Ποιες άλλες τεχνολογίες χρησιμοποιούνται στους αισθητήρες εγγύτητας;

I. Εισαγωγή στις τεχνολογίες αισθητήρων εγγύτητας

Αισθητήρες εγγύτητας είναι βασικές συσκευές που χρησιμοποιούνται για την ανίχνευση της παρουσίας ή της απουσίας ενός αντικειμένου εντός συγκεκριμένης εμβέλειας χωρίς φυσική επαφή. Λειτουργούν εκπέμποντας διάφορες μορφές ενέργειας -όπως ηλεκτρομαγνητικά πεδία, ηχητικά κύματα ή φως- και μετρώντας την απόκριση όταν ένα αντικείμενο πλησιάζει τον αισθητήρα. Η ποικιλομορφία των τεχνολογιών αισθητήρων εγγύτητας επιτρέπει την εφαρμογή τους σε πολυάριθμους τομείς, όπως ο βιομηχανικός αυτοματισμός, η ρομποτική, τα συστήματα αυτοκινήτων και τα ηλεκτρονικά είδη ευρείας κατανάλωσης.

II. Χωρητικοί αισθητήρες εγγύτητας

Βασικά χαρακτηριστικά των χωρητικών αισθητήρων εγγύτητας

Οι χωρητικοί αισθητήρες προσέγγισης είναι ευέλικτες συσκευές που ανιχνεύουν την παρουσία αντικειμένων χωρίς φυσική επαφή. Ακολουθούν τα βασικά χαρακτηριστικά τους:

• Εύρος ανίχνευσης: Τυπικά, οι χωρητικοί αισθητήρες μπορούν να ανιχνεύσουν αντικείμενα σε εύρος από μερικά χιλιοστά έως περίπου 1 ίντσα (25 mm), ενώ ορισμένα μοντέλα φτάνουν μέχρι και τις 2 ίντσες.
• Ευαισθησία υλικού: λόγω της ικανότητάς τους να αντιλαμβάνονται αλλαγές στη χωρητικότητα με βάση τη διηλεκτρική σταθερά του υλικού-στόχου.
• Λειτουργία χωρίς επαφή: Αυτό μειώνει τη φθορά και παρατείνει τη διάρκεια ζωής του αισθητήρα.
• Ρυθμιζόμενη ευαισθησία: Πολλοί χωρητικοί αισθητήρες περιλαμβάνουν ποτενσιόμετρο για τη ρύθμιση της ευαισθησίας, επιτρέποντας στους χρήστες να ρυθμίζουν τις παραμέτρους ανίχνευσης για συγκεκριμένες εφαρμογές.
• Ενδείξεις LED: Τα περισσότερα μοντέλα είναι εξοπλισμένα με ενδείξεις LED για την οπτική επιβεβαίωση της κατάστασης λειτουργίας του αισθητήρα.

Αρχή λειτουργίας

Οι χωρητικοί αισθητήρες προσέγγισης λειτουργούν με βάση την αρχή των αλλαγών χωρητικότητας που προκαλούνται από κοντινά αντικείμενα. Ακολουθεί ο τρόπος λειτουργίας τους:

