Sử dụng công tắc lân cận với bộ truyền động tuyến tính của bạn

Công tắc lân cận

Công tắc tiệm cận, hoặc cảm biến, là công tắc không tiếp xúc có thể phát hiện sự hiện diện của một đối tượng trong vùng lân cận của chúng. Các cảm biến này có thể được sử dụng để ra lệnh cho thiết bị truyền động tuyến tính di chuyển hoặc dừng lại khi một đối tượng ở vị trí phía trước cảm biến hoặc nếu một đối tượng bị lấy đi. Chúng cũng có thể được sử dụng để xác định khoảng cách của đối tượng gần nhất đối với chúng và có thể được sử dụng để cung cấp phản hồi nhằm điều khiển bộ truyền động tuyến tính. Thông thường, bạn sẽ thấy các cảm biến khoảng cách được sử dụng với các thiết bị rảnh tay hoặc không cảm ứng, như trong máy sấy tay không cảm ứng và thiết bị cắt hậu hỗ trợ rảnh tay trong xe SUV, nhưng cũng được sử dụng trong một loạt các ứng dụng công nghiệp. Để sử dụng với thiết bị truyền động tuyến tính, cảm biến khoảng cách có thể được sử dụng trong nhiều trường hợp khác nhau bao gồm điều khiển không chạm và phản hồi phát hiện đối tượng.

Cảm biến tiệm cận thường phát hiện sự hiện diện của một đối tượng bằng cách sử dụng trường điện từ, ánh sáng hoặc âm thanh [1]. Phương pháp mà bộ truyền động tuyến tính của bạn phát hiện liệu có vật thể hay không sẽ phụ thuộc vào loại cảm biến tiệm cận. Có bốn loại cảm biến tiệm cận phổ biến:

  • Quy nạp: Sử dụng từ trường để phát hiện vật liệu màu
  • Điện dung: Sử dụng những thay đổi trong điện dung để phát hiện một đối tượng 
  • Quang điện: Sử dụng ánh sáng để phát hiện nếu có vật thể
  • Siêu âm: Sử dụng âm thanh để phát hiện xem có đối tượng hay không 

Lựa chọn của bạn về loại sẽ phụ thuộc vào ứng dụng của bạn và tài liệu bạn muốn phát hiện [1]. Bạn cũng sẽ có một loạt các thông số kỹ thuật khác mà bạn sẽ cần xem xét khi chọn cảm biến tiệm cận phù hợp, bao gồm phạm vi phát hiện, thời gian phản hồi, tần số chuyển đổi, nhiệt độ hoạt động và tín hiệu đầu ra. Để chọn cảm biến độ gần phù hợp, bạn sẽ cần xem xét nhu cầu ứng dụng của mình, loại cảm biến, thông số kỹ thuật ở trên và tham khảo biểu dữ liệu của cảm biến để biết thêm thông tin.

Cảm biến tiệm cận điện dung

Sự khác biệt giữa Cảm biến tiệm cận & Máy dò chuyển động là gì?

Cảm biến tiệm cận không phải là công cụ phát hiện chuyển động vì chúng phát hiện điểm gần của một đối tượng hơn là chuyển động. Máy dò chuyển động, như tên gọi của chúng gợi ý, cảm nhận chuyển động hơn là sự gần gũi của một đồ vật hoặc con người. Về mặt chức năng, cảm biến độ gần sẽ có thể cho bạn biết một vật thể ở gần cảm biến như thế nào cho dù vật thể đó có chuyển động hay không. Trong khi máy dò chuyển động, sẽ chỉ kích hoạt khi có chuyển động bất kể vật thể ở gần như thế nào.

Máy dò chuyển động

Điều khiển không chạm

Đối với điều khiển không chạm, bạn sẽ sử dụng cảm biến khoảng cách như một nút nhấn đơn giản. Để làm điều này, bạn sẽ muốn chọn một cảm biến khoảng cách có phạm vi phát hiện ngắn hơn, vì vậy bạn không vô tình kích hoạt công tắc và một cảm biến sẽ phát hiện bàn tay, bàn chân của bạn hoặc bất cứ thứ gì bạn đang cố gắng phát hiện. Một lựa chọn tốt cho điều này là cảm biến tiệm cận điện dung vì chúng có phạm vi phát hiện ngắn và có thể phát hiện nhiều loại vật liệu, nhưng siêu âm và một số cảm biến tiệm cận quang điện cũng sẽ hoạt động miễn là chúng có phạm vi phát hiện ngắn hơn [1]. Bạn sẽ cần kết nối cảm biến độ gần với bộ vi điều khiển, như Arduino, để đọc đầu ra của cảm biến. Cách bạn kết nối cảm biến tiệm cận với bộ vi điều khiển sẽ tùy thuộc vào lựa chọn cảm biến của bạn, nhưng trong hầu hết các trường hợp, bộ vi điều khiển của bạn sẽ nhận được giá trị tương tự được chuyển đổi kỹ thuật số hoặc sẽ cần chuyển đổi tín hiệu tương tự sang giá trị kỹ thuật số.

Cảm biến khoảng cách sẽ chỉ hoạt động giống như một nút nhấn duy nhất trong ứng dụng này, điều này sẽ giới hạn khả năng kiểm soát của chúng tôi đối với bộ truyền động tuyến tính. Bằng cách sử dụng bộ vi điều khiển của mình, chúng tôi có thể viết mã để chuyển đổi giữa kéo dài và thu lại khi cảm biến được kích hoạt và bằng cách sử dụng các công tắc giới hạn bên trong của bộ truyền động tuyến tính để dừng bộ truyền động khi nó đạt đến vị trí mở rộng hoàn toàn hoặc thu lại. Chúng tôi cũng có thể sử dụng phản hồi nội bộ hoặc công tắc giới hạn bên ngoài cho phép chúng tôi sử dụng các vị trí khác thay vì mở rộng hoặc thu lại hoàn toàn, mặc dù chúng tôi vẫn sẽ bị giới hạn ở hai vị trí. Để thực hiện việc này trong phần sụn của bộ vi điều khiển, chúng tôi sẽ cần chuyển đổi một biến cờ mỗi khi cảm biến khoảng cách được kích hoạt. Mẫu mã dưới đây cho thấy vòng lặp chính của mã Arduino IDE sử dụng thẻ cảm biến cờ để xác định hướng đi lái bộ truyền động tuyến tính, được thúc đẩy bởi một người điều khiển động cơ.

Để chuyển đổi cờ này, chúng ta cần đọc giá trị của cảm biến độ gần. Vì chúng tôi không biết khi nào cảm biến sẽ được kích hoạt, chúng tôi sẽ cần phải liên tục đọc cảm biến trong vòng lặp chính của mã của chúng tôi hoặc chúng tôi có thể sử dụng ngắt bộ hẹn giờ bên trong để đọc cảm biến theo định kỳ. Phương pháp sau được coi là phương pháp hay nhất, đặc biệt nếu bạn muốn sử dụng bộ vi điều khiển của mình để thực hiện các tác vụ song song, vì nó đảm bảo cảm biến của bạn sẽ luôn được đọc trong một khoảng thời gian chính xác. Mẫu mã bên dưới, sử dụng Arduino, cho thấy cách thiết lập ngắt bộ hẹn giờ nội bộ được kích hoạt mỗi giây. Đối với Arduino, điều này phức tạp hơn một chút so với các ngắt bên ngoài và bạn có thể cần thực hiện một số đọc thêm để tìm hiểu cách thiết lập ngắt cho ứng dụng của bạn.

Hàm SINGAL, trong đoạn mã trên, là quy trình phục vụ ngắt cho ngắt bộ định thời, chạy mỗi khi ngắt được kích hoạt, cập nhật giá trị từ cảm biến tiệm cận mỗi giây. Nếu giá trị được đọc từ cảm biến nhỏ hơn giá trị ngưỡng của chúng tôi, chúng tôi coi các cảm biến đã được “nhấn” và chuyển đổi thẻ cảm biến. Bạn sẽ cần xác định trước giá trị ngưỡng này bằng cách kiểm tra cảm biến của mình và xác định giá trị đầu ra mà bạn muốn coi là “được nhấn”. Để hạn chế việc bật tắt Thẻ cảm biến chỉ một lần khi cảm biến được “nhấn”, có một cờ khác không được đặt lại cho đến khi giá trị cảm biến không còn nhỏ hơn giá trị ngưỡng.

Phát hiện chướng ngại vật

Cảm biến tiệm cận cũng có thể được sử dụng để đo khoảng cách của vật thể gần nhất phía trước chúng. Điều này có thể đặc biệt hữu ích trong các ứng dụng có bộ truyền động tuyến tính để phát hiện chướng ngại vật phía trước bộ truyền động và gửi phản hồi trở lại bộ điều khiển để dừng bộ truyền động nếu nó đến quá gần một vật thể, như trong video bên dưới. Để sử dụng cảm biến độ gần theo cách tương tự, bạn sẽ muốn chọn cảm biến độ gần có phạm vi phát hiện lớn hơn và có thể phát hiện nhiều loại vật liệu khác nhau. Cảm biến siêu âm là một lựa chọn tốt cho việc này vì chúng có thể có trường cảm biến rộng, mặc dù bạn sẽ cần phải cẩn thận với các điểm mù của cảm biến.

Việc thiết lập cảm biến khoảng cách cho ứng dụng này khá giống với điều khiển không chạm. Bạn sẽ vẫn cần đọc đầu ra của cảm biến bằng bộ vi điều khiển và bạn sẽ lại muốn sử dụng ngắt bộ hẹn giờ bên trong để đọc các giá trị từ cảm biến theo định kỳ. Mặc dù, cảm biến bây giờ sẽ được đặt ở phía trước thiết bị truyền động để phát hiện chướng ngại vật phía trước nó. Đầu ra từ cảm biến sẽ liên quan đến khoảng cách của đối tượng gần nhất ở phía trước cảm biến, có nghĩa là chúng ta có thể xác định giá trị ngưỡng dựa trên khoảng cách an toàn tối thiểu. Giá trị ngưỡng này sẽ thay đổi dựa trên cảm biến được chọn. Trong mẫu mã bên dưới, hàm SIGNAL, là quy trình dịch vụ ngắt, được định dạng trước mỗi mili giây và đo đầu ra của cảm biến và so sánh nó với giá trị ngưỡng của chúng tôi. Nếu giá trị đo được nhỏ hơn giá trị ngưỡng, cờ sensorFlag được đặt thành 1 và được sử dụng trong vòng lặp chính để dừng thiết bị truyền động tuyến tính. Trong khi giá trị đo được nhỏ hơn giá trị ngưỡng, mã sẽ không cho phép mở rộng bộ truyền động thêm nữa cho đến khi giá trị đo lớn hơn giá trị ngưỡng và cờ được đặt lại về 0. Mã sẽ vẫn cho phép tuyến tính cơ cấu chấp hành để rút lại trong khi Thẻ cảm biến được đặt thành 1 vì nó vẫn an toàn khi rút bộ truyền động.

Người giới thiệu

[1] Kinney, T. A. (2001, tháng 9) So sánh cảm biến tiệm cận: Cảm ứng, điện dung, quang điện và siêu âm Lấy ra từ: https://www.machinedesign.com/automation-iiot/sensors/article/21831577/proximity-sensors-compared-inductive-capacitive-photoelectric-and-ultrasonic

Hình ảnh cảm biến từ: Digikey.com  

Tags:

Share this article

Sản phẩm nổi bật

TVL-170 Giá treo TV bật lên phía sau
TVL-170 Giá treo TV bật lên phía sau In Stock
On Sale From $590.00USD

Bạn cần trợ giúp tìm thiết bị truyền động phù hợp?

Chúng tôi thiết kế chính xác và sản xuất các sản phẩm của chúng tôi để bạn có được giá cả nhà sản xuất trực tiếp. Chúng tôi cung cấp vận chuyển cùng ngày và hỗ trợ khách hàng am hiểu. Hãy thử sử dụng Máy tính truyền động của chúng tôi để nhận trợ giúp chọn thiết bị truyền động phù hợp cho ứng dụng của bạn.