Кто придумал датчик приближения

Датчик приближения

Датчик приближения

Датчик приближения — датчик, способный определять присутствие объектов в непосредственной близости без физического контакта. Датчик приближения часто создает электромагнитное или электростатическое поле, или электромагнитное излучение (например инфракрасное), и следит за изменениями поля или отраженного сигнала. Обнаруживаемый объект часто называют целью (англ. target ). Тип выбираемого датчика зависит от вида цели. Например, емкостной или фотоэлектрический датчик может быть использован для целей из пластика; индуктивный датчик приближения детектирует металлические объекты.

Максимальная дистанция на которой датчик способен детектировать называется номинальный диапазоном. Некоторые виды датчиков имеют изменяемый диапазон или способны сообщать измеренную дальность до объекта.

Вследствие отсутствия механических частей и физического контакта между датчиком и объектом обнаружения, такие датчики имеют высокую надежность и долгий срок эксплуатации.

IEC 60947-5-2 определяет технические детали датчиков приближения.

Датчик приближения с очень короткой дистанцией обнаружения часто используется в качестве бесконтактных выключателей.

Виды датчиков

• Индуктивные
• Емкостные
• Вихревых токов
• Магнитный
• Фотоэлемент (отражение)
• Лазерный дальномер
• Гидролокатор (обычно активный или пассивный)
• Радар
• Пассивный тепловой (инфракрасного диапазона)
• Пассивный оптический (такой как прибор с зарядовой связью)
• Отражения ионизирующего излучения

Применение

• Парковочный радар
• Система предупреждения близости земли для безопасности авиации
• Детектор конца страницы при печати
• Противовоздушная артиллерия
• Мобильные телефоны

Ссылки

Wikimedia Foundation . 2010 .

Полезное

Смотреть что такое «Датчик приближения» в других словарях:

Ёмкостный датчик — Ёмкостный датчик преобразователь параметрического типа, в котором изменение измеряемой величины преобразуется в изменение ёмкости конденсатора.[1] Специальная схема преобразует изменение ёмкости в пороговый сигнал датчика (например сухой… … Википедия

Samsung Galaxy Tab 7.7 — Разработчик … Википедия

Nokia 701 — Производитель Nokia Поддерживаемые сети GSM, EGPRS, WCDMA, HSDPA, A GPS Предшественник Nokia C7 Формфактор моноблок Размеры 117,2 x 56,8 x 11 мм Вес 131 г … Википедия

Samsung Galaxy S III — Samsung Galaxy S III … Википедия

Nokia 603 — Производитель Nokia Серия Nokia 100s Поддерживаемые сети HSDPA (3.5G) 850 / 900 / 1700 / 1900 / 2100, GSM / GPRS / EDGE GSM 850, GSM 900, GSM 1800, GSM 1900 Начальная цена 300 € Предшественник No … Википедия

Sony Ericsson Vivaz — Стиль этой статьи неэнциклопедичен или нарушает нормы русского языка. Статью следует исправить согласно стилистическим правилам Википедии … Википедия

Nokia C7-00 — Производитель Nokia Серия Cseries … Википедия

iPhone 3G — IPhone 3G … Википедия

Samsung Galaxy Ace — Samsung Galaxy Ace … Википедия

Fujitsu Toshiba IS12T — Смартфон Fujitsu Toshiba IS12T в жёлтом исполнении Производитель Fujitsu Toshiba … Википедия

Источник

Как Xiaomi устранила возможную проблему с датчиком приближения в Xiaomi 11T: в смартфоне его просто нет

Серия Xiaomi 11T оснащена виртуальным интеллектуальным датчиком

Xiaomi представила созданный в партнёрстве с Elliptic Labs виртуальный датчик AI Virtual Proximity Sensor Inner Beauty, который использован в новой серии смартфонов Xiaomi 11T.

Датчик, по сути, использует платформу AI Virtual Smart Sensor Platform, которая помогает использовать только программные сенсорные решения, заменяющие либо дополняющие существующие аппаратные датчики. Он позволяет отказаться от аппаратного датчика приближения, снизив затраты.

Xiaomi сотрудничала с Elliptic Labs с 2016 года. Ранее появилась информация, указывающая на прекращение сотрудничества Xiaomi с Elliptic Labs в свете множества жалоб на проблемы с датчиком приближения на новых устройствах Xiaomi и Poco.

