Yakınlık Anahtarları
Yakınlık anahtarları veya sensörler, çevrelerindeki bir nesnenin varlığını algılayabilen temassız anahtarlardır. Bu sensörler, lineer bir aktüatöre bir nesne sensörün önünde konumlandığında veya bir nesne alındığında hareket etmesini veya durmasını söylemek için kullanılabilir. Ayrıca, en yakın nesnenin kendilerine ne kadar uzakta olduğunu belirlemek için de kullanılabilirler ve lineer aktüatörü kontrol etmek için geri bildirim sağlamak için kullanılabilirler. Genellikle, SUV'larda temassız el kurutma makinesi ve eller serbest elektrikli bagaj kapıları gibi eller serbest veya temassız cihazlarla kullanılan yakınlık sensörlerini göreceksiniz, ancak aynı zamanda çok çeşitli endüstriyel uygulamalarda da kullanılmaktadır. Ile kullanmak için lineer aktüatörleryakınlık sensörleri, temassız kontrol ve nesne algılama geri bildirimi gibi çeşitli durumlarda kullanılabilir.
Yakınlık sensörleri genellikle elektromanyetik alan, ışık veya ses [1] kullanarak bir nesnenin varlığını algılar. Doğrusal aktüatörünüzün bir nesnenin mevcut olup olmadığını saptadığı yöntem, yakınlık sensörünün türüne bağlı olacaktır. Dört yaygın yakınlık sensörü türü vardır:
- Endüktif: Demir içeren malzemeleri tespit etmek için manyetik alan kullanır
- Kapasitif: Bir nesneyi algılamak için kapasitanstaki değişiklikleri kullanır
- Fotoelektrik: Bir nesnenin mevcut olup olmadığını algılamak için ışık kullanır
- Ultrasonik: Bir nesnenin mevcut olup olmadığını algılamak için ses kullanır
Tip seçiminiz, uygulamanıza ve hangi materyali tespit etmek istediğinize bağlı olacaktır [1]. Algılama aralığı, yanıt süresi, anahtarlama frekansı, çalışma sıcaklığı ve çıkış sinyalini içeren doğru yakınlık sensörünü seçerken göz önünde bulundurmanız gereken bir dizi başka özelliğe de sahip olacaksınız. Doğru yakınlık sensörünü seçmek için uygulama ihtiyaçlarınızı, sensör tipini, yukarıdaki spesifikasyonları göz önünde bulundurmanız ve ek bilgi için sensörün veri sayfasına başvurmanız gerekir.
Yakınlık Sensörleri ve Hareket Dedektörleri Arasındaki Fark Nedir?
Yakınlık sensörleri, hareketten ziyade bir nesnenin yakınlığını algıladıklarından hareket dedektörü değildir. Hareket DedektörleriAdından da anlaşılacağı gibi, bir nesnenin veya kişinin yakınlığından çok hareketi hissedin. İşlevsel olarak, bir yakınlık sensörü, nesnenin hareket edip etmediğini size bir nesnenin sensöre ne kadar yakın olduğunu söyleyebilecektir. Hareket dedektörleri, bir nesnenin ne kadar yakın olduğuna bakılmaksızın yalnızca hareket olduğunda tetiklenir.
Temassız Kontrol
Temassız kontrol için, yakınlık sensörünü basit bir düğme gibi kullanacaksınız. Bunu yapmak için, daha kısa algılama aralığına sahip bir yakınlık sensörü seçmeniz gerekir, böylece yanlışlıkla anahtarı tetiklemesiniz ve elinizi, ayağınızı veya algılamaya çalıştığınız her şeyi algılayacak bir sensör. Bunun için iyi bir seçenek, kısa algılama aralığına sahip oldukları ve geniş bir malzeme yelpazesini algılayabildikleri için kapasitif bir yakınlık sensörüdür, ancak ultrasonik ve bazı fotoelektrik yakınlık sensörleri de daha kısa algılama aralığına sahip oldukları sürece çalışacaktır [1]. Yakınlık sensörünü bir mikro denetleyiciye bağlamanız gerekecek. Arduino, sensörün çıkışını okumak için. Yakınlık sensörünüzü mikro denetleyicinize nasıl bağlayacağınız, sensör seçiminize bağlı olacaktır, ancak çoğu durumda, mikro denetleyiciniz dijital olarak dönüştürülmüş bir analog değer alacak veya bir analog sinyali dijital bir değere dönüştürmesi gerekecektir.
Yakınlık sensörü, bu uygulamada yalnızca tek bir düğme gibi hareket edecek ve bu da doğrusal aktüatör üzerindeki kontrolümüzü sınırlayacaktır. Mikrodenetleyicimizi kullanarak, sensör tetiklendiğinde uzatma ve geri çekme arasında geçiş yapmak için kod yazabiliriz ve aktüatörü tamamen uzatılmış veya geri çekilmiş konuma ulaştığında durdurmak için doğrusal aktüatörün dahili limit anahtarlarını kullanarak. Tamamen uzatmak veya geri çekmek yerine diğer pozisyonları kullanmamıza izin verecek dahili geribildirim veya harici limit anahtarlarından da yararlanabiliriz, ancak yine de iki pozisyonla sınırlı kalacağız. Bunu mikro denetleyicimizin ürün yazılımında yapmak için, yakınlık sensörü her tetiklendiğinde bir bayrak değişkenini değiştirmemiz gerekecek. Aşağıdaki kod örneği, hangi yöne gidileceğini belirlemek için bayrak sensorFlag'i kullanan bir Arduino IDE kodunun ana döngüsünü gösterir. doğrusal aktüatörü sürmektarafından yönlendirilen motor sürücüsü.
