Oncool.ru

Строй журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Tcrt5000 схема бесконтактного выключателя

Tcrt5000l оптический сенсор подключение

Опубликовано 31.03.2014 9:32:00

Аналоговый датчик линии на базе TCRT5000L выполненный в виде платки размером с мизинец

Принцип работы

TCRT5000L представляет из себя сборку в одном корпусе ИК излучателя (диода) и ИК приемника (транзистора) разделенных перегородкой.

Все работает на эффекте отражения излучения от поверхности. ИК диод посылает излучение. Пока на его пути нет препятствий, луч уходит в пустоту (1) и не попадает на ИК транзистор. Как только передTCRT5000L появляется препятствие, то луч начинает отражаться от него (2).

После того как луч отразился от поверхности, в силу вступает еще один эффект. При одинаковом расстоянии, излучение лучше отражается от гладкого и светлого, чем от шершавого и темного. В данном случае, для отслеживания линии (т.к. поверхность будет однородной), нас интересует разница отражения от светлого и темного.

Подключение к Arduino

Модуль оборудован трехпиновым разъемом стандарта 2.54мм

: подключается к выводу GND

: подключается к выводу +5V

: подключается к аналоговому входу ( в примере A0 )

В качестве линии может выступать распечатанная на принтере или нарисованная на листе белой бумаги черным маркером полоса.

Датчик крепим на высоте около 5мм над поверхностью.

Купить в России Z- Датчик линии

А как же комментарии?

В данный момент еще реализованы не все элементы нашего сообщества. Мы активно работаем над ним и в ближайшее время возможность комментирования статей будет добавлена.

Цифровой датчик линии призван отличать тёмную поверхность от светлой.

Разместите датчик на нижней поверхности мобильной платформы, чтобы научить вашего робота двигаться вдоль линии, не выезжать за пределы территории или не сваливаться с края стола.

Пример использования с Arduino

Проверим датчик в действии с платформами Arduino. На выходе сенсора цифровой сигнал. Для быстрого и удобного подключения используйте Troyka Shield.

Схема устройства

Код программы

После загрузки скетча — откройте монитор Serial-порта. Проведите датчиком сначала над столом, а потом за краем стола. При выходе за край стола на мониторе должно возникнуть предупреждение.

Видеообзор

Элементы платы

Troyka-контакты

Датчик подключается к управляющей электронике по трём проводам.

Оптопара TCRT5000

Оптопара TCRT5000 — это собранные в одном корпусе светоиод (синий на рисунке) и фототранзистор n-p-n типа (чёрный на рисунке). Светодиод излучает в инфракрасном диапазоне на длине волны 950 нм. Свет отражается от поверхности и попадает на фототранзистор.

Нужно иметь ввиду, что показания датчика также зависят от расстояния до поверхности. Когда датчик слишком низко, перегородка между диодом и фототранзистором оптопары мешает транзистору принимать отраженный свет. Когда датчик слишком высоко, отраженный свет рассеивается и не доходит до датчика. В обоих случаях датчик выдаст 0.

Инвертор

На борту цифрового датчика расположен инвертирующий триггер Шмитта. При низком напряжении на фототранзисторе — на выходе датчика единица, при высоком — ноль.

Переменный резистор

Переменный резистор позволяет настраивать датчик линии на различные оттенки серого. Если повернуть ручку резистора до упора против часовой стрелки (максимальное сопротивление), то датчик будет выдавать логический ноль над поверхностью светлого оттенка серого. Если повернуть ручку до упора по часовой стрелке (минимальное сопротивление) то датчик будет реагировать только на самые тёмные оттенки. Варьируя сопротивление, вы можете настроить датчик на нужный вам оттенок.

Сигнальный светодиод

Сигнальный светодиод загорается, когда датчик находится над светлой (по его мнению) поверхностью. Наличие диода позволяет более точно откалибровать датчик. Оттенок серого, над которым он загорается в зависимости от настройки можно считать реперной точкой.

