Использование бесконтактных переключателей с вашим линейным приводом

Бесконтактные переключатели

Бесконтактные переключатели или датчики - это бесконтактные переключатели, которые могут обнаруживать присутствие объекта поблизости. Эти датчики могут использоваться для указания линейному актуатору движения или остановки, когда объект находится перед датчиком или если объект уносится. Они также могут использоваться для определения расстояния до ближайшего объекта и могут использоваться для обеспечения обратной связи для управления линейным приводом. Обычно вы увидите датчики приближения, используемые с устройствами громкой связи или бесконтактными устройствами, такими как бесконтактные сушилки для рук и задние двери с питанием от руки в внедорожниках, но они также используются в широком спектре промышленных приложений. Для использования с линейные приводыдатчики приближения могут использоваться в различных ситуациях, включая бесконтактное управление и обратную связь при обнаружении объектов.

Датчики приближения обычно обнаруживают присутствие объекта с помощью электромагнитного поля, света или звука [1]. Метод, которым ваш линейный привод определяет наличие объекта, будет зависеть от типа датчика приближения. Существует четыре распространенных типа датчиков приближения:

  • Индуктивный: Использует магнитное поле для обнаружения черных металлов
  • Емкостный: Использует изменения емкости для обнаружения объекта 
  • Фотоэлектрический: Использует свет, чтобы определить, присутствует ли объект
  • Ультразвуковой: Использует звук, чтобы определить, присутствует ли объект 

Ваш выбор типа будет зависеть от вашего приложения и от того, какой материал вы хотите обнаружить [1]. У вас также будет множество других характеристик, которые вам нужно будет учитывать при выборе подходящего датчика приближения, включая диапазон обнаружения, время отклика, частоту переключения, рабочую температуру и выходной сигнал. Чтобы выбрать правильный датчик приближения, вам необходимо принять во внимание потребности вашего приложения, тип датчика, приведенные выше технические характеристики и ознакомиться с технической таблицей датчика для получения дополнительной информации.

Емкостной датчик приближения

В чем разница между датчиками приближения и детекторами движения?

Датчики приближения не являются датчиками движения, поскольку они обнаруживают близость объекта, а не движение. Детекторы движения, как следует из их названия, чувствуют движение, а не близость объекта или человека. Функционально датчик приближения может сказать вам, насколько близко объект находится к датчику, независимо от того, движется объект или нет. В то время как датчики движения срабатывают только при движении, независимо от того, насколько близко находится объект.

Детектор движения

Бесконтактное управление

Для бесконтактного управления вы будете использовать датчик приближения как простую кнопку. Для этого вам нужно выбрать датчик приближения с более коротким диапазоном обнаружения, чтобы вы случайно не нажали переключатель, и датчик, который обнаружит вашу руку, ногу или то, что вы пытаетесь обнаружить. Хорошим вариантом для этого является емкостный датчик приближения, поскольку он имеет малую дальность обнаружения и может обнаруживать широкий спектр материалов, но ультразвуковые и некоторые фотоэлектрические датчики приближения также будут работать, если у них более короткий диапазон обнаружения [1]. Вам нужно будет подключить датчик приближения к микроконтроллеру, как Ардуино, чтобы прочитать выходной сигнал датчика. То, как вы подключаете датчик приближения к микроконтроллеру, будет зависеть от вашего выбора датчика, но в большинстве случаев ваш микроконтроллер будет либо получать цифровое преобразованное аналоговое значение, либо ему необходимо будет преобразовать аналоговый сигнал в цифровое значение.

В этом приложении датчик приближения будет действовать только как одиночная кнопка, что ограничит наш контроль над линейным приводом. Используя наш микроконтроллер, мы можем написать код для переключения между выдвижением и втягиванием при срабатывании датчика и с помощью внутренних концевых выключателей линейного привода для остановки привода, когда он достигает либо полностью выдвинутого, либо втянутого положения. Мы также можем использовать внутреннюю обратную связь или внешние концевые выключатели, которые позволят нам использовать другие положения, а не полностью выдвинутые или втянутые, хотя мы по-прежнему будем ограничены двумя положениями. Чтобы сделать это в прошивке нашего микроконтроллера, нам нужно будет переключать переменную флага каждый раз, когда срабатывает датчик приближения. В приведенном ниже примере кода показан основной цикл кода IDE Arduino с использованием флага sensorFlag, чтобы определить, в каком направлении привод линейного привода, который движется водитель мотора.

