在日常生活中,我們習(xí)慣于使用各種類型的傳感器(如紅外傳感器、溫度傳感器、壓力傳感器、無(wú)源紅外傳感器等)來(lái)實(shí)現(xiàn)不同類型的傳感器電路。我們經(jīng)常觀察到基于PIR傳感器電路的自動(dòng)開(kāi)門系統(tǒng)、基于LDR傳感器電路的自動(dòng)路燈系統(tǒng)、基于壓電傳感器電路的發(fā)電系統(tǒng)、基于紅外傳感器電路的交通信號(hào)系統(tǒng)、基于超聲波傳感器電路的障礙物檢測(cè)系統(tǒng)等。
這里,在本文中,讓我們討論一下簡(jiǎn)單的接近傳感器電路和工作原理。然而,在詳細(xì)討論接近傳感器之前,我們必須首先知道接近傳感器的實(shí)際含義是什么?
接近傳感器
無(wú)需任何物理接觸即可檢測(cè)周圍物體存在的傳感器稱為接近傳感器。這可以通過(guò)使用電磁場(chǎng)或電磁輻射束來(lái)實(shí)現(xiàn),當(dāng)周圍存在任何物體時(shí),磁場(chǎng)或返回信號(hào)將發(fā)生變化。由接近傳感器檢測(cè)到的物體稱為目標(biāo)。
因此,如果我們討論不同類型的目標(biāo),如塑料目標(biāo)、金屬目標(biāo)等,我們需要不同類型的接近傳感器,如電容式接近傳感器或光電接近傳感器、電感式接近傳感器、磁性接近傳感器、,等。接近傳感器可檢測(cè)到物體的范圍稱為標(biāo)稱范圍。與其他傳感器不同,接近傳感器可以持續(xù)很長(zhǎng)時(shí)間,并且具有非常高的可靠性,因?yàn)閭鞲衅骱蛡鞲袑?duì)象之間沒(méi)有機(jī)械部件,也沒(méi)有物理接觸。
接近傳感器電路圖
讓我們討論在許多應(yīng)用中最常用的感應(yīng)式接近傳感器電路。接近傳感器電路圖如上圖所示。它由不同的模塊組成,如振蕩器模塊、感應(yīng)線圈、電源、電壓調(diào)節(jié)器等。
接近傳感器的工作原理
感應(yīng)式接近傳感器電路用于檢測(cè)金屬物體。除金屬外,電路檢測(cè)不到任何東西。上面的接近傳感器電路圖表示通過(guò)供電產(chǎn)生的線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)。只要檢測(cè)到任何金屬物體(當(dāng)金屬物體進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí))干擾磁場(chǎng),就會(huì)產(chǎn)生渦流在目標(biāo)中循環(huán)。
因此,傳感器上會(huì)產(chǎn)生負(fù)載,從而降低電磁場(chǎng)的振幅。如果金屬物體(如本文前面所述,稱為目標(biāo))向接近傳感器移動(dòng),渦流將相應(yīng)增加。因此,振蕩器上的負(fù)載將增加,從而降低場(chǎng)振幅。接近傳感器電路中的觸發(fā)塊用于監(jiān)測(cè)振蕩器的振幅,并且觸發(fā)電路在特定電平(預(yù)定電平)下打開(kāi)或關(guān)閉傳感器(正常狀態(tài))。如果金屬物體或目標(biāo)遠(yuǎn)離接近傳感器,振蕩器的振幅將增加。
上圖顯示了目標(biāo)存在和不存在時(shí)感應(yīng)式接近傳感器振蕩器的波形。
接近傳感器電路工作電壓
如今,感應(yīng)式接近傳感器具有不同的工作電壓。這些感應(yīng)式接近傳感器可用于AC、DC和AC/DC模式(通用模式)。接近傳感器電路的工作范圍為10V至320v DC和20V至265V AC。
接近傳感器電路接線
接近傳感器電路接線如下圖所示。根據(jù)無(wú)目標(biāo)的晶體管情況,接近傳感器輸出被視為NC(常閉)或no(常開(kāi))。
當(dāng)目標(biāo)不存在時(shí),如果PNP輸出低或關(guān)閉,我們可以認(rèn)為該設(shè)備為常開(kāi)。類似地,如果PNP輸出高或在目標(biāo)不存在時(shí)打開(kāi),我們可以將設(shè)備視為正常關(guān)閉。
接近傳感器電路-目標(biāo)尺寸
由軟鋼制成的1 mm厚平坦光滑表面可視為標(biāo)準(zhǔn)目標(biāo)。有各種等級(jí)的鋼可供選擇。低碳鋼由碳和鐵組成(含量高)。帶有屏蔽傳感器的標(biāo)準(zhǔn)目標(biāo)的邊緣將等于傳感表面的直徑。帶有非屏蔽傳感器的目標(biāo)側(cè)面等于兩者中的較大者,即傳感表面的直徑或額定工作范圍的三倍。
即使目標(biāo)尺寸大于標(biāo)準(zhǔn)目標(biāo),傳感范圍也不會(huì)改變。但是,如果目標(biāo)尺寸小于標(biāo)準(zhǔn)目標(biāo)或不規(guī)則,則傳感距離將減小。因此,我們可以說(shuō),如果目標(biāo)的大小與目標(biāo)的大小一樣小,則必須將目標(biāo)移動(dòng)到靠近待檢測(cè)傳感表面的位置。
接近傳感器電路應(yīng)用
接近傳感器電路可用于不同的應(yīng)用。接近傳感器電路的一些應(yīng)用如下所述:
利用接近傳感器、蜂鳴器和LC電路(電感和電容并聯(lián))可以設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的金屬探測(cè)器。其連接方式如上圖所示。當(dāng)檢測(cè)到金屬物體或目標(biāo)時(shí),電路將使LED燈亮起,蜂鳴器鳴響。
這些接近傳感器電路通常用于我們?nèi)粘I钪惺褂玫氖謾C(jī)(智能手機(jī)或觸摸屏手機(jī))。如果您將傳感器靠近耳朵,或讓其投射陰影或觸摸,手機(jī)的顯示燈將關(guān)閉,以便在通話過(guò)程中避免觸摸手機(jī)屏幕(避免屏幕與面部或手指接觸)(根據(jù)需要)。觸控開(kāi)關(guān)可通過(guò)接近傳感器電路實(shí)現(xiàn),可用于金屬探測(cè)器機(jī)器人項(xiàng)目的設(shè)計(jì)。
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