En nuestro día a día, nos acostumbramos a implementar diferentes tipos de circuitos de sensores utilizando varios tipos de sensores como Sensor de infrarrojos , sensor de temperatura, sensor de presión, sensor PIR, etc. Con frecuencia, observamos el sistema automático de apertura de puertas basado en el circuito del sensor PIR, el sistema automático de alumbrado público basado en el circuito del sensor LDR, el circuito del sensor piezoeléctrico sistema de generación de energía , Sistema de señales de tráfico basado en el circuito del sensor de infrarrojos, sistema de detección de obstáculos basado en el circuito del sensor ultrasónico, etc.
Aquí, en este artículo, hablemos sobre el circuito del sensor de proximidad simple y su funcionamiento. Pero, antes de discutir en detalle sobre los sensores de proximidad, principalmente, debemos saber qué significa realmente el sensor de proximidad.
Sensor de proximidad
Un sensor que puede utilizarse para detectar la presencia de objetos que lo rodean sin tener ningún contacto físico se denomina sensor de proximidad. Esto se puede hacer usando el campo electromagnetico o haz de radiación electromagnética en el que el campo o la señal de retorno cambia en caso de la presencia de cualquier objeto en su entorno. Este objeto detectado por el sensor de proximidad se denomina objetivo.
Sensor de proximidad
Por lo tanto, si hablamos de diferentes tipos de objetivos como objetivo de plástico, objetivo de metal, etc., se requieren diferentes tipos de sensores de proximidad, como sensor de proximidad capacitivo o sensor de proximidad fotoeléctrico, sensor de proximidad inductivo, sensor de proximidad magnético, etc. El rango en el que el sensor de proximidad puede detectar un objeto se denomina rango nominal. A diferencia de los otros sensores, los sensores de proximidad pueden durar una larga vida y tienen una confiabilidad muy alta, ya que no hay partes mecánicas y tampoco existe contacto físico entre el sensor y el objeto detectado.
Diagrama del circuito del sensor de proximidad
Diagrama de bloques del circuito del sensor de proximidad
Analicemos sobre el circuito del sensor de proximidad inductivo que se utiliza con más frecuencia en muchas aplicaciones. El diagrama del circuito del sensor de proximidad se muestra en la figura anterior, que consta de diferentes bloques, como el bloque del oscilador, bobina de inducción eléctrica , fuente de alimentación, regulador de voltaje, etc.
Principio de funcionamiento del sensor de proximidad
El circuito del sensor de proximidad inductivo se utiliza para detectar los objetos metálicos y el circuito no detecta ningún objeto que no sean metales. El diagrama del circuito del sensor de proximidad anterior representa el campo producido por la bobina, que se genera al proporcionar un fuente de alimentación . Siempre que este campo se altere al detectar cualquier objeto metálico (cuando un objeto metálico entra en este campo), se generará una corriente de Foucault que circula dentro del objetivo.
Diagrama del circuito del sensor de proximidad cuando se detecta el objetivo
Debido a esto, se producirá una carga en el sensor que disminuirá la amplitud del campo electromagnético. Si el objeto de metal (llamado como objetivo, como discutimos anteriormente en este artículo) se mueve hacia el sensor de proximidad , entonces la corriente de Foucault aumentará en consecuencia. Por lo tanto, aumentará la carga en el oscilador, lo que disminuye la amplitud del campo.
El bloque de disparo en la proximidad circuito del sensor se usa para monitorear la amplitud del oscilador y en niveles particulares (niveles predeterminados) el circuito disparador enciende o apaga el sensor (que está en su condición normal). Si el objeto u objetivo de metal se aleja del sensor de proximidad, entonces la amplitud del oscilador aumentará.
Forma de onda del oscilador del sensor de proximidad
La forma de onda del oscilador del sensor de proximidad inductivo en presencia del objetivo y en ausencia del objetivo se puede representar como se muestra en la figura anterior.
Voltajes de funcionamiento del circuito del sensor de proximidad
Hoy en día, los sensores de proximidad inductivos están disponibles con diferentes voltajes de funcionamiento. Estos sensores de proximidad inductivos están disponibles en los modos CA, CC y CA / CC (modos universales). El rango de operación de los circuitos del sensor de proximidad es de 10 V a 320 V CC y de 20 V a 265 V CA.
Cableado del circuito del sensor de proximidad
El cableado del circuito del sensor de proximidad se realiza como se muestra en la siguiente figura. Dependiendo de condición del transistor en función de la ausencia de objetivo, las salidas del sensor de proximidad se consideran NC (normalmente cerrado) o NO (normalmente abierto).
Cableado del circuito del sensor de proximidad
Si la salida PNP es baja o apagada mientras el objetivo está ausente, podemos considerar que el dispositivo está normalmente abierto. De manera similar, si la salida PNP es alta o está encendida mientras el objetivo está ausente, podemos considerar el dispositivo como normalmente cerrado.
Circuito del sensor de proximidad: tamaño del objetivo
Una superficie plana y lisa con un espesor de 1 mm y hecha de acero dulce se puede considerar como objetivo estándar. Hay varios grados en los que el acero está disponible y el acero dulce está hecho de una composición de carbono y hierro (mayor contenido). El objetivo estándar con sensores blindados tendrá lados que son iguales al diámetro de la cara de detección. Los lados del objetivo con sensores sin blindaje es igual a uno mayor entre los dos, es decir, el diámetro de la cara de detección o tres veces el rango operativo nominal.
Circuito del sensor de proximidad: tamaño del objetivo
Aunque el tamaño del objetivo es mayor que el objetivo estándar, no habrá cambios en el rango de detección. Pero, si el tamaño del objetivo es menor que el objetivo estándar o irregular, la distancia de detección disminuirá. Por lo tanto, podemos decir que, tan pequeño como el tamaño del objetivo, el objetivo debe moverse más cerca de la cara de detección para ser detectado.
Aplicaciones del circuito del sensor de proximidad
El circuito del sensor de proximidad se puede utilizar para diferentes aplicaciones, a continuación se describen algunas aplicaciones del circuito del sensor de proximidad:
Circuito detector de metales simple
Se puede diseñar un detector de metales simple utilizando un sensor de proximidad, un zumbador y un circuito LC (inductor conectado en paralelo con el condensador), que se conectan como se muestra en el diagrama de circuito anterior. Este circuito hará que el LED brille y suene un zumbador cada vez que detecte objetos u objetivos metálicos.
Sensor de proximidad en móviles
Este circuito de sensor de proximidad se utiliza con frecuencia en teléfonos móviles (teléfonos inteligentes o teléfonos con pantalla táctil) que utilizamos en nuestro día a día. Si se hace que este sensor se mueva cerca de la oreja o se haga sombra o se toque, entonces la luz de la pantalla del móvil se apaga, de modo que evita el toque de la pantalla del móvil (evita el contacto de la pantalla con la cara o los dedos) durante las llamadas ( basado en el requisito). Los interruptores sensibles al tacto se pueden implementar utilizando circuitos de sensores de proximidad y el circuito de sensores de proximidad se puede utilizar para diseñar proyectos robóticos de detectores de metales.
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