1. Κατασκευή: Ο αισθητήρας αποτελείται από δύο μεταλλικά ηλεκτρόδια που σχηματίζουν έναν πυκνωτή. Το ένα ηλεκτρόδιο είναι συνδεδεμένο σε ένα κύκλωμα ταλαντωτή, ενώ το άλλο λειτουργεί ως πλάκα αναφοράς.
2. Αλλαγή χωρητικότητας: Όταν ένα αντικείμενο πλησιάζει τον αισθητήρα, εισέρχεται στο ηλεκτρικό πεδίο που δημιουργείται μεταξύ των ηλεκτροδίων. Η παρουσία αυτή μεταβάλλει τη διηλεκτρική σταθερά μεταξύ των πλακών, η οποία με τη σειρά της μεταβάλλει τη χωρητικότητα του συστήματος.
3. Ανίχνευση ταλάντωσης: Το κύκλωμα ταλαντωτή ανιχνεύει αυτές τις αλλαγές στη χωρητικότητα. Καθώς ένα αντικείμενο πλησιάζει, η χωρητικότητα αυξάνεται, οδηγώντας σε αλλαγή της συχνότητας ταλάντωσης του κυκλώματος. Αυτή η μετατόπιση συχνότητας παρακολουθείται από έναν ενισχυτή και μετατρέπεται σε ένα δυαδικό σήμα εξόδου που υποδεικνύει την παρουσία αντικειμένου.
4. Σήμα εξόδου: Όταν η ταλάντωση φθάσει ένα ορισμένο πλάτος κατωφλίου, προκαλεί αλλαγή στην κατάσταση εξόδου του αισθητήρα. Αντίθετα, όταν το αντικείμενο απομακρύνεται, το πλάτος μειώνεται, επιστρέφοντας την έξοδο στην αρχική της κατάσταση.
5. Περιβαλλοντικές εκτιμήσεις: Οι χωρητικοί αισθητήρες θα πρέπει να χρησιμοποιούνται σε περιβάλλοντα με σταθερά επίπεδα θερμοκρασίας και υγρασίας, καθώς οι διακυμάνσεις μπορούν να επηρεάσουν την ευαισθησία και την ακρίβειά τους.

III. Αισθητήρες προσέγγισης υπερήχων

Πλεονεκτήματα των αισθητήρων προσέγγισης υπερήχων

Οι αισθητήρες προσέγγισης υπερήχων προσφέρουν πολλά πλεονεκτήματα που τους καθιστούν κατάλληλους για διάφορες εφαρμογές:

• Ανεξαρτησία υλικού: χωρίς να επηρεάζονται από το χρώμα ή την υφή της επιφάνειας του αντικειμένου.
• Μεγάλο εύρος ανίχνευσης: Οι αισθητήρες υπερήχων μπορούν να μετρήσουν αποστάσεις μεγαλύτερες από 1 μέτρο, καθιστώντας τους ιδανικούς για εφαρμογές που απαιτούν ανίχνευση μεγάλης εμβέλειας.
• Ανθεκτική απόδοση σε αντίξοες συνθήκες: Οι αισθητήρες αυτοί δεν επηρεάζονται από περιβαλλοντικούς παράγοντες όπως η σκόνη, η βροχή ή το χιόνι, που μπορεί να εμποδίσουν άλλους τύπους αισθητήρων. Η λειτουργία τους παραμένει αξιόπιστη ακόμη και σε δύσκολες συνθήκες.
• Υψηλή ευαισθησία και ακρίβεια: Οι αισθητήρες υπερήχων παρέχουν ακριβείς μετρήσεις και είναι σε θέση να ανιχνεύουν μικρά αντικείμενα σε μεγάλες αποστάσεις.
• Ευέλικτες εφαρμογές: αποδεικνύοντας την προσαρμοστικότητά τους σε διάφορα σενάρια.

Μηχανισμός λειτουργίας

Ο μηχανισμός λειτουργίας των αισθητήρων προσέγγισης υπερήχων βασίζεται στην εκπομπή και τη λήψη ηχητικών κυμάτων υψηλής συχνότητας. Ακολουθεί ο τρόπος λειτουργίας τους:

1. Εκπομπή ηχητικών κυμάτων: Ο αισθητήρας εκπέμπει υπερηχητικά ηχητικά κύματα (συνήθως πάνω από 20 kHz) προς το αντικείμενο-στόχο.
2. Αναστοχασμός: Αυτά τα ηχητικά κύματα ταξιδεύουν μέχρι να προσκρούσουν σε ένα αντικείμενο και ανακλώνται πίσω προς τον αισθητήρα.
3. Μέτρηση χρόνου: Ο αισθητήρας μετρά το χρόνο που απαιτείται για την επιστροφή των εκπεμπόμενων ηχητικών κυμάτων μετά την πρόσκρουση στο αντικείμενο. Αυτό το χρονικό διάστημα είναι ζωτικής σημασίας για τον προσδιορισμό της απόστασης από το αντικείμενο.
4. Υπολογισμός απόστασης: Ο αισθητήρας υπολογίζει την απόσταση από το αντικείμενο με βάση την ταχύτητα του ήχου στον αέρα (περίπου 343 μέτρα ανά δευτερόλεπτο σε θερμοκρασία δωματίου) και τον μετρούμενο χρόνο.
5. Παραγωγή σήματος εξόδου: Αυτό επιτρέπει διάφορες εφαρμογές, όπως η ενεργοποίηση συναγερμών ή ο έλεγχος μηχανημάτων.

