Free Press

Indukční, kapacitní, ultrazvukové, infračervené? To jsou běžné typy snímačů přiblížení, které se dnes používají pro různé aplikace, od snímání přiblížení v systémech Andriod a iPhone až po měření vzdálenosti, detekci objektů pomocí Arduina. Proto je pro splnění zamýšleného použití velmi důležité vybrat takový, který je snadno připojitelný, přesný a spolehlivý.

V této příručce se budu zabývat různými typy senzorů přiblížení, jejich použitím a cenou, s doporučeními, která vám usnadní rozhodování!

Tato příručka se bude zabývat následujícími součástmi:

• Co jsou to senzory přiblížení?
• Typy snímačů přiblížení
• Jak vybrat snímač přiblížení
• Čestné uznání
• Srovnání snímačů přiblížení (shrnutí)

Snímače přiblížení jsou snímače, které detekují pohyb/přítomnost objektů bez fyzického kontaktu a předávají tuto zachycenou informaci do elektrického signálu. Lze je také definovat jako bezkontaktní spínač, což je definice daná japonskými průmyslovými normami (JIS) pro všechny bezkontaktní detekční senzory

• Zní to složitě? Bezdotykový snímač jednoduše znamená; Snímač, který detekuje, zachycuje a předává informace bez jakéhokoli fyzického kontaktu!“

Vlastnosti bezdotykového snímače

Abychom lépe pochopili, co je to bezdotykový snímač, podíváme se na jeho vlastnosti. Níže jsou uvedeny jeho vlastnosti, přičemž některé z nich jsou jedinečně viditelné ve srovnání s tradičními optickými/kontaktními snímači:

Bezkontaktní snímání

Bezkontaktní snímání přiblížení umožňuje detekci bez dotyku objektu, zajišťuje, že objekt zůstane dobře ošetřen

Nedotýká se povrchových podmínek

Snímače přiblížení téměř nejsou ovlivněny barvami povrchu objektů, protože detekují především fyzikální změny

Vhodnost pro širokou škálu aplikací

Snímače přiblížení jsou na rozdíl od vaší tradiční optické detekce vhodné pro vlhké podmínky a použití v širokém rozsahu teplot.

Snímače přiblížení jsou použitelné také v telefonech, ať už jde o vaše zařízení Andriod nebo IOS. Skládá se z jednoduché IR technologie, která zapíná a vypíná displej podle vašeho použití. Například vypne displej, když probíhá telefonní hovor tak, abyste omylem neaktivovali něco při přiblížení k tvářím!“

Delší životnost

Protože senzor přiblížení využívá polovodičové výstupy, nejsou zde žádné pohyblivé části závislé na provozním cyklu. Jeho životnost tak bývá ve srovnání s tradičními senzory delší!

Vysoká rychlost odezvy

V porovnání se spínači, kde je ke snímání nutný kontakt, nabízejí senzory přiblížení vyšší rychlost odezvy.

Typy senzorů přiblížení

Teď, když jsme pochopili, co jsou senzory přiblížení, se budeme dále věnovat různým typům; každý se dobře hodí pro své specifické aplikace a prostředí.

Jste připraveni? Zde je přehled různých typů snímačů přiblížení!

Indukční snímače přiblížení

Indukční snímače přiblížení jsou bezkontaktní snímače používané pouze k detekci kovových předmětů. Jsou založeny na indukčním zákonu, který pohání cívku s oscilátorem, jakmile se k ní přiblíží kovový předmět.

Má dvě verze a skládá se ze 4 hlavních součástí:

Verze:

• Nestíněná: Elektromagnetické pole generované cívkou je neomezené, což umožňuje širší a větší snímací vzdálenosti
• Stíněné: Elektromagnetické pole generované snímačem je soustředěno v přední části, kde jsou zakryty strany cívky snímače

Součásti:

• Skládá se ze 4 hlavních součástí, jak je vidět na obrázku: cívka, oscilátor, Schmittova spoušť a výstupní spínací obvod

Jak funguje indukční snímač přiblížení?