Однако компания — разработчик программного обеспечения на основе искусственного интеллекта теперь пояснила, что Xiaomi продолжает использовать решения компании в большом количестве смартфонов, при этом партнёрство, вероятно, продолжится и дальше.

Напомним, в некоторых смартфонах Xiaomi датчик приближения работает некорректно, при этом проблема за год так и не была устранена в Xiaomi Mi 10T и Mi 10T Pro. Как будет работать эта функция в Xiaomi 11T в виртуальном формате, покажет время.

Платформа AI Virtual Smart Sensor Platform позволяет производителям вводить новые функции без использования аппаратных датчиков, снижая затраты и устраняя риски, связанные с поставками. Мы уверены, что наша платформа виртуальных интеллектуальных датчиков AI продолжит обеспечивать экономию, производительность и ценность, которые необходимы инновационным партнёрам, таким как Xiaomi, для продолжения такого роста.

Источник

Датчики приближения Autonics: индуктивные и емкостные

Бесконтактные датчики приближения можно встретить в медицинских приборах, в составе автоматизированных промышленных линий, в бытовой технике. Один из ведущих мировых производителей продукции для автоматизации, компания Autonics, предлагает бесконтактные датчики приближения серий PRDCM (индуктивные) и CR (емкостные).

Что общего между индуктосином фрезерного станка, сенсорным экраном смартфона, датчиком закрытия двери автомобиля и светильником с автоматическим включением? Ответ – во всех приведенных приложениях используются датчики приближения.

Датчики приближения – элементы, позволяющие обнаруживать присутствие, приближение или удаление различных объектов. Это достаточно широкий класс устройств (рисунок 1).

Рис. 1. Виды датчиков приближения

По типу взаимодействия с объектом датчики приближения делятся на контактные и бесконтактные.

Яркими примерами контактных датчиков являются концевые выключатели (например, датчики закрытия дверей в автомобилях).

Контактные датчики могут выполнять не только функцию включения и выключения, но и определять положение объекта, например, резистивные датчики уровня топлива. Для них выходным является аналоговый сигнал – значение сопротивления, пропорциональное уровню жидкости.

Достоинствами контактных датчиков является простота устройства и использования. Среди их недостатков можно отметить наличие механических подвижных частей и невозможность, в большинстве случаев, создать высокий уровень пыле- и влагозащищенности, что приводит к сокращению срока службы. Гораздо более длительный ресурс и максимальную защиту от негативного воздействия внешней среды имеют бесконтактные датчики.

Бесконтактные датчики делятся на две группы: датчики положения и выключатели. Основная функция бесконтактных выключателей состоит в релейном переключении состояния выхода при обнаружении объекта. В датчиках положения на выходе формируется сигнал, зависящий от расстояния до объекта.

Каждая из групп содержит сенсоры с различными технологиями обнаружения: индуктивные, емкостные и фотоэлектрические.

Рассмотрим бесконтактные индуктивные и емкостные выключатели производства компании Autonics.

Устройство и принцип действия индуктивных и емкостных датчиков приближения

Емкостные и индуктивные датчики способны обнаруживать присутствие объекта без непосредственного контакта с ним. При этом индуктивные выключатели чувствительны только к металлическим предметам, а емкостные способны детектировать любые предметы, диэлектрическая проницаемость которых отлична от воздуха (например, воду, дерево, металл, пластик и так далее). Рассмотрим принцип работы каждого датчика отдельно.

Основным элементом индуктивного датчика является катушка индуктивности (рисунок 2). Она подключена к генератору. Переменное электрическое напряжение на ее выводах вызывает переменное магнитное поле. Линии поля будут перпендикулярны направлению тока в витках катушки.

Рис. 2. Принцип работы индуктивного датчика приближения

При отсутствии вблизи катушки металлических объектов линии магнитного поля замыкаются по воздуху. А амплитуда электрических колебаний будет максимальной.

Если же к катушке приближать металлический объект, то все большая часть силовых линий начнет замыкаться через него. Индуктивность катушки начнет увеличиваться. Этот процесс схож с процессом введения сердечника. При этом рост индуктивности приведет к уменьшению амплитуды и/или частоты колебаний.

Если такую систему снабдить детектором, то по изменению амплитуды сигнала можно судить о наличии металлического объекта, его приближении или удалении.

