Einleitung
Die Erkennung der Anwesenheit oder Abwesenheit eines Objekts aus der Ferne wird als „Annäherungserkennung“ bezeichnet. Magnetsensoren nehmen unter den Mitgliedern der Familie der Näherungssensoren einen besonderen Platz ein.
Sie sind bekannt für ihre überragende Erkennungsreichweite im Vergleich zu ihren Geschwistern. induktive Näherungssensoren.
Dieser Blog zielt darauf ab, den Überblick über zu diskutieren magnetische Näherungssensoren/Schalter und wie sie in Näherungssensoranwendungen verwendet werden können.
Was ist ein magnetischer Näherungsschalter?
Magnetische Näherungssensoren/-schalter sind berührungslose Sensoren zur Positionserkennung. Sie erkennen Objekte anhand ihrer magnetischen Eigenschaft. Mit anderen Worten, magnetische Näherungssensoren wurden speziell für die Arbeit mit Magneten entwickelt.
Wenn es darum geht, magnetische Objekte durch nicht magnetisierbare Materialien wie Kunststoff, Holz oder sogar Aluminium zu erkennen, sind magnetische Näherungssensoren äußerst nützlich.
Sie sind nicht nur in vielen Baugrößen-/Packungsvarianten erhältlich, sondern weisen auch eine hohe mechanische Stabilität bei extremen Schock-/Vibrationsbedingungen auf.
Funktionsprinzip des magnetischen Näherungsschalters
Bei magnetischen Näherungssensoren kommen verschiedene Technologien zum Einsatz:
- Variable Zurückhaltung
- Sensoren mit variabler Reluktanz bestehen aus einem Permanentmagneten und einer um einen Ferromagneten gewickelten Aufnehmerspule. Diese Sensoren benötigen keine externe Stromversorgung. Wenn ein Magnet den Sensor passiert, wird in der Spule eine Spannung induziert und gibt das analoge Signal aus. Es gibt "aktive" Varianten davon, die mit Strom versorgt werden und genauere Sensorinformationen liefern können, wie z Nullgeschwindigkeit.
- Reed-Schalter
- Reedschalter-basierte Magnetsensoren bestehen aus einem hermetisch verschlossenen Glaskolben. Der Glaskolben umschließt zwei magnetische „Reeds“. Wenn ein Magnet in der Nähe des Schalters platziert wird, kommen die beiden Reeds in Kontakt miteinander und schließen den Stromkreis.
- Hall-Effekt
- Hall-Effekt-Sensoren verwenden das gleichnamige Prinzip, um das von einem magnetischen Objekt erzeugte Magnetfeld zu messen. Es gibt zwei Arten von Hallsensoren, digitale und analoge. Digitale Sensoren geben ein logisches HIGH- oder LOW-Signal aus. Analoge Sensoren geben eine Spannung/einen Strom proportional zur Stärke des Magnetfelds aus.
- GMR (Giant Magnetoresistive Effect) Induktiv
- GMR-Sensoren bestehen aus a Weizensteinbrücke Schaltkreis. Zwei der Widerstände sind speziell entwickelt, um Interna zu haben, die verwenden ferromagnetisch und nicht ferromagnetisch Material. Dadurch ändert sich der Widerstand der Widerstände, wenn sie einem Magnetfeld ausgesetzt werden.
Die Wheatstone-Brückenschaltung erzeugt ein Spannungssignal proportional zum vorhandenen Magnetfeld. Diese Spannung wird durch eine Signalaufbereitungsstufe in einen Komparator geleitet.
Der Komparator vergleicht das Signal mit Schwellenwerten und schaltet die Ausgangsstufe um, um das Signal auszugeben.
Schaltplan des magnetischen Näherungssensors
Magnetsensoren können sehr nützlich sein, nicht nur bei industriellen Automatisierungsaufgaben, sondern auch bei allgemeinen Schaltaufgaben wie dem Ein- und Ausschalten eines wechselstrombetriebenen Geräts.
Die folgende Schaltung ist eine solche Anwendung, bei der ein magnetischer Reedschalter verwendet wird, um ein Relais zu steuern. Wenn Sie kurzzeitig einen Magneten auf den Reed-Schalter legen, schaltet das Relais ein/aus.
Die Schaltung hat drei Hauptblöcke, die Eingangsschaltung, die Zeitverzögerungsschaltung und das Flipflop. Wenn Sie einen Magneten in die Nähe des Reed-Schalters bringen, wird der Pin 2 des NE555-Timers mit Masse kurzgeschlossen.