Комплект ИК-светодиод + фототранзистор.
Подходит для применения в Arduino конструкциях и прочих микроконтроллерных схемах.

Типичные применения:
1) Тахометр
2) Оптоэнкодер
3) Поиск линии

Tcrt5000 схема бесконтактного выключателя

В публикации мы рассмотрим бесконтактный выключатель осветительной лампы, органом управления которого служит сам его корпус. Для включения или выключения нужно слегка стукнуть по корпусу выключателя. Акустический сенсор воспринимает вибрацию и меняет состояние выключателя на противоположное. Преимущества такого выключателя очевидны, — отсутствие каких-либо движущихся или контактных частей обеспечивает отличную электробезопасность.

К тому же очень легко сделать такой выключатель абсолютно герметичным. А это особенно важно при эксплуатации в помещениях с повышенной влажностью (и даже непосредственно в воде).

Нелишним такой выключатель будет и в детской. Ребенок может им пользоваться постукивая по его поверхности не опасаясь поражения током.
Здесь предлагается модернизированный вариант такого выключателя. Теперь он может управлять люстрой из двух групп ламп, а старомодный тиристор заменен более современными деталями, — мощными высоковольтными ключевыми полевыми транзисторами.

Читать еще:  Малогабаритный концевой выключатель stahl

Практически уже недоступная в продаже пьезоэлектрическая головка от старого проигрывателя грампластинок заменена акустическим датчиком, сделанным из пищалки от импортных электронных часов.

Как работает выключатель.

Датчик F1, как уже замечено, это пьезоэлектрический звукоизлучатель от карманных электронных часов. Но это может быть любой пьезоэлектрический звукоизлучатель (например, «легендарный» ЗП-1)

Поскольку датчик пьезоэлектрический (у него сопротивление как у конденсатора), он подключен к базе транзистора VT1 непосредственно. На VT1 выполнен усилитель. Режим транзистора установлен так, что напряжение на его коллекторе около 1.2-1.3V, в отсутствие сигнала.

При наличии сигнала на коллекторе VT1 возникают импульсы, достаточного размаха, чтобы микросхема К561ТМ2 «поняла» их как логические. В исходном состоянии оба триггера микросхемы D1 обнулены (обнуление происходит принудительно в момент подачи питания при помощи цепи C1-R4). На прямых выходах триггеров логические нули, поэтому ключи на транзисторах VT2-VT5 закрыты.

Датчик F1 прижат к корпусу выключателя. При легком ударе по корпусу (в месте расположения датчика) на коллекторе VT1 возникают импульсы. Первый же из них переключает триггер D1 1 в единичное положение. Открывается ключ VT2-VT3 и подается питание на лампу Н1. Остальные импульсы на коллекторе VT1 (а при ударе по корпусу выключателя их образуется множество) не меняют состояния триггера, так как есть цепь задержки R3-C2 замедляющая работу триггера.

После следующего удара (С2 ко времени следующего удара обязательно успеет зарядиться) триггер D1.1 принимает нулевое положение и ключ на VT2-VT3 закрывается, но меняется состояние второго триггера D1 2 и открывается ключ на VT4-VT5. Лампа Н1 гаснет. а лампа Н2 зажигается.

Поскольку триггеры включены по схеме двоичного счетчика, то после третьего удара по корпусу будут гореть обе лампы (или обе группы ламп), а после четвертого, — обе лампы погаснут.

Таким образом, — стукнули один раз, — зажглась первая половина люстры, стукнули два раза, — зажглась вторая половина люстры, стукнули три раза — зажглась вся люстра. А после четвертого стука — вся люстра гаснет.

Питается схема от бестрансформаторного источника напряжением 5V. собранного на стабилитроне VD10, гасящем сопротивлении R5-R7 и диоде VD5 Конструкция выключателя должна быть достаточно прочной (все же, по нему будут стучать). Датчик должен быть жестко укреплен на поверхности корпуса, обращенной к пользователю.