1. Do cívky je přiváděn střídavý proud, který vytváří elektromagnetické detekční pole
2. Když se do magnetického pole přiblíží kovový předmět, vzniknou vířivé proudy, které mají za následek změnu indukčnosti cívky
3. Pokud se indukčnost cívky změní, obvod, který byl nepřetržitě monitorován, spustí výstupní spínač senzoru

*Poznámka: I když není přítomen cíl, indukční senzory nadále kmitají. Spínač se spustí pouze v případě přítomnosti objektu.

Běžná použití:

• Průmyslové využití
  • Stroje pro automatizaci výroby, které počítají výrobky, přenosy výrobků
• Bezpečnostní využití
  • Detekce kovových předmětů, zbrojnice, min atd.

Výhody indukčních snímačů přiblížení

• Bezkontaktní detekce
• Přizpůsobivost prostředí; odolné vůči běžným podmínkám, které se vyskytují v průmyslových oblastech, jako je prach a špína
• Schopné a všestranné při snímání kovů
• Zdánlivě levné, pokud jde o cenu
• Žádné pohyblivé části, což zajišťuje delší životnost

Nevýhody indukčních snímačů přiblížení

• Nedostatečný detekční dosah, v průměru max. dosah do 80 mm
• Detekují pouze kovové předměty
• Výkon mohou ovlivnit vnější podmínky; extrémní teploty,
  řezné kapaliny nebo chemikálie

Indukční senzory nabízené u společnosti Seeed

Grove – 2kanálový indukční senzor (LDC1612)

U nás ve společnosti Seeed nabízíme tento indukční senzor, kde umožňuje realizovat výhody indukčního snímání z hlediska výkonu a spolehlivosti při minimálních nákladech a spotřebě.

Přesahuje rámec pouhého snímání přiblížení, jeho kompatibilita s Arduinem umožňuje aplikace vzdáleného snímání a mnoho dalších možností!

Zajímá vás více informací? Pro více informací můžete zamířit na naši produktovou stránku!

Kapacitní snímače přiblížení

Kapacitní senzory přiblížení jsou bezkontaktní senzory, které detekují kovové i nekovové předměty, včetně kapalin, prášků a granulí. Fungují na základě detekce změny kapacity.

Podobně jako indukční snímače se skládá z oscilátoru, Schmittovy spouště a výstupního spínacího obvodu. Jediný rozdíl je v tom, že se skládá ze dvou nabíjecích desek (1 vnitřní, 1 vnější) pro kapacitu:

• Vnitřní deska připojená k oscilátoru
• Vnější deska (elektrody senzoru) slouží jako snímací plocha

Jak fungují kapacitní senzory přiblížení?

1. Kapacitní snímač přiblížení vytváří elektrostatické pole
2. Když se ke snímací ploše přiblíží objekt (vodivý/nevodivý), kapacita obou desek se zvýší, což má za následek zesílení amplitudy oscilátoru
3. Výsledné zesílení amplitudy spustí výstupní spínač snímače

*Pozn: Kapacitní senzory kmitají pouze tehdy, když je přítomen cílový objekt

Běžná použití:

• Průmyslové využití
  • Stroje pro automatizaci výroby, které počítají výrobky, přenosy výrobků
  • Plnicí procesy, potrubí, inkousty atd.
  • Hladina kapalin, složení, a tlaku
• Kontrola vlhkosti
• Neinvazivní detekce obsahu
• Dotykové aplikace

Výhody kapacitních snímačů přiblížení

• Bezkontaktní detekce
• Široká škála materiálů, které lze detekovat
• Schopnost detekovat předměty prostřednictvím nekovové stěny díky širokému pásmu citlivosti
• Vhodný pro použití v průmyslovém prostředí
• Obsahuje potenciometr, který umožňuje uživatelům nastavit citlivost senzoru, tak, aby byly snímány pouze požadované objekty
• Žádné pohyblivé části, což zajišťuje delší životnost

Nevýhody kapacitních senzorů přiblížení

• Relativně malý dosah, i když postupné zvyšování oproti indukčním snímačům
• Vyšší cena ve srovnání s indukčními snímači

Kapacitní snímače nabízené společností Seeed

Grove – kapacitní snímač vlhkosti (odolný proti korozi)

Když jsme nyní pochopili, že kapacitní snímače přiblížení jsou schopny kontrolovat vlhkost, budeme samozřejmě potřebovat snímač pro její aplikace!

