cảm biến là một thiết bị quan trọng trong việc phát triển hệ thống thông minh. khi bạn đang lái xe, hãy nghĩ về những thông tin mà xe của bạn cung cấp cho bạn về môi trường xung quanh. Hầu hết là từ cảm biến trên máy bay. cảm biến gần thích hợp với loại ứng dụng này vì nó có thể phát hiện vật thể mà không cần tiếp xúc vật lý. thiết bị này cũng phù hợp với một số điều khiển và ứng dụng công nghiệp khác, rất thuận tiện.
chúng tôi sẽ xem xét chi tiết và chỉ cho bạn cách thiết kế trên bảng mạch.
nội dung
cảm biến tiếp cận là gì?
cảm biến gần đây làm việc như thế nào?
kiểu cảm biến gần
các thuộc tính cảm biến gần
làm thế nào để chọn một cảm biến phù hợp?
mạch cảm biến gần: làm thế nào để tạo ra các cảm biến gần
dự án cảm biến gần arduino
ứng dụng cảm biến gần
tóm tắt
cảm biến tiếp cận là gì?
Cảm biến khoảng cách là một thiết bị cho phép phát hiện không liên hệ với các đối tượng di chuyển hoặc tĩnh. và sau đó nó chuyển đổi thông tin này thành tín hiệu điện.
bộ cảm biến gần
nguồn: các nguồn tài liệu chia sẻ.
Bởi vì các cảm biến không cần phải tiếp xúc với vật lý, chúng rất phù hợp với các đối tượng chính xác hoặc không ổn định. Ngoài ra, do độ mòn rất nhỏ, nó có tuổi thọ dài hơn, ngoại trừ loại từ tính.
cảm biến gần đây làm việc như thế nào?
Công việc của các cảm biến siêu âm và hồng ngoại rất đơn giản vì chúng hoạt động bằng cách truyền và phát hiện / nhận tín hiệu phản chiếu.
bộ cảm biến siêu âm nxt
nguồn: các nguồn tài liệu chia sẻ.
vì vậy, chúng ta sẽ xem xét ba cách khác nhau.
bộ cảm biến gần gũi với nguyên tắc hoạt động
thiết bị này phát hiện mất điện tử gây ra bởi một luồng xoáy ở một bề mặt điện. cuộn dây phát hiện của nó tạo ra một trường điện từ AC, và bất cứ khi nào một vật thể kim loại đến gần, điện trở sẽ thay đổi do luồng gió xoáy. những thay đổi này tạo ra đầu vào của cảm biến.
cảm biến và vật thể tạo ra một mối quan hệ như một máy biến thế. tuy nhiên, có nhiều biến thể của nguyên lý làm việc này, chẳng hạn như cảm biến kim loại, cảm biến phản hồi xung và cảm biến phát hiện nhôm.
công việc làm việc của các cảm biến điện
Các bộ cảm biến kiểm tra các thay đổi năng lượng giữa các bộ cảm biến và đối tượng cảm nhận, giá trị thay đổi theo kích thước của đối tượng và khoảng cách từ đối tượng. Thông thường, thiết bị này có hai bảng song song, một là bề mặt cảm nhận và một là đối tượng được kiểm tra. sự thay đổi giữa hai bộ điều khiển là đầu vào của các cảm biến.
bộ cảm biến từ tính hoạt động
các khóa chuyển đổi bằng cách bật hoặc tắt các cảm biến nam châm.
công tắc lò xo
kiểu cảm biến gần
có năm loại cảm biến chính, bao gồm:
cảm biến gần gũi
như tên gọi, những cảm biến này hoạt động dựa trên quy luật cảm ứng, và khi một vật kim loại đến gần nó, nó sẽ điều khiển các cuộn dây và dao động. Nó bao gồm bốn thành phần: Schmidt kích hoạt, cuộn dây, dao động và mạch công tắc đầu ra, thiết lập này chỉ phát hiện các vật thể kim loại. các thiết bị này có hai phiên bản: chặn và không chặn.
bộ cảm biến tiếp cận
Không giống như các cảm biến cảm biến, cảm biến cảm biến có thể phát hiện bất kỳ vật thể kim loại hoặc phi kim loại nào, vì chúng kiểm tra sự thay đổi của khả năng. Ngoài ra, họ sử dụng hai bảng sạc thay vì các cuộn dây, bảng sạc bên trong được kết nối với máy dao động, bảng sạc bên ngoài được sử dụng để cảm biến.
cảm biến siêu âm
Cảm biến siêu âm phát ra một phạm vi sóng siêu âm cao để cảm nhận vật thể và sau đó phát hiện ra tiếng vang. Do vậy, nó bao gồm một bộ phát sóng siêu âm và một bộ thu nhận có thể phát hiện các đối tượng dạng lỏng, khối đặc hoặc các hạt.