IV. Μαγνητικοί αισθητήρες εγγύτητας

Τύποι αισθητήρων μαγνητικής προσέγγισης

Οι μαγνητικοί αισθητήρες προσέγγισης μπορούν να κατηγοριοποιηθούν σε διάφορους τύπους με βάση τις αρχές λειτουργίας και τις εφαρμογές τους:

• Διακόπτης γλωσσίδας: Αυτός είναι ένας μαγνητικά ενεργοποιούμενος διακόπτης που αποτελείται από δύο σιδηρομαγνητικά καλάμια σφραγισμένα σε μια γυάλινη κάψουλα. Όταν υπάρχει μαγνητικό πεδίο, τα γλωσσίδια ενώνονται για να ολοκληρώσουν ένα ηλεκτρικό κύκλωμα.
• Αισθητήρας επίδρασης Hall: Χρησιμοποιεί την αρχή του φαινομένου Hall, όπου μια τάση δημιουργείται σε έναν αγωγό όταν αυτός εκτίθεται σε μαγνητικό πεδίο. Αυτός ο αισθητήρας ανιχνεύει την παρουσία μαγνητών και παρέχει ένα αντίστοιχο σήμα εξόδου.
• Μαγνητοστρεπτικός αισθητήρας: Μετρά τη θέση ενός μαγνητικού αντικειμένου χρησιμοποιώντας το μαγνητοστρεπτικό φαινόμενο, το οποίο περιλαμβάνει αλλαγές στο μαγνητικό πεδίο που επηρεάζουν τις ιδιότητες ενός υλικού.
• Αισθητήρας μαγνητο-αντανακλαστικών: όπου η ηλεκτρική αντίσταση ενός σιδηρομαγνητικού υλικού μεταβάλλεται ως απόκριση σε ένα εξωτερικό μαγνητικό πεδίο.
• Επαγωγικός μαγνητικός αισθητήρας προσέγγισης: Παρόμοιοι με τους επαγωγικούς αισθητήρες, αλλά ειδικά σχεδιασμένοι για να ανιχνεύουν μαγνητικά πεδία και όχι μεταλλικά αντικείμενα. Χρησιμοποιούν ένα ταλαντευόμενο πηνίο για τη δημιουργία μαγνητικού πεδίου και ανιχνεύουν αλλαγές όταν πλησιάζει ένας μόνιμος μαγνήτης.

Λειτουργικότητα

Η λειτουργικότητα των αισθητήρων μαγνητικής προσέγγισης περιστρέφεται γύρω από την ικανότητά τους να ανιχνεύουν μαγνητικά πεδία και να παρέχουν αντίστοιχα σήματα εξόδου. Ακολουθεί ο τρόπος λειτουργίας τους:

1. Μηχανισμός ανίχνευσης: Οι μαγνητικοί αισθητήρες εγγύτητας ανιχνεύουν την παρουσία μαγνητικών αντικειμένων (όπως οι μόνιμοι μαγνήτες) μέσω διαφόρων αρχών, συμπεριλαμβανομένων εκείνων που αναφέρθηκαν παραπάνω. Κάθε τύπος έχει τη δική του μοναδική μέθοδο ανίχνευσης:
   • Οι διακόπτες Reed κλείνουν τις επαφές όταν εκτίθενται σε μαγνητικό πεδίο.
   • Οι αισθητήρες επίδρασης Hall παράγουν ένα σήμα τάσης σε απόκριση σε κοντινούς μαγνήτες.
   • Οι μαγνητοστρεπτικοί και μαγνητο-αντιστατικοί αισθητήρες μετρούν τις αλλαγές στις ιδιότητες των υλικών λόγω μαγνητικών επιδράσεων.
2. Επεξεργασία σήματος: Μόλις ανιχνευθεί μια αλλαγή στο μαγνητικό πεδίο, ο αισθητήρας επεξεργάζεται αυτές τις πληροφορίες για να παράγει ένα σήμα εξόδου. Το σήμα αυτό μπορεί να είναι ψηφιακό (on/off) ή αναλογικό, ανάλογα με την εφαρμογή και τον τύπο του αισθητήρα.
3. Ενεργοποίηση εξόδου: Το σήμα εξόδου μπορεί να προκαλέσει διάφορες ενέργειες, όπως ενεργοποίηση συναγερμών, έλεγχο κινητήρων ή παροχή ανατροφοδότησης σε αυτοματοποιημένα συστήματα. Οι αισθητήρες χρησιμοποιούνται συχνά σε εφαρμογές όπως συστήματα ασφαλείας (για πόρτες και παράθυρα), βιομηχανικός αυτοματισμός (ανίχνευση θέσης) και ηλεκτρονικά είδη ευρείας κατανάλωσης.
4. Ευελιξία εγκατάστασης: Οι μαγνητικοί αισθητήρες προσέγγισης μπορούν να εγκατασταθούν χωνευτοί ή μη χωνευτοί σε διάφορα περιβάλλοντα, συμπεριλαμβανομένων εκείνων με μη μαγνητικά υλικά όπως πλαστικό ή ξύλο, επιτρέποντας ευέλικτη εφαρμογή σε διάφορα περιβάλλοντα.