В основе работы емкостного датчика, как следует из названия, положено использование емкостных связей. Сам датчик, по сути, представляет собой одну из обкладок пространственного конденсатора. Второй обкладкой является земля. В качестве диэлектрика выступает преимущественно воздух. Так как диэлектрическая проницаемость воздуха мала (ε = 1), то емкость такого конденсатора невелика. Если же к датчику начинает приближаться некоторый объект с более высоким значением ε, то суммарная емкость начнет увеличиваться (рисунок 3).

Рис. 3. Принцип работы емкостного датчика приближения

Таким образом, по величине емкости можно судить о наличии объекта, его приближении или удалении. При этом материал объекта может быть практически любым, важным является только значение его диэлектрической проницаемости.

Как правило, для измерения используются схемы с преобразованием емкости в частоту или амплитуду колебаний, которые измеряются с помощью детектора. В итоге, как и в случае с индуктивным датчиком, необходимо наличие двух обязательных элементов: генератора и детектора (рисунок 4).

Рис. 4. Структурные схемы датчиков приближения

Емкостные и индуктивные выключатели имеют выходной сигнал релейного типа – «включен» или «выключен» (рисунок 5). По этой причине схема датчиков имеет переключательный элемент – триггер, который для предотвращения ложных срабатываний снабжен гистерезисом.

Рис. 5. Формирование выходных сигналов выключателей

Основные характеристики и особенности датчиков приближения

Зона чувствительности или активная зона (Sensing Distance), мм. Как было показано выше, диапазон действия датчиков приближения ограничен. Значительное изменение измеряемой емкости и индуктивности наблюдается вблизи чувствительного элемента сенсора (рисунки 2, 3).

Сенсор начинает «чувствовать» объект только на достаточно близких расстояниях, сравнимых с размерами самого датчика. Эта зона чувствительности называется активной зоной. В случае индуктивных датчиков она определяет область наибольшей плотности линий магнитного поля.

Расстояние срабатывания, мм. После попадания объекта в активную зону датчик переключается не сразу, а при достижении некоего порогового значения, которое задается внутренним триггером с гистерезисом.

Гистерезис необходим для исключения ложных срабатываний. При этом включение и выключение датчика происходят при различном уровне колебаний.

Рабочий зазор (Setting Distance), мм – расстояние, на котором гарантированно обнаруживается заданный объект.

В последнем определении использовался термин «заданный объект». Необходимо сделать дополнительные пояснения. Дело в том, что все перечисленные характеристики не являются жестко заданными. На их величину влияет целый ряд факторов: материал и размер объекта, температурный дрейф, технологические параметры самого датчика. По этой причине все приведенные характеристики измеряются при использовании конкретного объекта при нормальной температуре (обычно 20 или 25°С).

Влияние материала и размеров объекта обнаружения на параметры индуктивных датчиков. Как было показано выше, приближающийся металлический объект выступает в роли сердечника для чувствительной катушки. Очевидно, что материал и форма сердечника оказывают значительное влияние на значение индуктивности.

По этой причине все номинальные характеристики относятся к конкретному объекту, который всегда указывается в документации на датчик. Обычно это железная квадратная пластина с заданными размерами.

Если предполагается использовать другой материал, то необходимо использовать поправочный коэффициент редукции (таблица 1).

Таблица 1. Примеры коэффициентов редукции индуктивных датчиков

Влияние материала и размеров объекта обнаружения на параметры емкостных датчиков. Емкость результирующего конденсатора также зависит от формы и материала объекта. Максимальная чувствительность у датчика наблюдается для материалов с большой диэлектрической проницаемостью (таблица 2).

Таблица 2. Значения диэлектрической проницаемости для различных материалов

Важно понимать, что при настройке и установке датчика следует учитывать возможность намокания или замасливания объекта наблюдения. Например, для воды ε = 80, поэтому даже тончайшая водяная пленка приведет к значительному изменению емкости. В этом может убедиться любой пользователь ноутбука с тачпадом. Если тачпад намочить – ноутбук потеряет управление до полного высыхания поверхности сенсора. Такая же картина наблюдается и в случае промышленных емкостных датчиков.

Размер объекта также имеет значение. Чем больше объект – тем больше емкость.

Температурный дрейф параметров датчиков приближения. Данная зависимость характеризует изменение характеристик датчика (размеров активной зоны и рабочего зазора) при изменении температуры.

