Einfache Näherungssensorschaltung und Arbeiten mit Anwendungen

In unserem täglichen Leben haben wir uns daran gewöhnt, verschiedene Arten von Sensorschaltungen mit verschiedenen Arten von Sensoren wie IR-Sensoren, Temperatursensoren, Drucksensoren, PIR-Sensoren usw. zu implementieren. Häufig beobachten wir ein auf PIR-Sensorschaltung basierendes automatisches Türöffnungssystem, ein LDR-Sensorschaltungsbasiertes automatisches Straßenbeleuchtungssystem, ein piezoelektrisches Sensorschaltungsbasiertes Stromerzeugungssystem, ein IR-Sensorschaltungsbasiertes Verkehrssignalsystem, ein Ultraschallsensorschaltungsbasiertes Hinderniserkennungssystem und so weiter.

Lassen Sie uns hier in diesem Artikel über die einfache Schaltung und Funktionsweise des Näherungssensors diskutieren . Aber bevor wir ausführlich über die Näherungssensoren sprechen, müssen wir in erster Linie wissen, was der Näherungssensor eigentlich bedeutet?

Näherungssensor

Ein Sensor, der verwendet werden kann, um das Vorhandensein von Objekten in seiner Umgebung ohne physischen Kontakt zu erkennen, wird als Näherungssensor bezeichnet. Dies kann unter Verwendung des elektromagnetischen Felds oder der elektromagnetischen Strahlung erfolgen, bei der sich das Feld oder das Rücksignal ändert, wenn sich ein Objekt in seiner Umgebung befindet. Dieses vom Näherungssensor erfasste Objekt wird als Ziel bezeichnet.

Wenn wir also über verschiedene Arten von Zielen wie Kunststoffziel, Metallziel usw. induktiver Näherungssensor, magnetischer Näherungssensor und so weiter. Die Reichweite, in der der Näherungssensor ein Objekt erkennen kann, wird als Nennreichweite bezeichnet. Im Gegensatz zu anderen Sensoren haben Näherungssensoren eine lange Lebensdauer und eine sehr hohe Zuverlässigkeit, da keine mechanischen Teile und kein physischer Kontakt zwischen Sensor und erfasstem Objekt besteht.

Näherungssensor-Schaltplan

Lassen Sie uns über die induktive Näherungssensorschaltung sprechen, die in vielen Anwendungen am häufigsten verwendet wird. Das Schaltbild des Näherungssensors ist in der obigen Abbildung dargestellt, das aus verschiedenen Blöcken besteht, wie z. B. Oszillatorblock, elektrische Induktionsspule, Netzteil, Spannungsregler usw.

Funktionsprinzip des Näherungssensors

Die Schaltung des induktiven Näherungssensors wird zur Erkennung von Metallobjekten verwendet und die Schaltung erkennt keine anderen Objekte als Metalle. Das obige Schaltungsdiagramm des Näherungssensors stellt das von der Spule erzeugte Feld dar, das durch Bereitstellen einer Stromversorgung erzeugt wird. Immer wenn dieses Feld durch die Erkennung eines Metallobjekts gestört wird (wenn ein Metallobjekt in dieses Feld eindringt), wird ein Wirbelstrom erzeugt, der innerhalb des Ziels zirkuliert.

Aus diesem Grund wird der Sensor belastet, der die Amplitude des elektromagnetischen Felds verringert. Wenn das Metallobjekt (als Ziel bezeichnet, wie bereits in diesem Artikel beschrieben) in Richtung des Näherungssensors bewegt wird, erhöht sich der Wirbelstrom entsprechend. Dadurch steigt die Belastung des Oszillators, was die Feldamplitude verringert.

Der Triggerblock in der Näherungssensorschaltung wird verwendet, um die Amplitude des Oszillators zu überwachen und bei bestimmten Pegeln (vorbestimmten Pegeln) schaltet die Triggerschaltung den Sensor ein oder aus (das ist im Normalzustand). Wenn der Metallgegenstand oder das Zielobjekt vom Näherungssensor wegbewegt wird, erhöht sich die Amplitude des Oszillators.

