Typy snímačov priblíženia

3.1 Indukčné snímače priblíženia Bezdotykové indukčné snímače priblíženia sa používajú výhradne na detekciu kovových predmetov. Fungujú na princípe indukcie, pričom oscilátor poháňa cievku, kým do cievky nevstúpi kovový predmet.

V posledných rokoch sa indukčné snímače stávajú čoraz obľúbenejšími napriek tomu, že sú založené na starších dizajnoch. Na rozdiel od iných technológií v tomto zozname sú indukčné snímače vhodné len pre kovové materiály. Generujú magnetické pole a potom zisťujú zmeny v magnetickom poli, keď cez ne prechádza kovový predmet, podobne ako magnet rotujúci v cievke generuje elektrinu. Každý detektor kovov začína týmto.

Ich rozsah detekcie môže byť značne obmedzený nastavením, najmä v aplikáciách, kde sa otáčanie ozubeného kolesa vypočítava zisťovaním, či sú zuby ozubeného kolesa blízko snímača. Indukčné senzory môžu byť inštalované na cestách na detekciu vozidiel jazdiacich po nich alebo optimalizované na detekciu plazmy na väčšie vzdialenosti.

 

Indukčné snímače zvyčajne pracujú v rozsahu milimetrov až metrov, keď fungujú ako elektronické snímače priblíženia. Najlepšie fungujú s čiernymi kovovými materiálmi, ako je železo a oceľ, a ich detekčný rozsah pre nemagnetické kovové materiály je menší kvôli ich princípom fungovania. Majú extrémne rýchle obnovovacie frekvencie, pretože sa spoliehajú na zmeny v elektromagnetickom poli.

 

3.2 Kapacitné snímače priblíženia Bezkontaktné kapacitné snímače priblíženia môžu detekovať kovové aj nekovové látky, ako sú kvapaliny, prášky a častice. Pracujú tak, že zisťujú zmeny kapacity.

Pozostávajú z oscilátora, Schmittovej spúšte a obvodu výstupného spínača, podobne ako indukčné snímače. Jediný rozdiel je, že majú dve nabíjacie dosky pre kapacitu (jedna interná, jedna externá):

• Oscilátor je pripojený k vnútornej doske.

• Snímací povrch je vonkajšia platňa (elektróda snímača).

Keď sa objekt priblíži k senzoru, zmení dielektrickú konštantu v kapacitnom senzore, čo umožní senzoru určiť vzdialenosť objektu meraním tejto dielektrickej konštanty.

 

Kapacitné snímače majú vo všeobecnosti pomalšie časy odozvy s frekvenciou aktualizácie iba {{0}} Hz. Keďže však na kapacitné snímače nemá vplyv prach alebo nepriehľadné nádoby, bežne sa používajú v aplikáciách, kde sú optické snímače zakázané. Približný menovitý rozsah typických kapacitných snímačov je 10 milimetrov, schopných detekovať zmeny hrúbky v rozmedzí 0,01 milimetra.

 

3.3 Ultrazvukové snímače priblíženia

Ultrazvukové snímače priblíženia zisťujú prítomnosť predmetov alebo s dodatočným spracovaním využívajú ultrazvukové impulzy na zisťovanie vzdialenosti od predmetov. Fungujú pomocou vysielačov a prijímačov spolu s princípom lokalizácie ozveny.

Ultrazvukové senzory určujú vzdialenosť k objektu vydávaním pípnutí a meraním času, za ktorý sa pípnutie odrazí od povrchu a vráti sa späť. Zatiaľ čo vysielače a prijímače sú zvyčajne nakonfigurované tak, aby boli čo najpodobnejšie, tieto koncepty stále platia, keď sú izolované. Dostupné sú aj ultrazvukové transceivery, ktoré kombinujú funkcie vysielania aj príjmu do jednej jednotky.

Ultrazvuková detekcia je veľmi presná, s vysokou obnovovacou frekvenciou, ktorá je schopná vydávať desiatky alebo stovky impulzov alebo pípnutí za sekundu. Farba a priehľadnosť objektov majú minimálny vplyv na hodnoty, pretože sú založené skôr na zvuku ako na elektromagnetických vlnách.

Tieto rovnaké vlastnosti znamenajú, že nepotrebujú vyžarovať alebo sa spoliehať na svetlo, vďaka čomu sú ideálne pre podmienky, ktoré sú prirodzene tmavé alebo musia zostať tmavé. Zvukové vlny sa časom šíria a zväčšujú oblasť detekcie – čo môže byť prospešné alebo škodlivé v závislosti od aplikácie. Vďaka svojej jednoduchej povahe sú tiež veľmi lacné, flexibilné a bezpečné.

