Разновидности датчиков (присутствия, приближения, обнаружения) линейного перемещения и сферы их применения
Датчики линейного перемещения представляют собой сложные устройства, предназначенные для измерения тех или иных параметров. В зависимости от конструктивных особенностей и принципа действия они разделяются на несколько видов. Ниже данная тема будет освещена более подробно.
Какими бывают?
Принцип работы – параметр, послуживший основой для классификации представленных приборов.
Последние бывают:
- Оптическими;
- Емкостными;
- Индукционными;
- Магнитострикционными;
- Резистивными;
- Ультразвуковыми;
- Потенциометрическими;
- Магниторезистивными.
Кроме того, встречаются датчики, функционирующие благодаря эффекту Холла, но они не применяются в бытовых целях. Это объясняется тем, что они менее эффективны в сравнении с емкостными, индукционными, магнитострикционными и оптическими моделями.
Где используются?
Описываемые датчики устроены таким образом, что измеряют линейное перемещение и преобразуют его в новый тип сигнала, который является аналоговым или цифровым. Далее в зависимости от устройства прибора происходит либо его срабатывание, либо прием сигнала электронным блоком. Кроме того именно от конструкции зависит то, насколько точными будут полученные данные.
Общая величина перемещения измеряется далеко не всегда. В частности, это касается систем охраны. Устройство последних таково, что им для полноценной работы требуется лишь значение перемещения в области контроля. В связи с этим упомянутая разновидность систем оснащается датчиками движения. С учетом того, что предельная точность измерений в представленной ситуации не нужна, чаще всего предпочтение отдается недорогим моделям.
Все производственные процессы подлежат регулировке. Обычно за это отвечает система управления, работающая в автоматическом режиме. Чтобы она нормально функционировала, ей необходимо значение величины перемещения. Датчики в описываемой ситуации выбираются в зависимости от того, какое именно оборудование используется на производстве. К примеру, станкам с ЧПУ нужны либо максимально точные данные и непрерывные измерения необходимой величины, либо информация, обновляющаяся с определенным временным интервалом. Отсюда следует, что оптимальным выбором станут датчики магнитострикционного типа.
Что надо знать об оптических датчиках?
Если вам нужен прибор для измерения расстояния, который дополнительно контролировал бы движение, тогда стоит отдать предпочтение оптическому триангулятору. Название не должно вас смущать, ведь речь идет об аналоге лазерного дальномера. Если же вы ищите устройство для того, чтобы проводить малые измерения линейного перемещения, тогда обратите внимание на модели, имеющие поляризационную решетку. Также следует упомянуть о том, что представленная разновидность датчиков востребована в связи с тем, что необходима при создании охранных систем.
Оптические датчики Baumer обладают рядом достоинств. Они:
- Позволяют осуществлять бесконтактный контроль;
- Мгновенно срабатывают, т.е. задержка отсутствует;
- Предельно точны.
Что касается недостатков описываемых приборов, то их общее число равно двум. Во-первых, оптоэлектронные датчики дорого стоят. Во-вторых, они плохо переносят температурные колебания, влагу, сырость и т.д.
Все о емкостных датчиках
Если внимательно рассмотреть устройство даже самой простой модели емкостного датчика, то можно заметить, что по своим конструктивным особенностям она имеет определенное сходство с конденсатором. Несмотря на это, прибор позволяет узнать исчерпывающую информацию о движении объекта, а именно:
- Длину зазора между пластинчатыми частями;
- Текущее положение пластинчатых частей;
- Диэлектрическую проницаемость слоя, использующегося в качестве изоляции.
Полученные данные позволяют сгенерировать сигнал, анализируемый электронным блоком, и приводят к выработке импульсов, необходимых для оптимальной работы устройства.
Широкая функциональность стала залогом популярности емкостных датчиков. В различных сферах они используются как:
- Источники сигнала. Например, ими оснащаются контроллеры резервуаров для мытья или стирки;
- Как «датчики присутствия» в системах охраны;
- Приборы, контролирующие начало в станках с автоуправлением и робототехнических системах;
- Конечные бесконтактные выключатели;
- Устройства позиционирования предметов.
Отдельно следует заметить, что описываемые датчики, как правило, реализуются по низким ценам и считаются одними из самых надежных. Именно по этой причине их используют в системах «умных» домов.
Достоинств у представленной разновидности приборов предостаточно. Среди них необходимо выделить:
- Низкую себестоимость и массовое производство;
- Высокий уровень чувствительности, получение которой не влечет за собой повышенное потребление электроэнергии;
- Многофункциональность, благодаря которой описываемые устройства применяются в различных сферах;
- Оптимальные габариты и небольшой вес;
- Продолжительный срок службы.
