의 데이터 시트를 참조해야합니다.

정전 용량 형 근접 센서

근접 센서와 동작 감지기의 차이점은 무엇입니까?

근접 센서는 동작이 아닌 물체의 근접성을 감지하므로 동작 감지기가 아닙니다. 동작 감지기, 그 이름에서 알 수 있듯이 물체 나 사람의 친밀함보다는 움직임을 감지합니다. 기능적으로 근접 센서는 물체가 움직이고 있는지 여부에 관계없이 물체가 센서에 얼마나 가까이 있는지 알려줄 수 있습니다. 동작 감지기는 물체가 얼마나 가까이 있는지에 관계없이 움직임이있을 때만 트리거됩니다.

동작 감지기

터치리스 제어

터치리스 제어의 경우 간단한 푸시 버튼과 같은 근접 센서를 활용합니다. 이렇게하려면 감지 범위가 더 짧은 근접 센서를 선택하여 실수로 스위치를 트리거하지 않도록하고 손, 발 또는 감지하려는 모든 것을 감지하는 센서를 선택하는 것이 좋습니다. 이에 대한 좋은 옵션은 감지 범위가 짧고 다양한 물질을 감지 할 수있는 정전 용량 형 근접 센서입니다. 그러나 초음파 및 일부 광전 근접 센서는 감지 범위가 짧은 한 작동합니다 [1]. 근접 센서를 마이크로 컨트롤러에 연결해야합니다. Arduino, 센서의 출력을 읽으십시오. 근접 센서를 마이크로 컨트롤러에 연결하는 방법은 선택한 센서에 따라 다르지만 대부분의 경우 마이크로 컨트롤러는 디지털 변환 된 아날로그 값을 수신하거나 아날로그 신호를 디지털 값으로 변환해야합니다.

근접 센서는이 애플리케이션에서 단일 푸시 버튼처럼 작동하므로 선형 액추에이터에 대한 제어가 제한됩니다. 마이크로 컨트롤러를 사용하여 센서가 트리거 될 때 확장과 축소 사이를 전환하는 코드를 작성하고 선형 액추에이터의 내부 제한 스위치를 사용하여 액추에이터가 완전히 확장되거나 축소 된 위치에 도달하면 액추에이터를 중지 할 수 있습니다. 또한 내부 피드백 또는 외부 리미트 스위치를 사용하여 완전히 확장되거나 축소되는 대신 다른 위치를 활용할 수 있습니다.하지만 여전히 두 위치로 제한됩니다. 마이크로 컨트롤러의 펌웨어에서이를 수행하려면 근접 센서가 트리거 될 때마다 플래그 변수를 토글해야합니다. 아래 코드 샘플은 sensorFlag 플래그를 사용하여 방향을 결정하는 Arduino IDE 코드의 메인 루프를 보여줍니다. 선형 액추에이터 구동에 의해 구동되는 모터 드라이버.

이 플래그를 토글하려면 근접 센서의 값을 읽어야합니다. 센서가 언제 트리거되는지 알 수 없기 때문에 코드의 메인 루프에서 센서를 지속적으로 읽거나 내부 타이머 인터럽트를 사용하여 센서를 주기적으로 읽을 수 있습니다. 후자는 특히 마이크로 컨트롤러를 사용하여 병렬 작업을 수행하려는 경우 모범 사례로 간주됩니다. 이는 센서가 항상 정확한 시간 동안 판독되도록 보장하기 때문입니다. Arduino를 사용하는 아래 코드 샘플은 매초마다 트리거되는 내부 타이머 인터럽트를 설정하는 방법을 보여줍니다. Arduino의 경우 이것은 외부 인터럽트보다 조금 더 복잡하며 일부 작업을 수행해야 할 수 있습니다. 추가 읽기 응용 프로그램에 대한 인터럽트를 설정하는 방법을 알아보십시오.

위 코드에서 SINGAL 함수는 인터럽트가 트리거 될 때마다 실행되는 타이머 인터럽트에 대한 인터럽트 서비스 루틴으로, 매초 근접 센서의 값을 업데이트합니다. 센서에서 읽은 값이 임계 값보다 작은 경우 센서가 '눌려진'것으로 간주하고 sensorFlag를 전환합니다. 센서를 테스트하여이 임계 값을 미리 결정하고 "눌려진"것으로 간주 할 출력 값을 결정해야합니다. 센서가 "눌려있는"동안 sensorFlag의 토글을 한 번만 제한하기 위해 센서 값이 임계 값보다 더 이상 작지 않을 때까지 재설정되지 않는 다른 플래그가 있습니다.

장애물 감지

근접 센서는 또한 그들 앞에있는 가장 가까운 물체가 얼마나 가까운지를 측정하는 데 사용할 수 있습니다. 이는 액추에이터 앞의 장애물을 감지하고 아래 비디오와 같이 물체에 너무 가까워지면 액추에이터를 중지하기 위해 컨트롤러로 피드백을 보내는 선형 액추에이터가있는 애플리케이션에서 특히 유용 할 수 있습니다. 유사한 방식으로 근접 센서를 사용하려면 감지 범위가 더 넓고 다양한 유형의 물질을 감지 할 수있는 근접 센서를 선택하는 것이 좋습니다. 초음파 센서는 센서의 사각 지대에주의해야하지만 넓은 감지 필드를 가질 수 있으므로이를위한 좋은 선택입니다.

이 응용 프로그램에 대한 근접 센서의 설정은 터치리스 컨트롤과 매우 유사합니다. 마이크로 컨트롤러를 사용하여 센서의 출력을 읽어야 하며 센서의 값을 주기적으로 읽기 위해 내부 타이머 인터럽트를 다시 사용하려고 합니다. 센서가 액추에이터 앞에 배치되어 앞의 장애물을 감지합니다. 센서의 출력은 센서 앞의 가장 가까운 물체의 거리와 관련이 있으므로 최소 안전 거리를 기준으로 임계값값을 결정할 수 있습니다. 이 임계값은 선택한 센서에 따라 달라집니다. 아래 코드 샘플에서 인터럽트 서비스 루틴인 SIGNAL 함수는 매 밀리초마다 미리 형성되며 센서의 출력을 측정하여 임계값과 비교합니다. 측정값이 임계값보다 작으면 플래그 센서플래그가 1로 설정되고 주 루프에서 선형 액추에이터를 중지하는 데 사용됩니다. 측정된 값이 임계값값보다 작지만 측정값이 임계값보다 크고 플래그가 0으로 재설정될 때까지 코드는 액추에이터가 더 이상 확장할 수 없습니다. 이 코드는 액추에이터를 철회하는 것이 안전하기 때문에 sensorFlag가 1로 설정된 동안 선형 액추에이터가 계속 후퇴할 수 있도록 합니다.

참조

[1] 키니, T. A. (2001, Sept) 근접 센서 비교: 유도성, 정전용량, 광전 및 초음파 에서 검색 : https://www.machinedesign.com/automation-iiot/sensors/article/21831577/proximity-sensors-compared-inductive-capacitive-photoelectric-and-ultrasonic

에서 센서 이미지: Digikey.com  

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