V. Οπτικοί αισθητήρες προσέγγισης （Φωτοηλεκτρικοί αισθητήρες）

Αρχές λειτουργίας των οπτικών αισθητήρων προσέγγισης

Οι οπτικοί αισθητήρες προσέγγισης λειτουργούν με τη χρήση του φωτός για την ανίχνευση της παρουσίας ή της απουσίας αντικειμένων εντός της περιοχής ανίχνευσής τους. Η θεμελιώδης αρχή λειτουργίας περιλαμβάνει την εκπομπή φωτός, συνήθως στο υπέρυθρο ή ορατό φάσμα, και τη μέτρηση του φωτός που ανακλάται από ένα αντικείμενο. Ακολουθεί μια ανάλυση του τρόπου λειτουργίας τους:

1. Εκπομπή φωτός: Ο αισθητήρας εκπέμπει μια δέσμη φωτός προς το αντικείμενο-στόχο. Το φως αυτό μπορεί να παράγεται από διάφορες πηγές, όπως LED ή λέιζερ.
2. Ανίχνευση αντανάκλασης: Όταν το εκπεμπόμενο φως συναντά ένα αντικείμενο, ένα μέρος του ανακλάται προς τον αισθητήρα. Η ποσότητα και η ένταση αυτού του ανακλώμενου φωτός εξαρτώνται από την απόσταση και τα χαρακτηριστικά της επιφάνειας του αντικειμένου.
3. Επεξεργασία σήματος: Ο δέκτης του αισθητήρα ανιχνεύει το ανακλώμενο φως. Εάν η ποσότητα του ανακλώμενου φωτός υπερβαίνει ένα ορισμένο όριο, ο αισθητήρας καθορίζει ότι υπάρχει αντικείμενο και παράγει ένα σήμα εξόδου (είτε ψηφιακό είτε αναλογικό) που υποδεικνύει την ανίχνευση.
4. Μέτρηση απόστασης: (στην περίπτωση των αισθητήρων λέιζερ) μπορεί να μετρηθεί για να υπολογιστεί η ακριβής απόσταση από το αντικείμενο.

Η μέθοδος αυτή επιτρέπει στους οπτικούς αισθητήρες προσέγγισης να είναι ιδιαίτερα αποτελεσματικοί στην ανίχνευση αντικειμένων χωρίς επαφή, καθιστώντας τους κατάλληλους για διάφορες εφαρμογές στον αυτοματισμό, την ασφάλεια και τα ηλεκτρονικά είδη ευρείας κατανάλωσης.