mô-đun cảm biến siêu âm
cảm biến gần hồng ngoại
cảm biến hồng ngoại làm việc bằng cách phát ra tia hồng ngoại và sau đó sử dụng cảm biến ánh sáng/ cảm biến để phát hiện phản xạ. Hơn nữa, nó có một thiết bị xử lý tín hiệu tích hợp để xác định các chấm sáng trên các thiết bị nhạy cảm vị trí (PSD).
cảm biến gần hồng ngoại
nguồn: các nguồn tài liệu chia sẻ.
cảm biến từ tính
như tên gọi, cảm biến từ tính phát hiện các vật thể từ tính. Thông thường, chúng chứa một khóa chuyển đổi, nhưng chúng có thể được điều khiển với các nguyên tắc nam chất, nam chất, cảm, hoặc hiệu ứng Hall.
các thuộc tính cảm biến gần
cảm biến không tiếp xúc
cho nhiều ứng dụng khác nhau
Tuổi thọ dài
Tốc độ phản hồi tốc độ cao
không bị ảnh hưởng bởi các điều kiện bề mặt (màu của đối tượng, nhiệt độ môi trường, v. v.). ♫
có thể được sử dụng trong phạm vi nhiệt độ rộng
bộ cảm biến hai dây
làm thế nào để chọn một cảm biến phù hợp?
khi bạn tìm các cảm biến tiếp xúc, bạn cần xem xét mục đích của bạn dựa trên các tiêu chuẩn sau:
mạch cảm biến gần: làm thế nào để tạo ra các cảm biến gần
Mặc dù có năm loại cảm biến tiếp cận, chúng tôi sẽ xem xét các mạch hồng ngoại vì nó nhỏ hơn, giá cả phải chăng hơn và có thể đo khoảng cách với các vật thể mềm. bạn sẽ cần những bộ phận sau:
đèn LED hồng ngoại
đèn LED hồng ngoại
Đèn LED đỏ
bộ khuếch đại tính toán mạch tích hợp lm 358
mặc định (điều khiển tiếng)
hai bộ kháng 220 ohms
một bộ kháng 10 k ohm
nguồn điện (5-6 v)
mạch điện tử cảm biến hồng ngoại
nó có hai đèn led song song với nhau. một là đèn led phát sóng hồng ngoại, được sử dụng như một bộ phát sóng, và một là photodiode (bộ tiếp nhận). nếu nó gặp phải một chướng ngại vật phía trước, tia hồng ngoại phát ra sẽ bị phản xạ và photodiode sẽ chặn chúng lại.
một khi bị chặn, điện trở trong photodiode giảm xuống, tạo ra một tín hiệu điện. tín hiệu này đi qua điện áp của r 1 và được đưa vào cùng một đầu của bộ khuếch đại.
Mục đích của bộ khuếch đại tính toán là so sánh đầu vào của pin tương tự với đầu vào điện áp ngưỡng điện tử của pin ngược. nếu điện áp đầu vào của các chân ngược lại cao hơn điện áp đầu vào của các chân tương tự, đầu ra của bộ gia tăng tính toán sẽ là một mức thấp. nếu không, nó sẽ cao, đây là trạng thái mà cảm biến phát hiện vật thể.
đầu ra của bộ khuếch đại tính toán
một chức năng khác của bộ khuếch đại là chuyển đổi tín hiệu analog sang tín hiệu kỹ thuật số. tín hiệu đầu ra kỹ thuật số cao hoặc thấp, bạn có thể sử dụng chúng như đầu vào cho động cơ robot để giúp robot đi dọc theo một con đường rõ ràng.
nhưng bạn cũng có thể lấy đầu ra mô phỏng từ mạch điện, mặc dù nó sẽ không hữu ích cho đến khi nó đi qua một bộ vi điều khiển bên ngoài. Kết nối này không yêu cầu một bộ gia tăng tính toán, nhưng một bộ điều khiển có cùng chức năng (sự chuyển đổi tín hiệu điện tử động).
Còn ánh sáng xung quanh và ánh sáng mặt trời thì sao?
có một vấn đề chính ở mạch điện ở trên. Ánh sáng mặt trời và ánh sáng xung quanh ảnh hưởng đến độ tin cậy của nó, vì vậy nó chỉ có thể phát hiện chính xác trong môi trường tối. giải pháp là xây dựng một mạch điện để phát ra và phát hiện một tần số hồng ngoại cụ thể để tránh các tần số ánh sáng khác.
mạch cảm biến hồng ngoại không bị ảnh hưởng bởi ánh sáng mặt trời và môi trường.
như bạn có thể thấy, có hai phần chính, mỗi phần có các mạch tích hợp khác nhau. LM567 là phần chính, mục đích của nó là phát ra và nhận ánh sáng hồng ngoại.