Tady přichází na řadu The Grove – kapacitní senzor vlhkosti (odolný proti korozi). Jedná se o snímač vlhkosti půdy založený na změnách kapacity. Ve srovnání s odporovými senzory je nejen odolný vůči korozi, ale nabízí i širokou škálu aplikací!“

Zajímá vás více informací? Přejděte na naši produktovou stránku zde!

Grove – 12klávesový kapacitní dotykový senzor I2C V2 (MPR121)

Potřebujete modul, který umí víc než jen kapacitní snímání přiblížení? Přesně to pro vás máme!

Modul Grove – 12klávesový kapacitní dotykový senzor I2C V2 (MPR121) je modul 3 v 1 s následujícími funkcemi: Kapacitní snímání, dotykové snímání a snímání přiblížení.

Chcete-li se o něm dozvědět více informací, můžete zamířit na naši produktovou stránku zde!

Ultrazvukové snímače přiblížení

Třetí na tomto seznamu jsou ultrazvukové snímače přiblížení, které detekují přítomnost objektů prostřednictvím vysílání vysokofrekvenčního ultrazvukového rozsahu. Činí tak prostřednictvím přeměny elektrické energie. Podobně jako kapacitní snímače dokáže detekovat i pevné, kapalné, zrnité nebo granulované objekty.

Pravděpodobně nejjednodušší ze všech se skládá pouze z ultrazvukového vysílače a ultrazvukového přijímače.

Jak funguje ultrazvukový snímač přiblížení?

1. Zvukový snímač vysílá zvukové vlny
2. Zvukové vlny se odrážejí od předmětu
3. Vlna, která se odrazila, se pak vrací zpět do snímače
4. Čas, který ji trvalo vysílání a přijímání zvukových vln, se pak používá k určení vzdálenosti/přiblížení

Obvyklé aplikace

• Měření vzdálenosti
• Anemometry pro měření rychlosti větru a směru
• Automatizace výrobních procesů
• Detekce tekutin
• Bezpilotní prostředky (UAV) pro sledování objektů
• Robotika

Výhody ultrazvukových snímačů přiblížení

• Bezkontaktní detekce
• Není ovlivněna barvou a průhledností objektu
• Není ovlivněna podmínkami vnějšího prostředí, spolehlivé řešení
  • Funguje dobře v místech s extrémními podmínkami
  • Možnost použití v tmavém prostředí
• Nízká spotřeba proudu

Nevýhody ultrazvukových snímačů přiblížení

• Omezený detekční dosah, i když je schopen většího dosahu, protože ve srovnání s indukčními a kapacitními senzory
• Nefunguje ve vakuu, protože ultrazvukové senzory pracují prostřednictvím zvukových vln
• Nedokáže měřit vzdálenost měkkých objektů nebo objektů s extrémní strukturou

Ultrazvukové senzory nabízené společností Seeed

Grove – Ultrasonic Sensor: Vylepšená verze HC-SR04

Vylepšený ultrazvukový senzor Grove – Ultrasonic Sensor je dokonalým ultrazvukovým modulem nejen pro snímání přiblížení, ale také pro měření vzdálenosti a ultrazvukový detektor!

Zajímá vás více? Můžete se podívat na následující zdroje:

• Stránka produktu
• Příspěvek v blogu o jeho vlastnostech, srovnání s HC -SR04

IR senzor přiblížení

IR, zkráceně infračervený, detekuje přítomnost objektu vysíláním paprsku infračerveného světla. Funguje podobně jako ultrazvukové senzory, i když místo zvukových vln jsou vysílány infračervené.

Infračervené snímače přiblížení se skládají z IR LED diody, která vysílá, a detektoru světla pro detekci odrazu. Má vestavěný obvod pro zpracování signálu, který určuje optický bod na PSD.

Jak fungují IR senzory přiblížení?