Начальная точность, %. В документации на датчик кроме номинальных значений всегда указывается начальная точность – значение для заданной температуры и влажности. Этот разброс связан с технологическими особенностями производства датчика.

Частота срабатывания (Response Frequency), Гц, характеризует частоту переключений датчика.

Наибольшей частотой срабатывания обладают датчики, питающиеся от постоянного напряжения. При этом имеет место зависимость частоты от размеров активной поверхности датчика и расстояния до объекта (таблица 3).

Таблица 3. Влияние размеров активной поверхности и расстояния до объекта на частоту срабатывания 2-проводного цилиндрического датчика постоянного тока 24 В

Датчики, питающиеся от переменной сети, имеют меньшую частоту переключений. Однако зависимость от размеров активной поверхности датчика и расстояния до объекта отсутствует (таблица 4).

Таблица 4. Влияние размеров активной поверхности и расстояния до объекта на частоту срабатывания 2-проводного цилиндрического датчика переменного тока 100…240 В

Еще одной особенностью, о которой стоит помнить при использовании бесконтактных датчиков, является возможность взаимного влияния соседних сенсоров (рисунок 6). При монтаже датчиков не допускается их слишком близкое расположение на расстояниях меньших, чем указано в документации. Это касается случаев как встречной, так и параллельной установки.

Рис. 6. Ограничения при размещении соседних датчиков

Тип выходного каскада – одна из важнейших характеристик датчиков приближения. Датчики могут быть двух- и трехпроводными с нормально замкнутыми и нормально разомкнутыми контактами (рисунок 7).

Рис. 7. Типы выходных каскадов датчиков приближения

Двухпроводные датчики Autonics выпускаются для работы с постоянным и переменным напряжением. Нагрузка может быть подключена как до, так и после датчика. При этом важно, чтобы величина сопротивления нагрузки обеспечивала протекание тока питания датчика. Если сопротивление нагрузки слишком велико – необходимо шунтировать его дополнительным резистором.

Трехпроводные сенсоры Autonics предназначены для работы в цепях постоянного тока и имеют два варианта исполнения с NPN- и PNP-выходным транзистором (рисунок 7). Если требуется постоянный контакт нагрузки с общей шиной – следует использовать датчик с PNP-выходом. Если же нагрузка требует подключения к шине питания – используется датчик с выходом NPN.

Выходной ток, мА – ток, который способен обеспечить выходной каскад датчика. Важный параметр, если сенсор напрямую управляет мощным потребителем. Если его мощности не хватает – следует использовать более мощный дополнительный внешний ключ.

Собственное падение напряжения, В, характеризует падение на датчике в замкнутом состоянии.

Собственный потребляемый ток, мА, измеряется для случая разомкнутых выходных контактов, то есть, когда через нагрузку не протекает ток.

Эксплуатационные характеристики. При использовании датчиков в жестких условиях промышленного производства следует помнить о таких параметрах как сопротивление изоляции, электрическая прочность, стойкость к вибрационным и ударным нагрузкам, рейтинг пыле- и влагозащищенности, рабочий диапазон температуры влажности.

Компания Autonics выпускает огромное количество бесконтактных выключателей. Рассмотрим два популярных семейства: индуктивные датчики PRDCM и емкостные датчики CR.

Обзор индуктивных датчиков PRDCM

PRDCM – серия индуктивных цилиндрических выключателей с увеличенной зоной чувствительности и светодиодом состояния (рисунок 8).

Рис. 8. Внешний вид датчиков семейства PRDCM

Рис. 9. Внешний вид датчиков семейства CR

Датчики выпускаются в двухпроводном (таблица 6) и трехпроводном (таблица 5) исполнении. Активная зона представителей семейства достигает 25 мм, а рабочий зазор – 17,5 мм. Диапазон частот срабатываний составляет до 600 Гц.

Таблица 5. Основные характеристики трехпроводных датчиков семейства PRDCM

* – Частота срабатывания представляет собой среднее значение: стандартный объект с удвоенной шириной на расстоянии 1/2 от номинального.

Таблица 6. Основные характеристики двухпроводных датчиков семейства PRDCM

* – Частота срабатывания представляет собой среднее значение: стандартный объект с удвоенной шириной на расстоянии 1/2 от номинального
** – Масса обновленной единицы относится только к PRDCMT

Особенностями данной серии являются расстояние срабатывания, увеличенное до 2,5 раз по сравнению с предыдущим поколением, и наличие коннектора на корпусе, что удобно в эксплуатации и сокращает временные и материальные затраты на монтаж.