Чтобы переключить этот флаг, нам нужно прочитать значение датчика приближения. Поскольку мы не знаем, когда датчик сработает, нам нужно будет либо постоянно считывать датчик в основном цикле нашего кода, либо мы можем использовать прерывания внутреннего таймера для периодического чтения датчика. Последнее считается лучшей практикой, особенно если вы хотите использовать свой микроконтроллер для выполнения параллельных задач, поскольку он гарантирует, что ваш датчик всегда будет считываться в течение определенного периода времени. В приведенном ниже примере кода, в котором используется Arduino, показано, как настроить прерывание внутреннего таймера, которое запускается каждую секунду. Для Arduino это немного сложнее, чем внешние прерывания, и вам может потребоваться дополнительное чтение чтобы узнать, как настроить прерывание для вашего приложения.

Функция SINGAL в приведенном выше коде представляет собой процедуру обслуживания прерывания для прерывания таймера, которое запускается каждый раз при срабатывании прерывания, обновляет значение датчика приближения каждую секунду. Если значение, считываемое с датчика, меньше нашего порогового значения, мы считаем датчики «нажатыми» и переключаем sensorFlag. Вам нужно будет заранее определить это пороговое значение, протестировав датчик и определив выходное значение, которое вы хотите рассматривать как «нажатое». Чтобы ограничить переключение sensorFlag только один раз, когда датчик «нажат», существует еще один флаг, который не сбрасывается, пока значение датчика не станет меньше порогового значения.

Обнаружение препятствий

Датчики приближения также могут использоваться для измерения того, насколько близко находится ближайший объект перед ними. Это может быть особенно полезно в приложениях с линейными приводами для обнаружения препятствий перед приводом и отправки обратной связи контроллеру, чтобы остановить привод, если он подходит слишком близко к объекту, как показано на видео ниже. Чтобы использовать датчик приближения аналогичным образом, вам нужно выбрать датчик приближения, который имеет больший диапазон обнаружения и способен обнаруживать различные типы материалов. Ультразвуковые датчики - хороший выбор для этого, поскольку они могут иметь широкое поле восприятия, хотя вам нужно быть осторожным с мертвыми зонами датчика.

Настройка датчика приближения для этого приложения очень похожа на бесконтактное управление. Вам по-прежнему нужно будет считывать выходной сигнал датчика с помощью микроконтроллера, и вы снова захотите использовать прерывание внутреннего таймера для периодического считывания значений с датчика. Хотя теперь датчик будет расположен перед приводом, чтобы обнаруживать препятствия перед ним. Выходной сигнал датчика будет связан с расстоянием до ближайшего объекта перед датчиком, что означает, что мы можем определить пороговое значение на основе минимального безопасного расстояния. Это пороговое значение будет варьироваться в зависимости от выбранного датчика. В приведенном ниже примере кода функция SIGNAL, которая представляет собой процедуру обслуживания прерывания, выполняется каждую миллисекунду и измеряет выходной сигнал нашего датчика и сравнивает его с нашим пороговым значением. Если измеренное значение меньше порогового значения, флаг sensorFlag устанавливается в 1 и используется в основном контуре для остановки линейного привода. Хотя измеренное значение меньше порогового значения, код не позволит активировать привод дальше до тех пор, пока значение измерения не станет больше порогового значения и флаг не будет сброшен на 0. Код по-прежнему разрешает линейное привод для втягивания, пока для параметра sensorFlag установлено значение 1, поскольку втягивание привода все еще безопасно.

использованная литература

[1] Кинни, Т. А. (2001, сентябрь) Сравнение датчиков приближения: индуктивные, емкостные, фотоэлектрические и ультразвуковые Полученное из: https://www.machinedesign.com/automation-iiot/sensors/article/21831577/proximity-sensors-compared-inductive-capacitive-photoelectric-and-ultrasonic

Изображения сенсора от: Digikey.com  

product-sidebar product-sidebar
Tags:

Share this article

Нужна помощь в поиске правильного привода?

Мы точность инженера и производства нашей продукции, так что вы получите прямые цены производителей. Мы предлагаем в тот же день доставки и знающих поддержку клиентов. Попробуйте использовать наш калькулятор Actuator, чтобы получить помощь в выборе правильного привода для вашего приложения.