Διαφορετικοί τύποι οπτικών αισθητήρων προσέγγισης

Οι οπτικοί αισθητήρες προσέγγισης μπορούν να ταξινομηθούν σε διάφορους τύπους με βάση τη σχεδίαση και τις αρχές λειτουργίας τους:

• Αισθητήρες υπερύθρων (IR): Αυτοί οι αισθητήρες εκπέμπουν υπέρυθρο φως και ανιχνεύουν αλλαγές στην ανακλώμενη υπέρυθρη ακτινοβολία. Χρησιμοποιούνται συνήθως σε εφαρμογές όπως αυτόματες πόρτες και συστήματα ασφαλείας.
• Αισθητήρες λέιζερ: Χρησιμοποιώντας ακτίνες λέιζερ, αυτοί οι αισθητήρες παρέχουν υψηλή ακρίβεια και δυνατότητες ανίχνευσης σε μεγάλες αποστάσεις. Χρησιμοποιούνται συχνά σε βιομηχανικές εφαρμογές που απαιτούν ακριβείς μετρήσεις απόστασης.
• Φωτοηλεκτρικοί αισθητήρες: Αποτελούνται από μια πηγή φωτός (συνήθως ένα LED) και έναν δέκτη. Μπορούν να λειτουργήσουν με διαφορετικούς τρόπους:
  • Διαμπερής δέσμη: Ένα αντικείμενο διακόπτει τη δέσμη φωτός.
  • Ανακλαστικά: Ο πομπός και ο δέκτης βρίσκονται στην ίδια πλευρά, με έναν ανακλαστήρα που ανακλά το εκπεμπόμενο φως πίσω στον δέκτη.
  • Διάχυτη ανακλαστική: Ο αισθητήρας ανιχνεύει το φως που αντανακλάται από ένα αντικείμενο ακριβώς μπροστά του.
• Αισθητήρες χρόνου πτήσης (ToF): Αυτοί οι προηγμένοι αισθητήρες μετρούν το χρόνο που χρειάζεται ένας παλμός φωτός για να φτάσει σε ένα αντικείμενο και να επιστρέψει, επιτρέποντας την ακριβή μέτρηση της απόστασης.

VI. Αισθητήρες προσέγγισης φαινομένου Hall

Βασικά οφέλη των αισθητήρων προσέγγισης με φαινόμενο Hall

Οι αισθητήρες προσέγγισης φαινομένου Hall προσφέρουν πολλά πλεονεκτήματα που τους καθιστούν ιδιαίτερα αποτελεσματικούς για διάφορες εφαρμογές:

• Ανίχνευση χωρίς επαφή: μειώνοντας τη φθορά σε σύγκριση με τους μηχανικούς διακόπτες.
• Ανθεκτικότητα: Οι αισθητήρες φαινομένου Hall είναι συσκευές στερεάς κατάστασης, που σημαίνει ότι είναι λιγότερο επιρρεπείς σε μηχανικές βλάβες και μπορούν να λειτουργούν σε σκληρά περιβάλλοντα, συμπεριλαμβανομένης της έκθεσης σε σκόνη, βρωμιά και υγρασία.
• Υψηλή ταχύτητα και ευαισθησία: Αυτό τους καθιστά κατάλληλους για εφαρμογές υψηλής ταχύτητας, όπως ο έλεγχος κινητήρων και η ανίχνευση θέσης.
• Ευέλικτες εφαρμογές: Οι αισθητήρες φαινομένου Hall μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών, όπως συστήματα αυτοκινήτων (π.χ. αισθητήρες ταχύτητας τροχού), ηλεκτρονικά είδη ευρείας κατανάλωσης (π.χ. smartphones) και βιομηχανικός αυτοματισμός (π.χ. ανίχνευση προσέγγισης).
• Χαμηλή κατανάλωση ενέργειας: Αυτό τους καθιστά ιδανικούς για συσκευές που λειτουργούν με μπαταρία.

Λειτουργική θεωρία

Η θεωρία λειτουργίας των αισθητήρων προσέγγισης με φαινόμενο Hall βασίζεται στο φαινόμενο Hall, το οποίο περιλαμβάνει την αλληλεπίδραση μεταξύ ηλεκτρικών ρευμάτων και μαγνητικών πεδίων. Ακολουθεί ο τρόπος λειτουργίας τους:

1. Ροή ρεύματος: Ένας αισθητήρας φαινομένου Hall αποτελείται από μια λεπτή λωρίδα αγώγιμου υλικού (το στοιχείο Hall) μέσω του οποίου ρέει ηλεκτρικό ρεύμα. Αυτό το ρεύμα δημιουργεί το δικό του μαγνητικό πεδίο.
2. Αλληλεπίδραση μαγνητικού πεδίου: Όταν ένα εξωτερικό μαγνητικό πεδίο εφαρμόζεται κάθετα στη διεύθυνση της ροής του ρεύματος, οι φορείς φορτίου (ηλεκτρόνια ή οπές) στο αγώγιμο υλικό υφίστανται μια δύναμη (δύναμη Lorentz) που τους αναγκάζει να παρεκκλίνουν από την ευθύγραμμη πορεία τους.
3. Παραγωγή τάσης: Αυτή η εκτροπή έχει ως αποτέλεσμα τη συγκέντρωση φορέων φορτίου στη μία πλευρά του στοιχείου Hall, δημιουργώντας μια διαφορά τάσης στις αντίθετες πλευρές της λωρίδας, γνωστή ως τάση Hall. Το μέγεθος αυτής της τάσης είναι ανάλογο της έντασης του μαγνητικού πεδίου.
4. Έξοδος σήματος: Ο αισθητήρας μετρά αυτή την τάση Hall και τη μετατρέπει σε σήμα εξόδου. Ανάλογα με τη σχεδίαση, η έξοδος αυτή μπορεί να είναι αναλογική ή ψηφιακή. Για παράδειγμα, σε ψηφιακές εφαρμογές, ο αισθητήρας μπορεί να ενεργοποιείται ή να απενεργοποιείται με βάση το αν το μαγνητικό πεδίο υπερβαίνει ένα ορισμένο όριο.
5. Τύποι αισθητήρων επίδρασης Hall: ανάλογα με τη διαμόρφωσή τους, οι αισθητήρες φαινομένου Hall μπορούν να ταξινομηθούν ως εξής:
   • Μονοπολικοί αισθητήρες: Ενεργοποιούνται με μία πολικότητα του μαγνητικού πεδίου.
   • Διπολικοί αισθητήρες: Ανταποκρίνονται και στις δύο πολικότητες.
   • Ομοιοπολικοί αισθητήρες: Μπορούν να ενεργοποιηθούν είτε από θετικό είτε από αρνητικό μαγνητικό πεδίο.

VIII. Επαγωγικοί αισθητήρες προσέγγισης

Χαρακτηριστικά των επαγωγικών αισθητήρων προσέγγισης

Οι επαγωγικοί αισθητήρες προσέγγισης είναι εξειδικευμένες συσκευές που έχουν σχεδιαστεί κυρίως για την ανίχνευση μεταλλικών αντικειμένων χωρίς φυσική επαφή. Ακολουθούν τα βασικά χαρακτηριστικά τους:

• Ανίχνευση χωρίς επαφή: Αυτό ελαχιστοποιεί τη φθορά τόσο του αισθητήρα όσο και του αντικειμένου που ανιχνεύεται.
• Ευαισθησία στο μέταλλο: Οι αισθητήρες αυτοί είναι ιδιαίτερα ευαίσθητοι στα σιδηρομαγνητικά υλικά (όπως ο σίδηρος), αλλά μπορούν επίσης να ανιχνεύσουν μη σιδηρούχα μέταλλα (όπως το αλουμίνιο και ο χαλκός) ανάλογα με το σχεδιασμό.
• Εύρος ανίχνευσης: Το εύρος ανίχνευσης ποικίλλει ανάλογα με το μέγεθος και τον τύπο του μεταλλικού αντικειμένου και συνήθως κυμαίνεται από μερικά χιλιοστά έως μερικά εκατοστά.
• Ανθεκτικότητα: Οι επαγωγικοί αισθητήρες είναι ανθεκτικοί και μπορούν να λειτουργήσουν σε σκληρά περιβάλλοντα, συμπεριλαμβανομένης της έκθεσης σε σκόνη, υγρασία και ακραίες θερμοκρασίες.
• Υψηλή ταχύτητα: Μπορούν να αλλάζουν καταστάσεις γρήγορα, καθιστώντας τα κατάλληλα για εφαρμογές υψηλής ταχύτητας σε αυτοματισμούς και διαδικασίες παραγωγής.
• Απλή εγκατάσταση: Οι επαγωγικοί αισθητήρες προσέγγισης είναι συχνά εύκολο να εγκατασταθούν και να ενσωματωθούν σε υπάρχοντα συστήματα, με διάφορες διαθέσιμες επιλογές τοποθέτησης.

