Afstandssensoren
(134)Afstandssensoren zijn elektronische componenten die veel worden gebruikt in verschillende industrieën. Allereerst in industriële automatisering en robotica – maar we komen ze toch ook vaak tegen in het dagelijks leven. Veel apparaten en machines, zoals auto's en liften, bevatten afstandssensoren waarmee u veiligheidsvoorzieningen en -functies kunt implementeren, zoals een parkeerassistent of adaptieve cruisecontrol. In industriële omstandigheden maken afstandssensoren het mogelijk om de positie van het object op een productie-/transmissielijn te detecteren, een in de werktuigmachine geplaatste object te positioneren, de grootte ervan te bepalen, enz. Constructeurs en ontwerpers selecteren het juiste type component strikt afhankelijk van de kenmerken van de toepassing, de vereiste nauwkeurigheid, snelheid van werken en het systeem waarin de sensor zijn rol zal spelen. Laten we eens kijken naar de basisparameters van sensoren waarmee rekening moet worden gehouden bij het zoeken naar de juiste oplossing.
Hoe afstandssensoren werken – technologie en algemene classificatie
Afstandssensoren bestaan meestal uit drie elementen: een controller, een zender en een ontvanger. De controller gebruikt de zender om een signaal te verzenden (akoestisch, elektromagnetisch) en "wacht" tot de golf van het dichtstbijzijnde oppervlak terugkaatst en door de ontvanger wordt geregistreerd. De meting kan op twee manieren worden gedaan. (1) Gegeven de tijd en de voortplantingssnelheid van de golf, berekent de controller de afstand die het signaal heeft afgelegd en zendt deze informatie vervolgens naar de master. (2) Een andere methode is het registreren van de intensiteit van het weerkaatste licht (hoe zwakker de terugkaatsende golf, hoe groter de afstand die de sensor registreert). De basisindeling van sensoren is gebaseerd op het type uitgezonden signaal.
Laserafstandssensor
Een onbetwistbaar voordeel van lasersensoren is de nauwkeurigheid en het bereik: de uitgezonden straal wordt naar een nauwkeurig gedefinieerd punt gestuurd en door zijn goede voortplanting kunnen objecten op een afstand van zelfs enkele tientallen meters worden gedetecteerd. Tegelijkertijd: bemonstering kan worden uitgevoerd met een frequentie van enkele honderden hertz. Bij projecten waar de prijs van het gebruikte element geen sleutelrol speelt, zal de laserafstandssensor meestal de best mogelijke oplossing zijn.
Infrarood en reflecterende afstandssensoren
"Reflecterende" sensoren zijn een ietwat misleidende naam omdat, zoals hierboven beschreven, afstandsdetectie gewoonlijk wordt gedaan door een bepaald type signaal te reflecteren. Elementen van deze typen gebruiken IR (d.w.z. infrarood) straling uitzendende diodes en een detector, bijvoorbeeld een fototransistor. In vergelijking met een laserstraal is het signaal zwakker en verstrooid. Enerzijds beperkt dit de nauwkeurigheid van de meting en de maximale afstand – anderzijds maakt het de constructie mogelijk van sensoren die objecten detecteren die in een veel breder veld aanwezig zijn (wat conventioneel het "zichtveld van de sensor" kan worden genoemd). Dit soort sensoren wordt onder meer gebruikt als "klip detectoren” (Engels cliff sensors) om te voorkomen dat machines omvallen, zoals in stofzuigers met eigen aandrijving. Verbeterd bereik en precisie wordt bereikt door een reeks optocouplers (OPT's) in een enkele module te gebruiken. sensoropstelling). Uitgerust met vele uitgangen, maakt de schakeling het bijvoorbeeld mogelijk om bewegingen parallel aan het sensorvlak te detecteren (snelheidsmeting). Hierbij moet worden opgemerkt dat de reflectiesensoren die de intensiteit van het terugkerende signaal registreren, perfect zijn voor het detecteren van donkere, lichtabsorberende oppervlakken. Ze worden daarom gebruikt voor het detecteren van gedrukte lijnen of telimpulsen in encoders die de rotatiesnelheid en aspositie regelen (slotsensoren).
Ultrasone afstandssensor
Ultrasone sensoren gebruiken, in tegenstelling tot de hierboven beschreven fotodetectoren, de voortplanting van akoestische golven. Deze oplossing heeft verschillende voordelen. Allereerst kan de sensor zowel objecten van transparante materialen als vloeistoffen detecteren. Een alledaags voorbeeld van het gebruik is een circuit dat het waterpeil in een tank controleert. Terwijl de piëzo-elektrische zender trilt – een neveneffect (maar wenselijk) van zijn werking is het reinigen van de sensor, vooral van stof en aanslag. In het geval van een lasersensor kan een vergelijkbare vervuiling tot foutieve metingen leiden. Ultrasone sensoren zijn eenvoudig te implementeren, het zijn ook betaalbare producten, waardoor ze populair zijn bij amateurbouwers, vooral bij de constructie van zelfrijdende robots (obstakeldetectie).
Distance sensor interface
De tweede belangrijke overweging bij de keuze van een afstandssensor is het type interface. De basisindeling is natuurlijk analoge of digitale output.
Analoge uitgang
De analoge uitgang (stroom of spanning) geeft het regelsysteem (b.v. microcontroller) rechtstreeks toegang tot de sensorwaarden en maakt het mogelijk deze te analyseren, te corrigeren, te ijken en te compenseren voor omgevingsfactoren. Het vergemakkelijkt ook de softwarematige kalibratie van de sensor. Bovendien kan de constructeur het analoge signaal gebruiken om interrupts te genereren, zodat overschrijding van de ingestelde waarde een onmiddellijke reactie van het regelsysteem teweegbrengt. De meest voorkomende analoge interface is in het geval van reflectiesensoren - de uitgang kan bijvoorbeeld een fototransistorcollector zijn.
Digitale interface
Het onbetwistbare voordeel van digitale interfaces zijn hun weerstand tegen elektromagnetische straling en de vermindering van het aantal benodigde kabels. In het geval van de analoge interface bezet elke sensor een regel van de controller (of multiplexer, A/C-omzetter). Het gebruik van een transmissiemethode zoals I2C maakt het (theoretisch) mogelijk om letterlijk honderden sensoren op één enkele lijn aan te sluiten. Digitale interfaces zijn een wenselijke oplossing in industriële omgevingen omdat ze eenvoudige integratie met bestaande controlesystemen mogelijk maken.
Magazijn:
