Giới thiệu
Việc phát hiện sự hiện diện hoặc vắng mặt của một đối tượng từ khoảng cách xa được gọi là 'cảm biến tiệm cận'. Cảm biến từ tính có một vị trí đặc biệt trong số các thành viên của họ cảm biến tiệm cận.
Chúng được biết đến với phạm vi phát hiện tối cao khi so sánh với anh chị em của chúng, cảm biến tiệm cận cảm ứng.
Blog này nhằm mục đích thảo luận tổng quan về cảm biến tiệm cận từ tính/ công tắc và cách chúng có thể được sử dụng trong các ứng dụng cảm biến khoảng cách.
Công tắc Tiệm cận Từ tính là gì?
Cảm biến tiệm cận / công tắc từ là cảm biến phát hiện vị trí không tiếp xúc. Họ phát hiện các đối tượng bằng cách sử dụng đặc tính từ tính của chúng. Nói cách khác, cảm biến tiệm cận từ tính được thiết kế đặc biệt để hoạt động với nam châm.
Khi cần phát hiện các đối tượng từ tính thông qua các vật liệu không nhiễm từ như nhựa, gỗ, hoặc thậm chí là nhôm, cảm biến tiệm cận từ tính trở nên cực kỳ hữu ích.
Chúng không chỉ có sẵn với nhiều biến thể kích thước / gói mà còn có độ ổn định cơ học cao trong điều kiện sốc / rung động khắc nghiệt.
Nguyên tắc làm việc của công tắc tiệm cận từ tính
Có nhiều công nghệ khác nhau được sử dụng trong cảm biến tiệm cận từ tính:
- Điện trở biến đổi
- Cảm biến điện trở biến đổi được chế tạo bằng cách sử dụng nam châm vĩnh cửu và cuộn dây nhận quấn quanh một nam châm. Các cảm biến này không cần nguồn điện bên ngoài. Khi một nam châm đi ngang qua cảm biến, một điện áp được tạo ra trong cuộn dây và xuất ra tín hiệu tương tự. Có các biến thể 'đang hoạt động' của chúng được cung cấp năng lượng có thể cung cấp thông tin cảm biến chính xác hơn, chẳng hạn như tốc độ không.
- Công tắc sậy
- Cảm biến từ tính dựa trên công tắc sậy bao gồm một bóng đèn thủy tinh kín. Bóng đèn thủy tinh bao quanh hai 'sậy' có từ tính. Khi một nam châm được đặt gần công tắc, hai cây lau tiếp xúc với nhau, hoàn thành mạch điện.
- hiệu ứng phòng
- Cảm biến hiệu ứng Hall sử dụng nguyên lý cùng tên để đo từ trường được tạo ra bởi một đối tượng từ tính. Có hai loại cảm biến Hall, kỹ thuật số và analog. Cảm biến kỹ thuật số xuất ra tín hiệu logic CAO hoặc THẤP. Cảm biến tương tự tạo ra điện áp / dòng điện tỷ lệ với cường độ của từ trường.
- GMR (Hiệu ứng điện trở từ trường khổng lồ)
- Cảm biến GMR bao gồm một cầu đá mì mạch điện. Hai trong số các điện trở được thiết kế đặc biệt để có bên trong sử dụng sắt từ và không sắt từ vật liệu. Điều này làm cho điện trở của biến trở thay đổi khi tiếp xúc với từ trường.
Mạch cầu mì thạch tạo ra một tín hiệu điện áp tỷ lệ với từ trường hiện tại. Điện áp này được đưa qua một giai đoạn điều hòa tín hiệu vào một bộ so sánh.
Bộ so sánh so sánh tín hiệu với các ngưỡng và chuyển giai đoạn đầu ra để xuất tín hiệu.
Sơ đồ mạch cảm biến tiệm cận từ tính
Cảm biến từ có thể rất hữu ích, không chỉ trong các nhiệm vụ tự động hóa công nghiệp mà còn trong các nhiệm vụ chuyển đổi mục đích chung như bật / tắt thiết bị sử dụng điện AC.
Mạch sau đây là một ứng dụng trong đó công tắc sậy từ được sử dụng để điều khiển rơ le. Đặt một nam châm ngay vào công tắc sậy để bật / tắt rơ le.
Mạch có ba khối chính là mạch đầu vào, mạch trễ thời gian và mạch lật. Đưa một nam châm lại gần công tắc sậy sẽ làm ngắn chân 2 của bộ đếm thời gian NE555 xuống đất.
NE555 được cấu hình trong chắc chắn chế độ. Trong cấu hình này, khi một xung 0V được áp dụng cho chân 2, chân 3 sẽ ở mức CAO trong một khoảng thời gian nhất định và ở mức THẤP (0V). Hằng số thời gian được xác định bởi mạng RC tạo bởi R2 và C1.
Đầu ra của NE555 được kết nối với chân đồng hồ (chân 3) của IC CD4013. Đây là một IC flip-flop loại D và nó được cấu hình để ở 'chế độ bật tắt'.
Trong chế độ bật tắt, xung mọi lúc được áp dụng cho chân 3, đầu ra IC2 chuyển tiếp từ CAO sang THẤP hoặc THẤP đến CAO.
Chân 1 của IC2 được kết nối với bóng bán dẫn T1, bật / tắt rơle RL1. Vì T1 là một bóng bán dẫn NPN, nó bật rơle khi có điện áp dương từ IC2.
Rơle có một diode tự do D1 để tránh làm hỏng bóng bán dẫn. Điều này ngăn chặn hiện tượng giật ngược cảm ứng khi rơle tắt.
Cách kiểm tra công tắc tiệm cận từ tính
Đối với một công tắc tiệm cận từ tính đơn giản như công tắc cây sậy, hãy làm theo mạch bên dưới để kiểm tra cảm biến.
Nếu cảm biến hoạt động bình thường, đặt một nam châm bên cạnh cảm biến sẽ bật đèn LED.
Nếu bạn có đồng hồ vạn năng, hãy đặt nó thành kiểm tra tính liên tục chế độ hoặc chế độ diode và nối hai dây dẫn với hai dây của cảm biến. Đưa một nam châm lại gần cảm biến và quan sát số đọc của đồng hồ vạn năng.
Đồng hồ vạn năng sẽ phát ra tiếng bíp hoặc hiển thị một giá trị rất nhỏ gần bằng XNUMX nếu cảm biến hoạt động tốt.
Đối với các cảm biến có đèn LED báo tích hợp, bước đầu tiên là cấp nguồn cho cảm biến bằng nguồn điện áp. Điện áp phụ thuộc vào kiểu cảm biến và có thể là 5V đến 24VDC.
Khi cảm biến được bật nguồn, hãy đặt một nam châm phía trước cảm biến. Nếu đèn LED trên cảm biến sáng lên, cảm biến có thể được xác định là không có lỗi.
Cách kết nối công tắc Tiệm cận Từ tính
Đối với cảm biến tiệm cận 3 dây, có hai cấu hình, NPN và PNP. Loại PNP yêu cầu một kiểu chìm PLC trong khi cảm biến loại NPN cần một loại tìm nguồn cung ứng PLC. Hình bên dưới từ RealPars cho biết sơ đồ đi dây điển hình, được mã hóa theo màu cho cả hai loại cảm biến.
Cảm biến tiệm cận DC 2 dây tương đối dễ đấu dây hơn. Nếu PLC là loại chìm, nên chọn cảm biến PNP 2 dây. Nếu PLC là loại nguồn, cảm biến phải là loại đầu ra NPN.
Đối với cảm biến PNP, kết nối dây màu nâu với + 24V và dây màu đen với đầu vào PLC.
Đối với cảm biến loại NPN, kết nối dây màu nâu với đầu vào PLC và dây màu đen với 0V (chung).
Dải cảm biến tiệm cận từ tính
Nói chung, phạm vi của cảm biến tiệm cận từ tính phụ thuộc vào cường độ của từ trường. Khoảng cách phát hiện điển hình cho cảm biến tiệm cận từ tính nằm trong phạm vi 0-80mm và có thể cao hơn một chút nếu nam châm là loại rất mạnh.
Kết luận
Cảm biến tiệm cận từ tính có sẵn trong các công nghệ khác nhau.
Trong bài viết này, chúng tôi đã giới thiệu cho các bạn công tắc chuyển đổi từ cây sậy đơn giản sang các cảm biến cảm ứng GMR phức tạp nhất và thảo luận về nguyên lý hoạt động đằng sau chúng, cách kiểm tra và sử dụng chúng trong các ứng dụng trong thế giới thực.
Đảm bảo luôn nghiên cứu các tùy chọn trước khi chọn một cảm biến cụ thể. Điều này sẽ đảm bảo hiệu suất tối ưu của hệ thống của bạn.