1. Infračervené světlo je vysíláno z IR LED emitoru
2. Paprsek světla dopadá na objekt a odráží se zpět pod úhlem
3. Odražené světlo dosáhne detektoru světla
4. Senzor v detektoru světla určuje polohu/vzdálenost reflexního objektu

Obvyklé aplikace

• Měření vzdálenosti
• Čítač předmětů; když objekt přeruší vyzařující světlo, počítá se jako jedna
• Zabezpečovací systémy, jako jsou sledovací systémy, alarmy proti vloupání atd.
• Monitorovací a řídicí aplikace

Výhody infračervených snímačů přiblížení

• Bezkontaktní detekce
• Možnost použití ve dne i v noci
• Zabezpečená komunikace přes přímou viditelnost
• Možnost použití ve dne i v noci
• Možnost použití ve dne. měřit vzdálenost k měkkým objektům na rozdíl od ultrazvukových snímačů přiblížení
• Přesnost infračerveného snímače není ovlivněna korozí nebo oxidací

Nevýhody infračervených snímačů přiblížení

• Vliv podmínek prostředí a tvrdých objektů, což znamená nemožnost použití přes zdi nebo dveře
• Vyžaduje přímou viditelnost mezi vysílačem a přijímačem pro komunikaci
• Výkonnost klesá na delší vzdálenosti

Infračervený snímač přiblížení nabízený společností Seeed

Grove – infračervený snímač přiblížení 80 cm

Vychází z modelu SHARP GP2Y0A21, je tento infračervený snímač přiblížení oblíbenou volbou, kterou doporučuji všem, kteří hledají přesné měření vzdálenosti nad rámec svých alternativ.

Tento IR snímač přiblížení zabalený v malém balení s nízkou spotřebou energie umožňuje nepřetržité snímání vzdálenosti s rozsahem 10 cm až 80 cm!

Zajímá vás více informací? Můžete se podívat na následující zdroje:

• Stránka produktu
• Příspěvek na blogu o jeho vlastnostech, průvodce Arduino

Jak vybrat vhodný senzor přiblížení

Abych vám pomohl vybrat vhodný z těchto čtyř, uvedl jsem kritéria, která byste měli při výběru senzoru přiblížení zvážit.

Jako vždy však budete muset nejprve zvážit svůj zamýšlený účel; K čemu se jej vůbec snažíte použít.

Kariéra snímače přiblížení	Jak vybrat	Vhodnost snímače
Požadavky na objekt	Podívejte se na objekt, na kterém plánujete použít snímač přiblížení Zohledněte následující faktory: Barva objektu Tvar objektu Materiál objektu	Nejvhodnější pro komplexní požadavky na objekt: IR snímač přiblížení Není vhodný pro požadavky na složité objekty: Ultrazvukový snímač přiblížení
Prostředí snímání	Podívejte se na prostředí, ve kterém budete objekt snímat Zvažte následující faktory: Čistota Teplota Vlhkost	Vhodné pro drsné prostředí: Kapacitní (nejvhodnější) Induktivní Ultrazvukový Nevhodný pro drsné prostředí: IR senzor přiblížení
Dosah snímání/vzdálenost	Přihlédněte k tomu, zda bude váš objekt umístěn v blízkosti čelní strany senzoru Zvažte následující faktory: Vzdálenost mezi umístěným objektem a senzorem (daleko nebo blízko)	Vhodné pro snímání na blízko: Indukční a kapacitní senzory přiblížení Vhodné pro snímání na dálku: Ultrazvukové a infračervené senzory přiblížení

Dalším faktorem, který stojí za zmínku, je elektrický systém, se kterým integrujete senzor přiblížení. Ať už se jedná o elektrickou zátěž (NPN/PNP) nebo napájecí napětí (AC/DC), snímač musí fungovat s ovládacími prvky systému, který provozujete.

Čestné zmínky

Teď, když jsem se zabýval kritérii pro zvažování snímačů přiblížení, je zde seznam některých čestných zmínek, které ještě stojí za pozornost!

Fotoelektrický snímač přiblížení

Fotoelektrické snímače přiblížení jsou takové, které využívají špičkovou fotoelektrickou technologii, vysílá světelný paprsek, který je schopen detekovat nejrůznější objekty!