Na druhej strane, ultrazvukové senzory majú svoje vlastné nevýhody. Senzory sa skladajú z vysielačov a prijímačov, ktoré je možné kombinovať alebo zakúpiť samostatne. Výrazné zmeny teploty ovplyvňujú presnosť v dôsledku zmien rýchlosti zvuku vo vzduchu. Dá sa to však zmierniť aktualizáciou výpočtov pomocou meraní teploty.

 

Mäkké materiály môžu ovplyvniť presnosť v dôsledku slabého odrazu zvukových vĺn na absorbujúcich povrchoch. Aj keď sú ultrazvukové senzory v podstate podobné sonaru, nie sú určené na použitie pod vodou. Napokon, ich závislosť na zvuku ich robí zbytočnými vo vákuu, kde nie je žiadne médium na šírenie zvuku.

 

3.4 Infračervené snímače priblíženia IR

znamená infračervené a používa lúč infračerveného svetla na detekciu prítomnosti predmetov. Funguje podobne ako ultrazvukové senzory, ale namiesto zvukových vĺn používa infračervené signály.

 

Infračervené senzory priblíženia obsahujú IR LED, ktorá vyžaruje infračervené svetlo a fotodetektor, ktorý detekuje odrazené svetlo. Má vstavaný obvod na spracovanie signálu, ktorý dokáže špecifikovať svetelný bod na PSD.

 

Ako funguje infračervený senzor priblíženia? Najprv sa z IR LED vyžaruje infračervené svetlo. Potom lúč zasiahne objekt a odrazí sa späť pod určitým uhlom. Odrazené svetlo dosiahne fotodetektor. Nakoniec senzor vo fotodetektore určí polohu/vzdialenosť odrážajúceho objektu.

 

3.5 Fotoelektrické snímače priblíženia Fotoelektrické snímače priblíženia pozostávajú z generátora svetelného lúča, špeciálneho detektora lúča, zosilňovača a mikroprocesora. Keď je vyžarovaný svetelný lúč odrazený objektom, fotoelektrický detektor to zaznamená, čo umožňuje senzoru detekovať objekt pomocou tejto metódy.

Vyžarovaný svetelný lúč je modulovaný na špecifickú frekvenciu a detektor má frekvenčne citlivý zosilňovač, ktorý reaguje len na svetlo modulované na zodpovedajúcej frekvencii. To zabraňuje falošným detekciám spôsobeným okolitým svetlom alebo slnečným žiarením. Keď fotoelektrický senzor priblíženia zaznamená čierny objekt, neodrazové vlastnosti objektu bránia činnosti senzora, rovnako ako priehľadné alebo refrakčné objekty.

 

Hoci sú fotoelektrické snímače priblíženia vhodné pre mnohé priemyselné aplikácie, sú tiež široko používané v obytných a komerčných prostrediach, ako sú snímače garážových brán a pulty ľudí v obchodoch. Fotoelektrické snímače je možné na implementáciu nastaviť v rôznych konfiguráciách. Protilúčové senzory využívajú na jednej strane vysielač a na druhej strane detektor, ktorý zisťuje, kedy je lúč prerušený.

 

Vysielač a detektor sú súčasťou retroreflexného systému, kde reflektor na druhej strane odráža signál späť do detektora. Nakoniec, difúzne senzory priblížia vysielač a detektor k sebe, ale svetlo vysielača sa odráža od akéhokoľvek okolitého povrchu, podobne ako ultrazvukové senzory, ale bez merania vzdialenosti.

 

Kvôli absencii pohyblivých častí majú fotoelektrické senzory dlhú životnosť a dokážu detekovať širokú škálu materiálov, aj keď priehľadné materiály a voda môžu spôsobovať problémy. Protiľahlé a retroreflexné nastavenia ponúkajú dlhé dosahy snímania a rýchle časy odozvy. Malé objekty je možné detekovať pomocou difúznych nastavení alebo pomocou pohyblivého detektora.

 

Tieto snímače dokážu odolať znečistenému prostrediu v priemyselných aplikáciách, pokiaľ šošovka nie je kontaminovaná. Ich schopnosť merať vzdialenosť k objektom je však značne obmedzená a farba a odrazivosť objektu môžu spôsobiť problémy. Inštalácia v rušnom prostredí môže byť zložitá, pretože protilúčové a retroreflexné nastavenia vyžadujú zarovnanie.