Безконтактний датчик

Безконтактний давач, також сенсорний вимикач (англ. proximity sensor - позиційний вимикач, що спрацьовує без механічного зіткнення з рухомою частиною (машини). Позиційний вимикач - автоматичний вимикач ланцюгів управляння, механізм управляння якого задіюється при досягненні рухомою частиною машини заданого положення.

Відсутність механічного контакту між впливним об'єктом і чутливим елементом забезпечує ряд специфічних властивостей пристрою.

Застосування

Місткісні безконтактні датчики популярні в якості клавіатур на побутових приладах (наприклад, варильних поверхнях). Їх переваги - однаковість дизайну, простота і дешевизна реалізації, легкість герметизації.

Пірометричні безконтактні датчики руху широко використовуються в системах охорони будівель.

Ультразвукові датчики найчастіше можна зустріти в системах допомоги при паркуванні (паркувальних радарах) автомобілів і в системах охорони території.

Промислова автоматизація

У промавтоматиці безконтактні датчики широко застосовуються:

• в якості кінцевих датчиків у верстатобудуванні (в основному індуктивні датчики);
• для реєстрації (підрахунок, позиціювання, упорядкування) речей на конвеєрах (застосовуються індуктивні і оптичні датчики).

Принцип дії

Оптичний датчик

• Місткісні вимикачі безконтактні. Вимірюють місткість електричного конденсатора, в повітряний діелектрик якого потрапляє реєстрований об'єкт. Використовуються в якості безконтактних («сенсорних») клавіатур і як датчики рівня рідини.
• Індуктивні вимикачі безконтактні. Вимірюють параметри котушки індуктивності, в поле якої потрапляє реєстрований металевий об'єкт. Дальність реєстрації типового промислового датчика - від частин до одиниць сантиметрів. Характеризуються простотою, дешевизною і високою сталістю параметрів. Широко застосовуються в якості кінцевих датчиків верстатів.
• Оптичні вимикачі безконтактні. Працюють на принципі перекриття променя світла непрозорим об'єктом. Дальність типових промислових датчиків - від частин до одиниць метрів. Широко застосовуються на конвеєрних смугах як датчик наявності об'єкта, використовуються також для контролю просторових характеристик речі (висота, довжина, ширина, глибина, діаметр) і подачі сигналу на керований механізм при досягненні зазначеного порога. Специфічний різновид - лазерні далекоміри.
• Ультразвукові датчики. Працюють на принципі ехолокації ультразвуком. Відносно дешеве рішення дозволяє вимірювати відстань до об'єкта. Широко застосовуються в парктроніці автомобілів.
• Мікрохвильові датчики. Працюють на принципі локації НВЧ випромінюванням «на просвіт» або «на відображення». Отримали обмежене поширення в системах охорони як датчики присутності або руху.
• Магніточутливі вимикачі безконтактні. Проста пара магніт-геркон або датчик Холла. Дешеві та прості у виготовленні. Широко застосовуються в системах контролю доступу та охорони будівель як датчики відкривання дверей і вікон.
• Пірометричні датчики. Реєструють зміни фонового інфрачервоного випромінювання. Набули широкого поширення в системах охорони будівель як датчики руху.

Інфрачервоний датчик руху людини

Застосування

• Автоматичне управляння освітленням
• Різні автоматизовані системи управляння (АСУ)

Мультисенсор 3 в одному: Інфрачервоний датчик руху та освітленості та ІЧ-приймач

Розібраний датчик руху

Принцип роботи датчика

Принцип роботи заснований на відстеженні рівня ІК -випромінювання в поле зору датчика (як правило, піроелектричного ). Сигнал на виході датчика монотонно залежить від рівня ІК випромінювання, усередненого по полю зору датчика. При появі людини (або іншого масивного об'єкта з температурою більшою, ніж температура фону) на виході піроелектричного датчика підвищується напруга. Для того щоб визначити, чи рухається об'єкт, в датчику використовується оптична система - лінза Френеля . Іноді замість лінзи Френеля використовується система увігнутих сегментних дзеркал. Сегменти оптичної системи (лінзи або дзеркала) фокусують ІК-випромінювання на піроелемент, що видає при цьому електроімпульс. У міру переміщення джерела інфрачервоного випромінювання, воно вловлюється і фокусується різними сегментами оптичної системи, що формує кілька послідовних імпульсів. Залежно від установки чутливості датчика, для видачі підсумкового сигналу на піроелемент датчика має надійти 2 або 3 імпульсу.

Література

• ГОСТ Р 50030.5.1-2005 — Аппаратура распределения и управления низковольтная. Часть 5. Аппараты и коммутационные элементы цепей управления. Глава 1. Электромеханические аппараты для цепей управления.
• ГОСТ Р 50030.5.2-99 — Аппаратура распределения и управления низковольтная. Часть 5-2. Аппараты и коммутационные элементы цепей управления. Бесконтактные датчики. (калька стандарта IEC 60947-5-2)
• Журнал «Автоматизация и производство» № 1’02.