Bu bayrağı değiştirmek için yakınlık sensörünün değerini okumamız gerekir. Sensörün ne zaman tetikleneceğini bilmediğimizden, ya kodumuzun ana döngüsündeki sensörü sürekli olarak okumamız gerekecek ya da sensörü periyodik olarak okumak için dahili zamanlayıcı kesintilerini kullanabiliriz. Sonuncusu, özellikle mikrodenetleyicinizi paralel görevleri gerçekleştirmek için kullanmak istiyorsanız, sensörünüzün her zaman kesin zaman dilimi boyunca okunmasını sağladığından, en iyi uygulama olarak kabul edilir. Aşağıdaki kod örneği, bir Arduino kullanarak, her saniye tetiklenen dahili bir zamanlayıcı kesintisinin nasıl kurulacağını gösterir. Arduino için bu, harici kesintilerden biraz daha karmaşıktır ve bazılarını yapmanız gerekebilir. ek okuma uygulamanız için kesintinizi nasıl ayarlayacağınızı öğrenmek için.
Yukarıdaki kodda yer alan SİNGAL İşlevi, kesme her tetiklendiğinde çalışan, yakınlık sensöründen değeri her saniye güncelleyen zamanlayıcı kesmesi için kesme servis rutinidir. Sensörden okunan değer eşik değerimizden küçükse, sensörleri "basılı" olarak kabul eder ve sensör Bayrağı'nı değiştiririz. Bu eşik değerini önceden sensörünüzü test ederek belirlemeniz ve "basılmış" olarak kabul etmek istediğiniz bir çıkış değeri belirlemeniz gerekecektir. SensorFlag'in geçişini sensöre "basılıyken" yalnızca bir kez sınırlamak için, sensör değeri eşik değerinden daha küçük olmayana kadar sıfırlanmayan başka bir işaret vardır.
Engel Algılama
Yakınlık sensörleri, önlerindeki en yakın nesnenin ne kadar yakın olduğunu ölçmek için de kullanılabilir. Bu, aşağıdaki videoda olduğu gibi, aktüatörün önündeki engelleri tespit etmek ve bir nesneye çok yaklaşırsa aktüatörü durdurmak için kontrol cihazına geri bildirim göndermek için doğrusal aktüatörlü uygulamalarda özellikle yararlı olabilir. Bir yakınlık sensörünü benzer şekilde kullanmak için, daha geniş bir algılama aralığına sahip ve çeşitli malzeme türlerini algılayabilen bir yakınlık sensörü seçmek isteyeceksiniz. Ultrasonik sensörler, geniş bir algılama alanına sahip olabildikleri için bunun için iyi bir seçimdir, ancak sensörün kör noktalarına dikkat etmeniz gerekir.
Bu uygulama için yakınlık sensörünün kurulumu, temassız kontrole oldukça benzer. Yine de bir mikrodenetleyici kullanarak sensörün çıkışını okumanız gerekecek ve sensörden değerleri periyodik olarak okumak için dahili bir zamanlayıcı kesintisini tekrar kullanmak isteyeceksiniz. Bununla birlikte, sensör şimdi önündeki engelleri algılamak için aktüatörün önüne yerleştirilecektir. Sensörden gelen çıktı, sensörün önündeki en yakın nesnenin mesafesiyle ilişkili olacaktır, bu da minimum güvenli mesafeye dayalı bir eşik değeri belirleyebileceğimiz anlamına gelir. Bu eşik değeri, seçilen sensöre göre değişecektir. Aşağıdaki kod örneğinde, kesinti servis rutini olan SİNYAL işlevi, her milisaniyede bir önceden oluşturulur ve sensörümüzün çıkışını ölçer ve bunu eşik değerimizle karşılaştırır. Ölçülen değer eşik değerinden küçükse, bayrak sensorFlag 1'e ayarlanır ve lineer aktüatörü durdurmak için ana döngüde kullanılır. Ölçülen değer eşik değerinden daha küçük olsa da, kod, ölçüm değeri eşik değerinden daha büyük olana ve bayrak 0'a sıfırlanana kadar aktüatörün daha fazla uzatılmasına izin vermeyecektir. Kod yine de doğrusal aktüatörün geri çekilmesi hala güvenli olduğundan sensorFlag 1'e ayarlıyken geri çekilecek.
Referanslar
[1] Kinney, T. A. (2001, Eylül) Karşılaştırılan Yakınlık Sensörleri: Endüktif, Kapasitif, Fotoelektrik ve Ultrasonik Alınan: https://www.machinedesign.com/automation-iiot/sensors/article/21831577/proximity-sensors-compared-inductive-capacitive-photoelectric-and-ultrasonic
Sensör Görüntüleri: Digikey.com