Использовать клей можно только в том случае, если F1 имеет собственный корпус Если F1 выполнен без корпуса (например. как пищалка мультиметра) его нужно укрепить при помощи хомута или зажима. Заливать клеем бескорпусную пищалку нельзя, — ухудшится подвижность пьезопластины и это приведет к снижению акустической чувствительности.

Оптимальный вариант, — припаять F1 на плату, и эту плату, при помощи винтов или другим способом, закрепить в корпусе так, чтобы F1 был прижат к рабочей поверхности выключателя.

В процессе налаживания нужно установить режим транзистора VT1 по постоянному току так, чтобы постоянное напряжение на его коллекторе было в пределах 1,2-1,3V. При возникновении ложных срабатываний, например, от громких звуков, шагов, музыки, нужно понизить чувствительность датчика, зашунтировав его конденсатором, емкость которого (от нескольких десятков пФ до одного мкФ)подберите экспериментально.

При каждом ударе состояние счетчика на триггерах D1.1-D1.2 должно меняться исключительно только на единицу. В противном случае нужно увеличить сопротивление R3 (или емкость С2). Но, значительное увеличение параметров этих деталей может привести к нежелательному замедлению работы выключателя, и им будет неудобно пользоваться.

Бесконтактные выключатели (БВ)

Бесконтактные выключатели работают без механического воздействия со стороны контролируемых механизмов и по сути являются датчиками положения. Они применяются в схемах управления электроприводами станков, механизмов, машин, а также могут служить датчиками уровня жидкостей и сыпучих материалов. Бесконтактные выключатели предназначены для коммутации цепей управления посредством выходного коммутирующего элемента, в качестве которого используются реле, транзисторы, симисторы. Как правило, БВ содержат индикатор (светодиод), который показывает состояние коммутирующего элемента.

.

Рис. Внешний вид БВ

По принципу действия БВ бывают индуктивными, емкостными магниточувствительные. оптические, ультразвуковые.
Принцип работы индуктивного БВ заключается в следующем: с помощь катушки с не замкнутым сердечником, являющейся сенсором, в ближней зоне создается электромагнитное поле. Чаще всего катушку включают в резонансный контур генератора, амплитуда колебаний которого зависит от значения индуктивности. При внесении ферромагнитного предмета в активную зону сенсора амплитуда генератора уменьшается, срабатывает триггер и переключает выходной коммутационный элемент.

Читать еще:  Как устанавливать комбинированный выключатель

Рис. Функциональная схема индуктивного БВ.

Сенсоры индуктивных БВ могут так же включаться в задающие цепи автогенераторов, строится по дифференциальной, мостовой схемам, либо включаться в цепи генераторов тока

Перечень функциональных возможностей бесконтактных датчиков широк. Обнаружение положения объекта, подсчет, позиционирование и сортировка предметов на конвейерах, контроль перемещения и скорости, обнаружение поломок механизмов, определение угла поворота, измерение перекоса и еще много других функций заложено в понятие «датчик приближения», как еще называют бесконтактный выключатель.
Именно потому их используют в самых разных отраслях: от металлообработки до пищевого производства, как элемент автоматизации транспорта и для контроля в станкостроении, для управления водо- газо, нефтеснабжением и на морских нефтеперерабатывающих платформах. Чтобы подобрать подходящий переключатель, стоит ознакомиться с классификацией датчиков по принципу их

Принцип работы емкостного БВ показан на рисунке хх Сенсором датчика служит открытый конденсатор, включенный в колебательный контур генератора. Генератор настроен таким образом, что при отсутствии предметов в активной зоне сенсора генерация отсутствует. При попадании любого предмета (металлического или диэлектрического) в активную зону емкость сенсора увеличивается и возникает генерация. В генераторе возникают колебания с амплитудой, зависящей от расстояния до материала, размеров его, а также от его диэлектрической проницаемости. Амплитуда колебаний преобразуется демодулятором в изменение уровня постоянного напряжения, что вызывает срабатывание триггера и изменение состояния выхода датчика.

Рис. Функциональная схема емкостного датчика.