Между тем, емкостные датчики редко применяются при создании высокоточных систем управления. Это объясняется тем, что:
Их коэффициент преобразования низок;
Основные детали устройства должны быть экранированы;
Из-за сложных погодных условий, например, осадков, они непроизвольно срабатывают;
Для получения точных данных требуются высокие частоты, а в промышленности их значение фиксировано и составляет 50 Гц.
Особенности индукционных датчиков
Главным элементом любого индукционного датчика является катушка. Когда ее индуктивность изменяется, формируется сигнал. Таким образом, прибор, имеющий небольшие размеры, позволяет получать максимально точные данные.
Существует два вида индукционных датчиков. Первые называют простыми, вторые – дифференциальными. И те, и другие хороши тем, что подходят для дистанционных измерений.
Говоря об устройстве описываемых приборов, следует отметить, что кроме катушки они состоят из трансформатора и передвижного сердечника. Когда положение последнего меняется, индуктивность катушки становится другой, о чем свидетельствует появление сигнала.
Если объект исследований является ферримагнитным, то при проведении измерений используется датчик без сердечника. В данном случае один из элементов испытывает на себе электромагнитное излучение, источником которого служит катушка. Впоследствии индуктивность изменяется и генерируется сигнал.
Что касается сферы применения, то описываемые приборы обеспечивают корректную работу станков, управляемых программно, и бесконтактных охранных систем. Также с их помощью можно измерить перемещение. В такой ситуации полученная информация будет отображена на ЖК-дисплее.
Какие компании производят датчики?
Ведущим производителем датчиков линейного перемещения уже долгие годы остается завод «Baumer». Он выпускает и поставляет на рынок множество видов устройств.
На российском рынке спросом пользуются датчики, произведенные концерном Баумер. В частности, наиболее востребованы следующие модели:
- Энкодер линейного типа. Он представляет собой аналог электронной рулетки и предназначен для измерения и контроля пройденного расстояния;
- Индукционный датчик для систем автоматического контроля и станков;
- Оптический датчик.
Импортные приборы стоят недорого, но их стоимость часто меняется. Это объясняется ее зависимостью от валютного курса.
Можно ли создать датчик линейного перемещения самостоятельно?
Датчик имеет довольно сложное устройство, поэтому сделать его своими руками нельзя. Несмотря на это, люди, увлекающиеся радиоэлектроникой, самостоятельно создают датчики движения. Для этого они используют детали из старой техники. Такие приборы чаще всего используются как включатели/выключатели. Они не подходят для оснащения охранных систем. Ниже мы в подробностях опишем процесс создания оптоэлектронного датчика своими руками.
Еще до начала сборки надо подготовить все необходимые детали. В частности, не обойтись без:
- 5-вольтного аккумулятора от старого мобильника;
- Фотоэлемента или фоторезистора;
- Биполярного транзистора, имеющего переход p-n-p;
- Электромагнитного реле, рассчитанного на напряжение в 5 В.;
- Лазерной указки, являющейся источником узконаправленных лучей;
- Построечного потенциометра.
Далее действуйте следующим образом:
- Спаяйте катод фоторезистора и плюсовой проводник аккумулятора. Так вы получите массовый проводник;
- Выведите движок построечного потенциометра в среднее положение и присоедините его к аноду фоторезистора;
- У потенциометра остался один свободный контакт. Припаяйте его к минусовому проводнику БП, а контакт, идущий от его движка, – к транзисторной базе;
- У транзистора есть эмиттер, который следует подключить к общему плюсу;
- Выполните присоединение коллектора к реле;
- Контакт, оставшийся свободным у реле, припаяйте к минусовому проводу БП.
Прибор готов. Теперь возьмите лазерную указку и направьте ее на фоторезистор. Далее измените положение движка потенциометра. Эти действия требуются для того, чтобы реле сработало. У последнего имеются коммутационные контакты. Они предназначены для подключения источника сигнала, например, светодиодного индикатора или обычной лампочки. Теперь все должно полноценно работать. Не забывайте лишь о том, датчик срабатывает только в тех случаях, когда ловит световой луч. Проще говоря, надо помнить о работе основных элементов в режиме ожидания. Если изменить коммутацию контактов, то свет будет включаться после первого пересечения луча и выключаться при повторении данного действия.
В Ланфор-Инжиниринг можно купить любой из представленных датчиков
