Introduction
La détection de la présence ou de l'absence d'un objet à distance est appelée « détection de proximité ». Les capteurs magnétiques occupent une place particulière parmi les membres de la famille des capteurs de proximité.
Ils sont connus pour leur plage de détection suprême par rapport à leur frère, capteurs de proximité inductifs.
Ce blog a pour but de discuter de la vue d'ensemble de capteurs de proximité magnétiques/commutateurs et comment ils peuvent être utilisés dans les applications de détection de proximité.
Qu'est-ce qu'un détecteur de proximité magnétique ?
Les capteurs/interrupteurs de proximité magnétiques sont des capteurs de détection de position sans contact. Ils détectent les objets en utilisant la propriété magnétique eux. En d'autres termes, les capteurs de proximité magnétiques sont spécifiquement conçus pour fonctionner avec des aimants.
Lorsqu'il s'agit de détecter des objets magnétiques à travers des matériaux non magnétisables tels que le plastique, le bois ou même l'aluminium, les capteurs de proximité magnétiques deviennent extrêmement utiles.
Ils sont non seulement disponibles dans de nombreuses variantes de taille/paquet, mais présentent également une stabilité mécanique élevée dans des conditions de choc/vibration extrêmes.
Principe de fonctionnement du détecteur de proximité magnétique
Il existe différentes technologies utilisées dans les capteurs de proximité magnétiques :
- Réticence variable
- Les capteurs à réluctance variable sont construits à l'aide d'un aimant permanent et d'une bobine de détection enroulée autour d'un ferromagnétique. Ces capteurs ne nécessitent pas d'alimentation externe. Lorsqu'un aimant passe devant le capteur, une tension est induite dans la bobine et délivre le signal analogique. Il existe des variantes « actives » qui sont alimentées et peuvent fournir des informations de détection plus précises telles que vitesse nulle.
- Interrupteurs à lames
- Les capteurs magnétiques à interrupteur Reed se composent d'une ampoule en verre hermétiquement scellée. L'ampoule en verre renferme deux « anches » qui sont magnétiques. Lorsqu'un aimant est placé près de l'interrupteur, les deux lames entrent en contact l'une avec l'autre, complétant le circuit.
- effet Hall
- Les capteurs à effet Hall utilisent le principe du même nom pour mesurer le champ magnétique généré par un objet magnétique. Il existe deux types de capteurs à effet Hall, numérique et analogique. Les capteurs numériques émettent un signal logique HAUT ou BAS. Les capteurs analogiques émettent une tension/un courant proportionnel à la force du champ magnétique.
- GMR (Effet Magnéto-Résistif Géant) Inductif
- Les capteurs GMR se composent d'un pont de Wheatstone circuit. Deux des résistances sont spécialement conçues pour avoir des composants internes qui utilisent ferromagnétique ainsi que le non ferromagnétique Matériel. Cela fait changer la résistance des résistances lorsqu'elles sont exposées à un champ magnétique.
Le circuit en pont de Wheatstone produit un signal de tension proportionnel au champ magnétique présent. Cette tension est passée à travers un étage de conditionnement de signal dans un comparateur.
Le comparateur compare le signal avec des seuils et commute l'étage de sortie pour sortir le signal.
Schéma du circuit du capteur de proximité magnétique
Les capteurs magnétiques peuvent être très utiles, non seulement dans les tâches d'automatisation industrielle, mais également dans les tâches de commutation à usage général telles que la mise sous/hors tension d'un appareil alimenté en courant alternatif.
Le circuit suivant est une telle application où un interrupteur magnétique à lames est utilisé pour contrôler un relais. Placer momentanément un aimant sur le commutateur à lames permet d'activer/désactiver le relais.
Le circuit comporte trois blocs principaux, le circuit d'entrée, le circuit de temporisation et la bascule. Apporter un aimant près de l'interrupteur à lames court-circuite la broche 2 de la minuterie NE555 à la terre.
Le NE555 est configuré en monostable mode. Dans cette configuration, lorsqu'une impulsion de 0 V est appliquée à la broche 2, la broche 3 passe à HAUT pendant un certain temps et passe à BAS (0 V). La constante de temps est définie par le réseau RC formé par R2 et C1.
La sortie du NE555 est connectée à la broche d'horloge (broche 3) du CI CD4013. Il s'agit d'un circuit intégré à bascule de type D, et il est configuré pour être en « mode bascule ».
En mode bascule, chaque fois qu'une impulsion est appliquée à la broche 3, la sortie IC2 passe de HAUT à BAS ou de BAS à HAUT.
La broche 1 de IC2 est connectée au transistor T1, qui active/désactive le relais RL1. Étant donné que T1 est un transistor NPN, il active le relais lorsqu'une tension positive est fournie par IC2.
Le relais a une diode de roue libre D1 pour éviter d'endommager le transistor. Cela supprime le rebond inductif lorsque le relais s'éteint.
Comment tester un détecteur de proximité magnétique
Pour un simple interrupteur de proximité magnétique comme un interrupteur à lames, suivez le circuit ci-dessous pour tester le capteur.
Si le capteur fonctionne correctement, placer un aimant à côté du capteur allumera la LED.
Si vous avez un multimètre, réglez-le sur Test de continuité mode ou mode diode et connectez les deux fils aux deux fils du capteur. Approchez un aimant du capteur et observez la lecture du multimètre.
Le multimètre émettra un bip ou affichera une très petite valeur proche de zéro si le capteur fonctionne correctement.
Pour les capteurs dotés d'un indicateur LED intégré, la première étape consiste à mettre le capteur sous tension à l'aide d'une source de tension. La tension dépend du modèle de capteur et peut être de 5V à 24VDC.
Lorsque le capteur est sous tension, placez un aimant devant le capteur. Si la LED sur le capteur s'allume, le capteur peut être considéré comme étant sans défaut.
Comment connecter un interrupteur de proximité magnétique
Pour un capteur de proximité à 3 fils, il existe deux configurations, NPN et PNP. Le type PNP nécessite un type de naufrage PLC tandis que les capteurs de type NPN ont besoin d'un type d'approvisionnement API. La figure ci-dessous de RealPars indique le schéma de câblage typique à code couleur pour les deux types de capteurs.
Les capteurs de proximité CC à 2 fils sont relativement plus faciles à câbler. Si l'API est de type plongeant, un capteur PNP à 2 fils doit être sélectionné. Si l'API est de type source, le capteur doit être de type sortie NPN.
Pour un capteur PNP, connectez le fil marron au +24V et le fil noir à l'entrée de l'API.
Pour un capteur de type NPN, connectez le fil marron à l'entrée de l'automate et le fil noir au 0V (commun).
Gamme de capteur de proximité magnétique
En général, la portée des capteurs de proximité magnétiques dépend de la force du champ magnétique. La distance de détection typique pour un capteur de proximité magnétique se situe dans la plage de 0 à 80 mm et peut être légèrement plus élevée si l'aimant est très puissant.
Conclusion
Les capteurs de proximité magnétiques sont disponibles dans différentes technologies.
Dans cet article, nous avons passé en revue le simple commutateur Reed aux capteurs inductifs GMR les plus complexes et discuté du principe fonctionnel qui les sous-tend, de la façon de les tester et de les utiliser dans des applications réelles.
Assurez-vous de toujours rechercher les options avant de sélectionner un capteur particulier. Cela garantira les performances optimales de votre système.