Емкостные датчики применяются для контроля заполнения резервуаров жидким, порошкообразным или зернистым веществом, как конечные выключатели на автоматизированных линиях, конвейерах, роботах, обрабатывающих центрах, станках, в системах сигнализации, для позиционирования различных механизмов и т. д.

Рис Применение емкостных БВ для контроля уровня жидкостей и сыпучих материалов

Емкостные и индуктивные датчики выпускаются с питанием постоянным, переменным током или с универсальным питанием (переменным или постоянным). Они имеют схожие схемы включения, которые зависят от типа выходного коммутирующего элемента, в качестве которого чаще всего применяются транзисторы NPN или PNP структур, реже с релейными или симисторными ключами.

Рис. Двухпроводная схема подключения ВБ

Рис. Трех проводная схема подключения ВБ с выходными ключами NPN, PNP структур

Рис. Четырех проводная схема подключения ВБ с выходными ключами NPN, PNP структур

Магниточувсвительные выключатели по принципу действия подразделяются на магниторезисторном, на эффекте Холла, герконовые.

Герконовые БВ

Основным элементом герконового датчика является магнитоуправляемый герметизированный контакт (геркон) показаный на рисунке хх. Геркон представляет собой контакты из ферромагнитного материала запаяные в стеклянную трубку. При внесении геркона в магнитное поле, если напряженность поля достигает определенного значения, его контакты замыкаются. Это происходит потому, что контакты являются магнитопроводом с зазором, в котором при нарастании индукции возникает сила притяжения. Благодаря упругости, контакты размыкаются при исчезновении магнитного поля. Магнитное поле может быть создано как постоянным магнитом, так и электромагнитом. Герконовый датчик кроме геркона может содержать схему индикации.

На рисунке хх показана схема применения герконового БВ.

Рис Работа герконового БВ при экранировании внешнего поля ферромагнитным экраном

Герконовые БВ применяются для контроля (позиционирования) положения движущихся частей механизмов, в качестве охранных и пожарных извещателей.

Достоинствами магниточувствительных БВ с герконом являются:
— простота, дешевизна;

-возможность переключения нагрузок высокого напряжения постоянного и переменного тока ( до 300 В).
— низкое (близкое к нулю) падение напряжения, гальваническая развязка управляющей и управляемой цепи.

К недостаткам следует отнести слабую нагрузочную способность контактов (до 1А), а так же многократное срабатывание при недостаточной напряженности магнитного поля, так называемый «дребезг» контактов.

БВ на эффекте Холла.

Сенсором таких датчиков служит элемент Холла, который генерирует напряжение при внесении его в магнитное поле.

Рис. БВ на элементе Холла.

Когда выходное напряжения сенсора достигает определенной величины, срабатывает триггер, который включает коммутирующий элемент. Обычно датчик в своей конструкции содержит магнит, который воздействует на датчик, а контролируемый механизм при движении экранирует датчик от магнитного поля, тем самым вызывая переключение комутирующего элемента.

Читать еще:  Как соединить выключатель с двумя кнопками

Преимущества магниточувствительных бесконтактных выключателей на эффекте Холла:
— высокая надежность и больший ресурс срабатывания из-за отсутствия механических контактов;
— большая частота коммутации.

Дата добавления: 2016-12-09 ; просмотров: 3258 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Tcrt5000 схема бесконтактного выключателя

Цель статьи — привлечь внимание разработчиков систем управления технологического оборудования к появлению на рынке отечественных бесконтактных выключателей, не отличающихся по своим параметрам от зарубежной продукции. Предлагается описание преимуществ и особенностей применения новой серии таких выключателей.

Общее описание

Бесконтактными выключателями называют датчики контроля положения объектов с двухуровневым выходом. Они, как правило, выполняют функцию датчиков обратной связи для логического устройства системы управления, сигнализируя о завершении выполнения конкретным элементом оборудования команды перемещения.

Этим их применение не ограничивается.

Отсутствие механического контакта между воздействующим объектом и чувствительным элементом бесконтактного выключателя обеспечивает высокую надежность его работы.