Tuy nhiên, mạch điện này có bức xạ hồng ngoại cụ thể hơn, vì R3 và C2 xác định tần số dao động bên trong. tần số này đặt tần số trung tâm của con chíp, tạo ra mức độ cao nhất định ở chân 8. Sau đó, chúng cung cấp tần số đó vào đèn nhật D1 (LD 274) thông qua các mức điều khiển dòng điện từ T1 và R2.
đồng thời, pin 3 (input) lắng nghe tần số tương đương với tần số trung tâm của chip từ bộ nhận bp 104 ir (d2).
Khi hệ thống tiếp cận một đối tượng, chùm tia hồng ngoại phát ra từ D1 được phản xạ, D2 lấy tần số đó và hướng nó đến PIN3. Bởi vì tần số này phù hợp với tần số trung tâm được đặt trong IC, chip có thể nhận ra tần số đó và chuyển đổi đầu ra của pin 8 của nó từ mức cao sang mức thấp.
Chipset thứ hai (LM555) được cấu hình ở trạng thái đơn, nhận tín hiệu kích hoạt mức thấp thông qua chân 2, sau đó chuyển đầu ra sang mức thấp cao và phát ra một tiếng bíp.
và điều này sẽ tiếp tục cho đến khi tia hồng ngoại được phản chiếu. Tuy nhiên, khi bạn tắt bộ phát âm sau khi xóa các chướng ngại vật, chip LM555 có thể bị trễ. bạn có thể sử dụng c 5 và r 9 để điều chỉnh khoảng trễ này.
Bạn có thể xây dựng các biến thể khác với một giải mã âm thanh 567 riêng biệt hoặc hai mạch tích hợp LM555, nhưng mạch này có hoạt động tương tự.
dự án cảm biến gần arduino
Bây giờ chúng tôi đã nhìn vào các cảm biến hồng ngoại ở trên, chúng tôi sẽ thử một cái gì đó khác. Bạn có thể sử dụng các cảm biến sẵn có và sau đó tích hợp nó với Arduino vào dự án của bạn, thay vì xây dựng bảng tùy chỉnh từ đầu. đây là cách phát triển một bộ cảm biến cảm biến.
cảm biến gần gũi
giao diện cảm biến tiếp cận với arduino:
bạn cần những bộ phận sau:
Cấu hình Arduino Uno R3
Arduino IDE
cảm biến tiếp cận cảm biến DC 3 dòng mô hình (LJ12A3-4-Z/BY)
Pin 9V
kẹp pin cho dây cáp
400 điểm kết nối bảng thử nghiệm
Cầu nhảy từ công đến công
hai bộ kháng 10 k
mạch điện
kết nối điện trở trong bảng thử nghiệm. Mục đích của nó là giảm điện áp đầu vào của Arduino Uno R3 từ 9V xuống 4.5V.
làm thế nào để kết nối cảm biến gần với arduino
bộ cảm biến gần gũi với mã arduino
Sau khi cài đặt bộ cảm biến, mở Arduino IDE và tải lên mã sau:
Mã Arduino được sử dụng để hiển thị trên màn hình nếu cảm biến phát hiện được một đối tượng
Arduino đọc đầu ra của cảm biến mỗi 0,5 giây, và khi không có vật nào ở gần, đầu ra nên ở mức thấp. nếu có những chỗ chống, đầu ra phải là mức cao. Nhưng hãy nhớ rằng, cảm biến này chỉ phát hiện các vật thể kim loại, và mỗi nửa giây đầu ra hoặc là “không có vật thể” hoặc là “tìm thấy vật thể”.
Bạn có thể thay thế bốn loại bộ nhận khác, tùy thuộc vào việc phù hợp với bạn.
ứng dụng cảm biến gần
các ứng dụng của các cảm biến gần đây bao gồm:
xác định vị trí của các vật thể tiêu chuẩn
với hai cảm biến siêu âm
nguồn: các nguồn tài liệu chia sẻ.
vận chuyển, hậu cần và chuỗi cung ứng
kiểm tra mức chất lỏng
điều khiển quy trình
nông nghiệp
bảo đảm chất lượng và kiểm tra
chế biến thực phẩm
tóm tắt
Tóm lại, trong thế giới công nghệ đang phát triển của chúng ta, cảm biến tiếp cận là thiết bị quan trọng vì chúng rất hữu ích trong nhiều ứng dụng. và quan trọng nhất là trong ngành công nghiệp ô tô, họ cung cấp dữ liệu hỗ trợ lái xe. chúng cũng rất quan trọng trong việc phát triển xe tự động.
Nếu dự án của bạn yêu cầu thiết bị này, xin liên hệ với thiết kế của bạn và chúng tôi sẽ lắp ráp một PCB với giá cả phải chăng.