Der NE555 ist konfiguriert in monostabil Modus. Wenn in dieser Konfiguration ein 0-V-Impuls an Pin 2 angelegt wird, geht Pin 3 für eine bestimmte Zeit auf HIGH und dann auf LOW (0 V). Die Zeitkonstante wird durch das aus R2 und C1 gebildete RC-Netzwerk definiert.
Der Ausgang des NE555 ist mit dem Clock-Pin (Pin 3) des CD4013 IC verbunden. Dies ist ein Flip-Flop-IC vom D-Typ, und er ist so konfiguriert, dass er sich im "Toggle-Modus" befindet.
Im Toggle-Modus wird jedes Mal, wenn ein Impuls an Pin 3 angelegt wird, der IC2-Ausgang von HIGH zu LOW oder von LOW zu HIGH übergehen.
Pin 1 von IC2 ist mit dem T1-Transistor verbunden, der das Relais RL1 ein- und ausschaltet. Da T1 ein NPN-Transistor ist, schaltet es das Relais ein, wenn von IC2 eine positive Spannung anliegt.
Das Relais besitzt eine Freilaufdiode D1, um eine Beschädigung des Transistors zu verhindern. Dadurch wird der induktive Rückschlag beim Abschalten des Relais unterdrückt.
So testen Sie einen magnetischen Näherungsschalter
Befolgen Sie für einen einfachen magnetischen Näherungsschalter wie einen Reed-Schalter die folgende Schaltung, um den Sensor zu testen.
Wenn der Sensor ordnungsgemäß funktioniert, wird die LED durch Platzieren eines Magneten neben dem Sensor eingeschaltet.
Wenn Sie ein Multimeter haben, stellen Sie es auf Durchgangsprüfung Modus oder Diodenmodus und verbinden Sie die beiden Leitungen mit den beiden Drähten des Sensors. Bringen Sie einen Magneten in die Nähe des Sensors und beobachten Sie die Anzeige des Multimeters.
Das Multimeter gibt einen Piepton ab oder zeigt einen sehr kleinen Wert nahe Null an, wenn der Sensor einwandfrei funktioniert.
Bei Sensoren mit integrierter Anzeige-LED besteht der erste Schritt darin, den Sensor über eine Spannungsquelle mit Strom zu versorgen. Die Spannung hängt vom Sensormodell ab und kann 5V bis 24VDC betragen.
Wenn der Sensor eingeschaltet ist, platzieren Sie einen Magneten vor dem Sensor. Leuchtet die LED am Sensor, kann der Sensor als fehlerfrei erkannt werden.
So schließen Sie einen magnetischen Näherungsschalter an
Für einen 3-Draht-Näherungssensor gibt es zwei Konfigurationen, NPN und PNP. PNP-Typ erfordert a sinkender Typ SPS, während NPN-Sensoren eine Beschaffungsart SPS. Die Abbildung unten von RealPars kennzeichnet den typischen, farblich gekennzeichneten Anschlussplan für beide Sensortypen.
2-Leiter-DC-Näherungssensoren sind relativ einfacher zu verdrahten. Wenn die SPS ein Sink-Typ ist, sollte ein 2-Draht-PNP-Sensor ausgewählt werden. Wenn es sich bei der SPS um einen stromliefernden Typ handelt, muss der Sensor ein NPN-Ausgangstyp sein.
Verbinden Sie bei einem PNP-Sensor das braune Kabel mit +24V und das schwarze Kabel mit dem SPS-Eingang.
Verbinden Sie bei einem NPN-Sensor das braune Kabel mit dem SPS-Eingang und das schwarze Kabel mit 0 V (gemeinsam).
Reichweite des magnetischen Näherungssensors
Im Allgemeinen hängt die Reichweite von magnetischen Näherungssensoren von der Stärke des Magnetfelds ab. Der typische Schaltabstand für einen magnetischen Näherungssensor liegt im Bereich von 0-80 mm und kann bei einem sehr starken Magneten etwas höher sein.
Zusammenfassung
Magnetische Näherungssensoren sind in verschiedenen Technologien erhältlich.
In diesem Artikel sind wir vom einfachen Reed-Schalter bis hin zu den komplexesten induktiven GMR-Sensoren gegangen und haben das Funktionsprinzip dahinter diskutiert, wie man sie in realen Anwendungen testet und verwendet.
Informieren Sie sich immer über die Optionen, bevor Sie einen bestimmten Sensor auswählen. Dadurch wird die optimale Leistung Ihres Systems sichergestellt.