Λειτουργική μέθοδος

Η μέθοδος λειτουργίας των επαγωγικών αισθητήρων προσέγγισης βασίζεται στην αρχή της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής. Ακολουθεί ο τρόπος λειτουργίας τους:

1. Κύκλωμα ταλαντωτή: Ο αισθητήρας περιέχει ένα κύκλωμα ταλαντωτή που παράγει ένα εναλλασσόμενο ηλεκτρομαγνητικό πεδίο υψηλής συχνότητας στην επιφάνεια ανίχνευσης. Αυτό το ηλεκτρομαγνητικό πεδίο επεκτείνεται στη γύρω περιοχή.
2. Παραγωγή ρεύματος στροβιλισμού: Όταν ένα μεταλλικό αντικείμενο πλησιάζει αυτό το ηλεκτρομαγνητικό πεδίο, προκαλεί δινορρεύματα στο μέταλλο. Αυτά τα ρεύματα ρέουν στο εσωτερικό του μεταλλικού αντικειμένου λόγω ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής.
3. Αλλαγή πλάτους: Η παρουσία αυτών των δινορευμάτων προκαλεί απώλεια ενέργειας στο κύκλωμα ταλάντωσης, η οποία οδηγεί σε μείωση του πλάτους της ταλάντωσης. Όσο πιο κοντά βρίσκεται το μεταλλικό αντικείμενο, τόσο μεγαλύτερη είναι η απώλεια ενέργειας και τόσο πιο σημαντική η μείωση του πλάτους της ταλάντωσης.
4. Ανίχνευση σήματος: Ο αισθητήρας περιλαμβάνει ένα κύκλωμα ανίχνευσης πλάτους που παρακολουθεί τις αλλαγές στην κατάσταση ταλάντωσης. Όταν το πλάτος πέφτει κάτω από ένα ορισμένο όριο λόγω της παρουσίας ενός μεταλλικού αντικειμένου, η αλλαγή αυτή ανιχνεύεται.
5. Παραγωγή σήματος εξόδου: Ο αισθητήρας στη συνέχεια μετατρέπει αυτή την ανίχνευση σε ένα σήμα εξόδου (συνήθως ένα δυαδικό σήμα), υποδεικνύοντας εάν ένα αντικείμενο είναι παρόν ή όχι. Αυτή η έξοδος μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την ενεργοποίηση άλλων συσκευών ή διεργασιών σε ένα σύστημα αυτοματισμού.

IX. Σύγκριση διαφορετικών τεχνολογιών αισθητήρων εγγύτητας

A. Δυνατά σημεία και περιορισμοί

Τύπος αισθητήρα	Δυνατά σημεία	Περιορισμοί
Επαγωγική	Εξαιρετικά αξιόπιστο για την ανίχνευση μεταλλικών αντικειμένων Ανθεκτικό και ανθεκτικό στις σκληρές συνθήκες Γρήγορος χρόνος απόκρισης	Περιορίζεται σε μεταλλικούς στόχους Ευαίσθητο σε ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές
Χωρητικότητα	Μπορεί να ανιχνεύσει μεταλλικά και μη μεταλλικά αντικείμενα Λειτουργεί μέσω μη μεταλλικών φραγμών Ρυθμιζόμενη ευαισθησία	Μικρότερο εύρος ανίχνευσης σε σύγκριση με τους επαγωγικούς αισθητήρες Επηρεάζεται από περιβαλλοντικούς παράγοντες (υγρασία, θερμοκρασία)
Υπερήχων	Ανίχνευση χωρίς επαφή διαφόρων υλικών Λειτουργεί σε σκληρά περιβάλλοντα Μεγάλο εύρος ανίχνευσης	Περιορισμένη αποτελεσματικότητα στο κενό Η απόδοση μπορεί να επηρεαστεί από την υφή του αντικειμένου και την απορρόφηση του ήχου
Φωτοηλεκτρικό	Ευπροσάρμοστο με διαφορετικές διαμορφώσεις (διαμπερές, αντανακλαστικό) Γρήγορος χρόνος απόκρισης Μπορεί να ανιχνεύσει διαφανή αντικείμενα	Πολυπλοκότητα εγκατάστασης για ορισμένους τύπους Η απόδοση μπορεί να διαφέρει ανάλογα με το χρώμα και την ανακλαστικότητα του αντικειμένου
Laser	Ανίχνευση υψηλής ακρίβειας και μεγάλης εμβέλειας Κατάλληλο για μικρούς ή μακρινούς στόχους	Υψηλότερο κόστος και κατανάλωση ενέργειας Προβλήματα ασφάλειας με την έκθεση των ματιών Περιορισμένη απόδοση με διαφανή υλικά