Выходной каскад имеет шесть вариантов исполнения: двухпроводной нормально-замкнутый и нормально-разомкнутый, трехпроводной NPN нормально-замкнутый и нормально-разомкнутый, трехпроводной PNP нормально-замкнутый и нормально-разомкнутый. Диапазон питающих напряжений для всех датчиков: 10…30 В.

Нагрузочные характеристики трехпроводных представителей несколько выше: ток – до 200 мА, собственное падение напряжения – до 1,5 В. У двухпроводных – 100 мА и 3,5 В соответственно. Однако у трехпроводных выше и собственное потребление – до 10 мА (против всего 0,6 мА у двухпроводных).

Все датчики серии имеют отличные изоляционные свойства (до 1500 В) и высокое сопротивление изоляции 50 МОм.

Состояние датчика можно определить по светодиоду: если он светится, то ток поступает в нагрузку.

Датчики устойчивы к высоким вибрациям и ударным нагрузкам. Степень защиты (IP) составляет 67. Все это делает их отличным выбором для бытовых и промышленных приложений, таких как:

• концевые датчики координатных столов в станках;
• детекторы положения карусели инструментов фрезерных станков с ЧПУ;
• датчики открытия дверей;
• датчики приближения в установках автоматической роботизированной сварки;
• датчики приближения в системах автоматической сборки;
• детекторы брака (например, в линиях по производству консервов);
• детекторы положения каруселей автоматического розлива молочных продуктов и так далее.

Код для заказа датчиков PRDCM представляет собой восьмипозиционное обозначение (таблица 7).

Таблица 7. Именование датчиков семейства PRDCM

Обзор емкостных датчиков CR

CR – серия емкостных цилиндрических датчиков от Autonics (рисунок 9).

Выпускаются датчики двух типоразмеров – CR18 и CR30 с зонами чувствительности 8 и 15 мм соответственно.

Двухпроводные нормально разомкнутые версии CRxx-xAO и двухпроводные нормально замкнутые версии CRxx-xAС работают с переменным выходным напряжением 110…240 В и током 5…200 мА. Частота срабатывания – 20 Гц.

Трехпроводные версии предназначены для работы в цепях постоянного напряжения 10…30 В с выходными токами до 200 мА. Их частота срабатывания достигает 50 Гц (таблица 8).

Таблица 8. Основные характеристики трехпроводных датчиков семейства CR

* – Частота срабатывания представляет собой среднее значение: стандартный объект с удвоенной шириной на расстоянии 1/2 от номинального.

Состояние датчика можно определить по светодиоду. Если он светится – ток поступает в нагрузку.

Код для заказа датчиков серии CR включает 5 позиций: тип датчика, форму, диаметр головки, код зоны чувствительности, код типа выходного каскада (таблица 9).

Таблица 9. Именование датчиков семейства CR

Стоит отметить и высокую степень защиты: IP66 – для CR18, IP66 – для CR30. Изоляционные свойства также на высоте. Так как емкостные датчики способны обнаруживать не только металлические объекты, то спектр приложений серии CR еще шире, чем у индуктивных датчиков. Сфера их применения:

• концевые выключатели станков;
• детекторы автоматических линий розлива молока, пива, и тому подобное;
• датчики уровня жидкости;
• детекторы обнаружения брака в текстильном производстве.

Заключение

Серия индуктивных датчиков PRDCM производства компании Autonics предназначена для обнаружения металлических объектов на расстояниях до 25 мм. Существует шесть возможных конфигураций выходного каскада сенсоров этой серии: двухпроводной нормально замкнутый и нормально разомкнутый, трехпроводной NPN нормально замкнутый и нормально разомкнутый, трехпроводной PNP-нормально замкнутый и нормально разомкнутый.

Серия емкостных датчиков CR производства компании Autonics предназначена для обнаружения различных объектов (в том числе – деревянных, металлических и пластиковых) на расстояниях до 15 мм. Датчики выпускаются с нормально замкнутыми и нормально разомкнутыми контактами для работы в цепях переменного напряжения 110…240 В (суффиксы AO и AC) и постоянного напряжения 10…30 В (суффиксы DN и DP).

Источник