Движущийся объект вызывает срабатывание бесконтактного выключателя, попадая в зону его чувствительности. Бесконтактные выключатели представляют собой функционально завершенное устройство, непосредственно управляющее элементами системы электроавтоматики. Полупроводниковый узел коммутации включает или отключает ток нагрузки до 400 мА постоянного или до 500 мА переменного тока. В качестве нагрузки может быть использован вход контроллера, электронной схемы или непосредственно подключена обмотка реле или контактора.

Рис. 1. Упрощенная функциональная схема бесконтактного выключателя

Электрическая часть устройства помещена в корпус из никелированной латуни или пластмассы. Для обеспечения работоспособности в экстремальных условиях электрическая часть герметизируется компаундом.

Бесконтактные выключатели в зависимости от типа чувствительного элемента подразделяются на индуктивные, емкостные и оптические. Наиболее широко используются индуктивные бесконтактные выключатели. Они реагируют на металлические объекты воздействия. Расстояние срабатывания от 0 до 150 мм. Устанавливаются на станки с ЧПУ, прессы, термопластавтоматы, конвейерные линии, автоматические задвижки, упаковочные автоматы и т. п.

Рис. 2. Примеры схем подключения бесконтактных выключателей

Емкостные бесконтактные выключатели реагируют на наличие любых объектов воздействия. Применяются как датчики уровня жидкостей и сыпучих материалов.

Оптические бесконтактные выключатели используют для контроля и позиционирования любых объектов, а также для счета продукции. Зона их чувствительности достигает 16 метров.

Проблемы эксплуатационников и разработчиков систем управления

Надежность систем управления технологическими процессами в промышленности определяется надежностью элементов, наиболее подверженных воздействию дестабилизирующих факторов. Одним из таких элементов являются бесконтактные выключатели, выполняющие функцию датчиков положения.

Емкостные и индуктивные датчики в цилиндрическом корпусе

Остановка конвейерной линии, упаковочного автомата или автомобиля по причине отказа датчика — явление достаточно дорогостоящее. Поэтому потребителя очень интересует качество. Под качеством в данном случае понимается надежность работы под воздействием дестабилизирующих факторов, которые в избытке имеются в условиях реальной эксплуатации оборудования: тяжелые температурные режимы, агрессивные и взрывоопасные среды, помехи, вибрации, удары и т. п. Еще один важный момент — гарантии стабильных поставок. Предприятие «Сенсор» производит бесконтактные выключатели, соответствующие международному стандарту (IEC 50030-5-2), при этом цены в несколько раз ниже импортных аналогов (от 6 у. е.), а номенклатура удовлетворит любого разработчика — более 900 типоразмеров.

Качество гарантируется опытом разработок, испытаний и изготовления бесконтактных выключателей, использованием в процессе производства импортного автоматизированного оборудования и SMD-компонентов, а также учетом специфики эксплуатации в России. Отличия новой серии бесконтактных выключателей марки «Сенсор» Новая серия бесконтактных выключателей нормального исполнения рассчитана на рабочий диапазон температур от –45 °С до +80 °С. Холодоустойчивое исполнение обеспечивает работоспособность при –60 °С.

Эксплуатация в условиях вибрационных нагрузок (до 8 g при частоте до 100 Гц) и при ударных воздействиях с ускорением до 75 g не выводит их из строя. Под струями смазочно-охлаждающей жидкости и под брызгами воды индуктивные бесконтактные выключатели продолжают работать благодаря степени защиты IP 67.

Отдельно стоит отметить возможность работы при наличии колебаний и пульсаций напряжения питания, а также в условиях воздействия кондуктивных и электромагнитных помех.

Узел коммутации бесконтактного выключателя имеет защиту от перегрузки и короткого замыкания в цепи нагрузки. Не все импортные аналоги и разработанные ранее бесконтактные выключатели отечественного производства выдерживают перечисленные выше условия эксплуатации.

В таблице приведены параметры и цены наиболее популярных бесконтактных выключателей марки «Сенсор».

Design by GAW.RU

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector