Circuit senzill de sensor de proximitat i treball amb aplicacions

En el nostre dia a dia, ens vam acostumar a implementar diferents tipus de circuits de sensors utilitzant diversos tipus de sensors com Sensor IR , sensor de temperatura, sensor de pressió, sensor PIR, etc. Freqüentment observem un sistema d’obertura automàtica de portes basat en circuits de sensors PIR, sistemes de fanals automàtics basats en circuits de sensors LDR, circuits basats en circuits de sensors sistema de generació d'energia , Sistema de senyal de trànsit basat en circuits de sensors IR, sistema de detecció d’obstacles basat en circuits de sensors ultrasònics, etc.

Aquí, en aquest article, parlem del circuit senzill de proximitat i del seu funcionament. Però, abans de discutir detalladament sobre els sensors de proximitat, principalment, hem de saber què significa realment el sensor de proximitat?

Sensor de proximitat

Un sensor que es pot utilitzar per detectar la presència d’objectes que l’envolten sense tenir cap contacte físic s’anomena sensor de proximitat. Això es pot fer mitjançant el fitxer camp electromagnètic o feix de radiació electromagnètica en què canvia el senyal de camp o de retorn en cas de presència d'algun objecte al seu voltant. Aquest objecte detectat pel sensor de proximitat es denomina objectiu.

Sensor de proximitat

Per tant, si parlem de diferents tipus d’objectius, com ara objectius de plàstic, objectius metàl·lics, etc., calen diferents tipus de sensors de proximitat, com ara el sensor de proximitat capacitiu o el sensor de proximitat fotoelèctric, el sensor de proximitat inductiu, el sensor de proximitat magnètic, etc. El rang en què el sensor de proximitat és capaç de detectar un objecte es denomina rang nominal. A diferència dels altres sensors, els sensors de proximitat poden durar una llarga vida i tenen una fiabilitat molt elevada, ja que no hi ha parts mecàniques, ni existeix cap contacte físic entre el sensor i l'objecte detectat.

Diagrama del circuit del sensor de proximitat

Diagrama de blocs de circuits del sensor de proximitat

Parlem del circuit del sensor de proximitat inductiu que s’utilitza amb més freqüència en moltes aplicacions. El diagrama del circuit del sensor de proximitat es mostra a la figura anterior, que consta de diferents blocs com el bloc oscil·lador, bobina d’inducció elèctrica , font d'alimentació, regulador de tensió, etc.

Principi de treball del sensor de proximitat

El circuit del sensor de proximitat inductiu s’utilitza per detectar objectes metàl·lics i el circuit no detecta cap objecte que no sigui metalls. El diagrama del circuit del sensor de proximitat anterior representa el camp produït per la bobina, que es genera proporcionant un Font d'alimentació . Sempre que aquest camp es pertorba en detectar qualsevol objecte metàl·lic (a mesura que un objecte metàl·lic entra en aquest camp), es generarà un corrent de Foucault que circula dins de l'objectiu.

Diagrama del circuit del sensor de proximitat quan es detecta l'objectiu

A causa d'això, es produirà una càrrega al sensor que disminueix l'amplitud del camp electromagnètic. Si l'objecte metàl·lic (anomenat com a objectiu, com ja hem comentat anteriorment en aquest article) es mou cap al sensor de proximitat , llavors el corrent de Foucault augmentarà en conseqüència. Així, augmentarà la càrrega a l’oscil·lador, cosa que disminueix l’amplitud del camp.

El bloqueig d'activació a la proximitat circuit del sensor s’utilitza per controlar l’amplitud de l’oscil·lador i, a nivells particulars (nivells predeterminats), el circuit d’activació encén o apaga el sensor (que es troba en el seu estat normal). Si l’objecte o objectiu metàl·lic s’allunya del sensor de proximitat, l’amplitud de l’oscil·lador augmentarà.

Forma d’ona de l’oscil·lador del sensor de proximitat

La forma d'ona de l'oscil·lador del sensor de proximitat inductiu en presència de l'objectiu i en absència de l'objectiu es pot representar tal com es mostra a la figura anterior.

Voltatges de funcionament del circuit del sensor de proximitat

Avui en dia, els sensors de proximitat inductius estan disponibles amb diferents tensions de funcionament. Aquests sensors de proximitat inductius estan disponibles en modes AC, DC i AC / DC (modes universals). El rang de funcionament dels circuits del sensor de proximitat és de 10V a 320V CC i 20V a 265V CA.

Cablatge del circuit del sensor de proximitat

El cablejat del circuit del sensor de proximitat es fa com es mostra a la figura següent. Depenent de la condició de transistor en funció de l’absència d’objectiu, les sortides del sensor de proximitat es consideren NC (normalment tancades) o NO (normalment obertes).

Cablatge del circuit del sensor de proximitat

Si la sortida PNP és baixa o està apagada mentre no hi ha l'objectiu, podem considerar que el dispositiu està obert normalment. De la mateixa manera, si la sortida PNP és alta o activada mentre no hi ha l'objectiu, podem considerar el dispositiu normalment tancat.

Circuit del sensor de proximitat: mida objectiu

Es pot considerar com a objectiu estàndard una superfície plana i llisa d’un gruix d’1 mm i feta d’acer dolç. Hi ha diversos graus en què l’acer està disponible i l’acer dolç està format per composició de carboni i ferro (contingut més alt). L’objectiu estàndard amb sensors blindats tindrà costats iguals al diàmetre de la cara de detecció. Els costats de l’objectiu amb sensors no blindats són iguals a un de més gran entre els dos, és a dir, el diàmetre de la cara de detecció o tres vegades el rang de funcionament nominal.

Circuit del sensor de proximitat: mida objectiu

Tot i que la mida de l'objectiu és superior a l'objectiu estàndard, no hi haurà canvis en el rang de detecció. Però, si la mida de l'objectiu és inferior a l'objectiu estàndard o és irregular, llavors la distància de detecció disminuirà. Per tant, podem dir que, tan petita com la mida de l'objectiu, l'objectiu s'ha d'acostar a la cara sensible per detectar-lo.

Aplicacions de circuits de sensor de proximitat

El circuit del sensor de proximitat es pot utilitzar per a diferents aplicacions; a continuació es descriuen algunes aplicacions del circuit de sensor de proximitat:

Circuit senzill de detector de metalls

Es pot dissenyar un senzill detector de metalls mitjançant un sensor de proximitat, un brunzidor i un circuit LC (inductor connectat en paral·lel amb un condensador), que es connecten tal com es mostra al diagrama de circuits anterior. Aquest circuit farà que el LED brilli i que soni el brunzidor sempre que detecti objectes o objectius metàl·lics.

Sensor de proximitat en mòbils

Aquests circuits de sensor de proximitat s'utilitzen freqüentment a telèfons mòbils (telèfons intel·ligents o telèfons amb pantalla tàctil) que fem servir en el nostre dia a dia. Si es fa que aquest sensor s’acosti a l’orella o es faci caure a l’ombra o es toqui, la llum del mòbil s’apaga, de manera que evita el tacte de la pantalla del mòbil (evita el contacte de la pantalla amb la cara o els dits) durant les trucades ( segons el requisit). Els commutadors sensibles al tacte es poden implementar mitjançant circuits de sensors de proximitat i el circuit de sensors de proximitat es pot utilitzar per dissenyar projectes robotitzats de detectors de metalls.

Voleu dissenyar un sensor basat en projectes electrònics amb les vostres idees innovadores? A continuació, publiqueu les vostres idees per obtenir assistència tècnica en el disseny de projectes pel vostre compte.