Бесконтактные датчики

17.11.2013 20:58

 

Думаю, вы знаете, что такое геркон . Да, этот радиоэлемент до сих пор используется в  радиоэлектронике, а также в электротехнике. Но чем же он так хорош? Его контакты замыкаются, если  его "облучить" магнитным полем. Это значит, что с помощью простого магнитика или электромагнита (принцип электромагнетизма мы рассматривали в статье Принцип работы реле ) можно запросто управлять замыканием и размыканием контактов геркона. По сути дела, геркон является первым бесконтактным датчиком.

 

 

Бесконтактный датчик - это такой датчик,  к которому не надо прикасаться механически или как-нибудь еще. Бесконтактные датчики работают через электрическое и магнитное поле,  а также широко используются  и оптические датчики. В этой статье мы с вами  разберем все три типа датчиков:  оптические, емкостные и индуктивные, а также в конце проделаем опыт с индуктивным датчиком.  Кстати,  в народе бесконтактные датчики называют также и бесконтактными выключателями, так что не бойтесь, если увидите такое название ;-).

 

 

Итак, пару слов об оптических датчиках... Принцип срабатывания оптических датчиков показан  на рисунке ниже

 

 

Помните какие-нибудь кадры из фильмов, где главным героям приходилось пройти через оптические лучи и не задеть ни один из них? Если луч задевался какой-либо частью тела, срабатывала сигнализация.

Луч излучается посредством какого-либо источника.  А также есть  "лучеприемник", то есть та штучка, которая принимает  луч. Как только  луча не будет на лучепримнике, то сразу же в нем включится или выключится контакт, который будет уже непосредственно управлять сигнализацией или еще чем-нибудь по вашему усмотрению. В основном источник  луча и лучеприемник, называется лучеприемник  правильно "фотоприемник", идут в паре.

Очень большой популярностью в России пользуются оптические датчики перемещений фирмы СКБ ИС

В этих типах датчиков есть и источник света и фотоприемник. Они находятся прямо в  корпусе этих датчиков. Каждый тип датчиков представляет из себя законченную конструкцию и используется в ряде станков, где нужна повышенная точность обработки, вплоть до 1 микрометра. В основном это станки с системой Числового Программного Управления (ЧПУ), которые  работают по программе и требуют минимального вмешательства человека в работе таких станков. Эти типы датчиков построены по этому принципу:

Такие типы датчиков обозначаются буквой "T"  и называются барьерными.  Как только оптический луч прервался, датчик сработал. Плюсы барьерных датчиков:

- дальность действия может достигать до 150 метров

- высокая надежность и помехозащищенность

 

Минусы: при больших расстояниях срабатывания требуется точная настройка фотоприемника на  оптический луч.

 

Рефлекторный тип датчиков обозначается буквой R . В этих типах датчиков излучатель и приемник расположены в одном корпусе.

 

Принцип действия можно увидеть на рисунке ниже

Свет от излучателя отражается от какого-либо светоотражателя (рефлектора) и попадает в приемник. Как только луч прерывается каким-либо объектом, то датчик срабатывает.  Очень удобен этот датчик на конвейерных линиях при подсчете продукции.

 

И последний тип оптических датчиков - диффуззионные  - обозначаются буквой D. Выглядеть могу по разному:

 

Принцип работы такой же, как и у рефлекторного, но здесь свет уже отражается от предметов. Такие датчики рассчитаны на маленькое расстояние срабатывания и неприхотливы в своей работе.

 


Оптика оптикой, но самые неприхотливые в своей работе и очень надежные считаются индуктивные и емкостные датчики. Примерно вот так они выглядят


Они очень похожи друг на друга.  Принцип их работы связан с изменением магнитного и электрического поля. Индуктивные датчики срабатывают при поднесении к ним какого-либо металла. На другие материалы они  не "клюют".  Емкостные же  срабатывают почти на любые вещества.

 

 

Как говорится, лучше один раз увидеть, чем  сто раз услышать, поэтому проведем небольшой опыт с индуктивным датчиком.

Итак, у нас в гостях индуктивный датчик российского производства

 

 

Читаем, что на нем написано

Марка датчика ВБИ бла бла бла бла, S - расстояние срабатывания, здесь оно составляет 2 мм, У1 - исполнение для умеренного климата, IP - 67 - уровень защиты (короче уровень защиты здесь очень крутой), Ub - напряжение,  при котором работает датчик, здесь напряжение может быть в диапазоне от 10 и до 30 Вольт, Iнагр - ток нагрузки, этот датчик может выдать в   нагрузку силу тока до 200 милиАмпер, думаю, это прилично.

 

На развороте бирки схема подключения этого датчика.

 

Ну что, заценим работу датчика? Для этого цепляем нагрузку. Нагрузкой у нас будет  светодиод, соединенный последовательно с резистором с номиналом в 1 килоОм. Зачем нам резистор?  Светодиод в момент включения начинает бешено жрать ток и сгорает. Для того чтобы это предотвратить, в цепь ставится последовательно со светодиодом резистор.

На коричневый провод датчика  подаем плюс от Блок питания, а на синий  - минус. Напряжение я взял  15 Вольт.

 

Наступает момент истины... Подносим  к рабочей зоне датчика металлический предмет, и датчик у нас тут же срабатывает, о чем говорит нам светодиод, встроенный в датчик, а также наш подопытный светодиодик.

 

 

 

На другие материалы, кроме металлов, датчик не реагирует. Баночка канифоли для него ничего не значит :-).

 

Вместо светодиода может использоваться вход логической схемы, то есть датчик при срабатывании выдает сигнал логической единицы, которая может использоваться в цифровых устройствах.

 

В мире электроники эти три  типа датчиков находят все более широкое применение. С каждым годом производство этих датчиков растет и растет.  Они используются абсолютно в разных областях промышленности. Автоматизация и роботизация без этих датчиков была бы невозможна. В этой статье я разобрал только простейшие датчики, которые выдают нам только сигнал "включен-выключен" или, если сказать на профессиональном языке, один бит информации. Более навороченные типы датчиков могут выдавать различные параметры и  даже могут соединяться с компьютерами и другими микроконтроллерными устройствами напрямую.

 

В нашем радиомагазине индуктивные датчики стоят в 5 раз дороже, чем если бы их заказывать с Китая с Алиэкспресса. Вот здесь ссылка на самый дешевый датчик. Емкостные датчики намного дороже, чем индуктивные.

 

Читайте также:

Выключатель по хлопку

 

Умный вентилятор

 

Датчик Холла

 

Сенсорный выключатель на двух транзисторах