B. Κατάλληλες εφαρμογές για κάθε τεχνολογία

Κατάλληλες εφαρμογές για κάθε τεχνολογία

• Επαγωγικοί αισθητήρες προσέγγισης:
  • Χρησιμοποιείται συνήθως στους βιομηχανικούς αυτοματισμούς για την ανίχνευση μεταλλικών εξαρτημάτων σε ταινίες μεταφοράς.
  • Ιδανικό για την ανίχνευση θέσης σε μηχανήματα και εξοπλισμό.
• Χωρητικοί αισθητήρες προσέγγισης:
  • Κατάλληλο για την ανίχνευση μη μεταλλικών υλικών, όπως υγρά, σκόνες και πλαστικά.
  • Χρησιμοποιείται συχνά σε εφαρμογές συσκευασίας, επεξεργασίας τροφίμων και μέτρησης στάθμης.
• Αισθητήρες προσέγγισης υπερήχων:
  • Αποτελεσματικό σε εφαρμογές που απαιτούν μέτρηση απόστασης, όπως η ανίχνευση στάθμης υγρών και η ανίχνευση αντικειμένων στη ρομποτική.
  • Χρησιμοποιείται σε συστήματα αυτοκινήτων για υποβοήθηση στάθμευσης.
• Φωτοηλεκτρικοί αισθητήρες προσέγγισης:
  • Χρησιμοποιείται ευρέως στη συσκευασία, στα συστήματα διαλογής και στο χειρισμό υλικών.
  • Κατάλληλο για την ανίχνευση διαφανών αντικειμένων ή την καταμέτρηση αντικειμένων σε μεταφορικό ιμάντα.
• Αισθητήρες προσέγγισης λέιζερ:
  • Χρησιμοποιείται σε εφαρμογές που απαιτούν υψηλή ακρίβεια, όπως η ρομποτική τοποθέτηση και τα αυτοματοποιημένα συστήματα επιθεώρησης.
  • Συνήθως χρησιμοποιείται στα logistics για τη μέτρηση αποστάσεων ή διαστάσεων πακέτων.

Συμπέρασμα: Ποικιλομορφία των τεχνολογιών ανίχνευσης εγγύτητας

Η ποικιλομορφία των τεχνολογιών ανίχνευσης εγγύτητας αντικατοπτρίζει τις ποικίλες απαιτήσεις των σύγχρονων συστημάτων αυτοματισμού και ελέγχου. Κάθε τύπος αισθητήρα διαθέτει μοναδικά πλεονεκτήματα που τον καθιστούν κατάλληλο για συγκεκριμένες εφαρμογές, ενώ παράλληλα παρουσιάζει και περιορισμούς που πρέπει να λαμβάνονται υπόψη κατά την επιλογή. Οι επαγωγικοί αισθητήρες υπερέχουν στην ανίχνευση μετάλλων, ενώ οι χωρητικοί αισθητήρες προσφέρουν ευελιξία με διαφορετικά υλικά. Οι αισθητήρες υπερήχων παρέχουν ισχυρές δυνατότητες μέτρησης απόστασης, ενώ οι φωτοηλεκτρικοί αισθητήρες προτιμώνται για την ταχύτητα και την προσαρμοστικότητά τους. Οι αισθητήρες λέιζερ ξεχωρίζουν για την ακρίβειά τους σε μεγάλες αποστάσεις.

Πηγή του άρθρου:

https://www.ifm.com/de/en/shared/technologies/ultrasonic-sensors/advantages-of-ultrasonic-sensors

https://www.tme.eu/Document/e5f38f78b147f70a1fae36b473781d74/MM-SERIES-EN.PDF