Die Wellenform des induktiven Näherungssensor-Oszillators bei Anwesenheit des Ziels und bei Abwesenheit des Ziels kann wie in der obigen Abbildung dargestellt dargestellt werden.

Näherungssensor-Schaltkreis-Betriebsspannungen

Induktive Näherungssensoren sind heute mit unterschiedlichen Betriebsspannungen erhältlich. Diese induktiven Näherungssensoren sind in den Modi AC, DC und AC/DC (Universalmodus) erhältlich. Der Betriebsbereich der Näherungssensorkreise reicht von 10 V bis 320 V DC und 20 V bis 265 V AC.

Näherungssensor-Schaltkreisverdrahtung

Die Verdrahtung des Näherungssensorschaltkreises erfolgt wie in der Abbildung unten gezeigt. Abhängig von der Transistorbedingung basierend auf dem Fehlen eines Ziels werden die Ausgänge des Näherungssensors als NC (normalerweise geschlossen) oder NO (normalerweise geöffnet) betrachtet.

Wenn der PNP-Ausgang niedrig oder ausgeschaltet ist, während das Ziel nicht vorhanden ist, können wir das Gerät als normal geöffnet betrachten. In ähnlicher Weise können wir das Gerät als normalerweise geschlossen betrachten, wenn der PNP-Ausgang hoch oder eingeschaltet ist, während das Ziel nicht vorhanden ist.

Näherungssensor-Schaltkreis-Zielgröße

Eine ebene und glatte Oberfläche mit einer Dicke von 1 mm aus Baustahl kann als Standardziel angesehen werden. Es gibt verschiedene Qualitäten, in denen Stahl erhältlich ist, und Baustahl besteht aus einer Zusammensetzung von Kohlenstoff und Eisen (höherer Gehalt). Das Standardziel mit abgeschirmten Sensoren hat Seiten, die dem Durchmesser der aktiven Fläche entsprechen. Die Seite des Ziels mit ungeschirmten Sensoren entspricht der größeren der beiden, d. h. dem Durchmesser der aktiven Fläche oder dem Dreifachen des Nennbetriebsbereichs.

Auch wenn die Größe des Ziels größer als das Standardziel ist, ändert sich der Erfassungsbereich nicht. Wenn die Größe des Ziels jedoch kleiner als das Standardziel oder unregelmäßig wird, verringert sich der Erfassungsabstand. Daher können wir sagen, dass das Ziel, so klein wie die Größe des Ziels ist, näher an die aktive Fläche bewegt werden muss, um erkannt zu werden.

Näherungssensor-Schaltkreisanwendungen

Die Näherungssensorschaltung kann für verschiedene Anwendungen verwendet werden, einige Anwendungen der Näherungssensorschaltung werden im Folgenden beschrieben:

Ein einfacher Metalldetektor kann mit Näherungssensor, Summer und LC-Schaltung (Induktivität parallel zum Kondensator) aufgebaut werden, die wie im obigen Schaltplan gezeigt angeschlossen werden. Diese Schaltung lässt die LED leuchten und den Summer ertönen, wenn Metallobjekte oder Ziele erkannt werden.

Diese Näherungssensorschaltung wird häufig in Mobiltelefonen (Smartphones oder Touchscreen-Telefonen) verwendet, die wir in unserem täglichen Leben verwenden. Wenn dieser Sensor dazu gebracht wird, sich dem Ohr zu nähern, Schatten zu fallen oder berührt zu werden, wird die Displaybeleuchtung des Mobiltelefons ausgeschaltet, sodass die Berührung des Mobiltelefonbildschirms (Vermeidung des Bildschirmkontakts mit dem Gesicht oder den Fingern) während eines Anrufs ( nach Bedarf). Die berührungsempfindlichen Schalter können mit Näherungssensorschaltungen implementiert werden und Näherungssensorschaltungen können verwendet werden, um Roboterprojekte mit Metalldetektoren zu entwerfen.

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