Má následující 3 různé modely: reflexní, průchozí a retroreflexní. Každý model nabízí různé způsoby vyzařování světla, všechny jsou však vysoce účinné, pokud jde o detekci vzdálenosti.

Pokud vás taková technologie snímání blízkosti zajímá, můžete se podívat na tento snímač, který ji integruje do malého balení:

PSK-CM8JL65-CC5 Infračervený snímač pro měření vzdálenosti

Magnetický snímač přiblížení

Magnetické snímače přiblížení jsou přibližovací zařízení, která se používají k detekci magnetických objektů díky jejich velkému snímacímu rozsahu. Typický z nich obsahuje skleněnou a kovovou čepel, což umožňuje rychlé zmagnetizování!

Ačkoli pouze snímá magnety, je stále skvělý pro svou nízkou cenu, velký dosah a malé rozměry.

Pokud se vám líbí a chtěli byste se o něm dozvědět více, můžete se podívat na toto:

Grove – 12bitový magnetický rotační snímač polohy / enkodér (AS5600)

Tento magnetický rotační snímač polohy, který vychází z modelu A5600, je nejen schopen bezkontaktního snímání potřeb přiblížení, ale obsahuje také významné výhody oproti běžným enkodérům. Je přesný, programovatelný a cenově výhodný, je to možnost, kterou je třeba zvážit!

Zajímá vás více informací? Pro více informací můžete zamířit na naši produktovou stránku!

Snímač přiblížení LiDAR

LiDar, zkráceně Light Detection and Ranging, je špičková technologie snímání, která poskytuje vynikající maximální detekční dosah s rychlou frekvencí aktualizace. Jedinou hlavní nevýhodou je cena, kdy může být pro běžného spotřebitele příliš nákladná.

Nebojte se však, zde ve společnosti Seeed nabízíme miniaturní snímač přiblížení LiDAR, který je cenově velmi dostupný!

Chcete se o něm dozvědět více? Můžete zamířit na naši produktovou stránku!

Souhrn

Pro shrnutí uvádíme srovnání senzorů přiblížení s jejich doporučeným použitím:

	Indukční	Kapacitní	Ultrazvukové	IR
Snímání objektu	Pouze kovové	Kovové a nekovové objekty Včetně kapalin, prášků, a zrnitých	Objekt s jednoduchým povrchem	Objekt s jednoduchým/složitým povrchem
Snímání Rozsah	Krátký	Krátký	Dlouhý	Dlouhý
Použití	Průmyslové využití: Stroje, automatizace	Průmyslové využití: Stroje, Automatizace Snímání kapalin a vlhkosti Dotykové snímání	Měření vzdálenosti Anemometry pro detekci rychlosti a směru větru Automatizace výrobních procesů Detekce kapalin Letadla bez posádky (UAV) pro sledování objektů Robotika	Počítače zboží Bezpečnostní systémy, např. dohled, alarmy proti vloupání atd. Monitorovací a kontrolní aplikace
Prostředí	Vhodné pro použití v drsných podmínkách prostředí (do určité míry)	Velmi vhodné pro použití v drsném prostředí. podmínkách	Vhodný pro použití v drsných podmínkách prostředí (nevhodný pro použití ve vakuu)	Nevhodný pro použití v drsných podmínkách prostředí

Pro kompatibilitu s proximity senzorem Arduino, Můžete zvážit doporučené produkty Seeed zahrnuté pro jednotlivé typy snímačů přiblížení! Ušetříte si tak čas při pokusech vyrobit si ho také sami!

• Doporučení pro indukční snímač:
  • Grove – 2kanálový indukční snímač (LDC1612)
• Doporučení kapacitního snímače:
  • Grove – Kapacitní senzor vlhkosti (odolný proti korozi)
  • Grove – 12klávesový kapacitní dotykový senzor I2C V2 (MPR121)
• Doporučení ultrazvukového senzoru:
  • Grove – Ultrazvukový senzor
• Doporučení infračerveného senzoru:
  • Grove – Infračervený senzor přiblížení 80 cm