Датчики приближения

Изменение электрических свойств элементов колебательных контуров при при­ближении к внешним объектам можно использовать для создания датчиков при­ближения (proximity sensors). Эти датчики могут выдавать аналоговый сигнал, про­порциональный — по крайней мере в определенном диапазоне — расстоянию до заданного объекта, или цифровой сигнал при достижении заданного порогового значения расстояния. Электрические датчики приближения используют следую­щие принципы.

- индуктивные датчики приближения работают на основе излучения высокочас­тотного электромагнитного поля обмоткой, которая входит в колебательный кон­тур. Электромагнитное поле индуцирует в проводящем материале объекта вихре­вые токи. Когда объект, расстояние до которого контролируется, приближается к датчику (обычно на 2-30 мм), колебания начинают затухать. Изменение тока в колебательном контуре можно использовать для срабатывания полупроводни­кового ключа.

- ёмкостные датчики приближения содержат затухающий колебательный RC-кок- тур. Емкость зависит от расстояния между обкладками конденсатора, их площади и свойств диэлектрика между ними. Датчик присоединен к одной из обкладок или к диэлектрику. Когда объект приближается к датчику, результирующее измене­ние емкости, а следовательно, и частоты колебаний, можно зафиксировать элект­рически и использовать для управления выключателем. Емкостный датчик может обнаружить объекты, которые не являются проводящими. Диапазон срабатыва­ния для таких датчиков обычно лежит между 5 и 40 мм. Емкостные датчики мож­но использовать также для измерения силы и давления.

- магнитные датчики приближения опознают приближение объекта по измене­нию характеристик магнитного поля и не имеют подвижных частей. Принцип работы может базироваться на индуктивности, магнитном сопротивлении (reluctance), магниторезистивном эффекте или эффекте Холла. Магниторезистивный эффект и эффект Холла обусловлены одним и тем же физическим явле­нием — сопротивление проводящего материала изменяется под воздействием внешнего магнитного поля. Если проводник с электрическим током подвергает­ся воздействию магнитного поля, его сопротивление увеличивается (магниторезистивный эффект). Кроме того, на противоположных сторонах этого провод­ника возникает разность потенциалов, которую можно измерить (эффект Холла). Проводник должен быть расположен так, чтобы магнитное поле было перпендикулярно направлению тока; разность потенциалов возникает вдоль оси, перпендикулярной и магнитному полю, и направлению тока. Геометричес­кая форма проводника выбирается так, чтобы максимальным был либо магниторезистивный эффект, либо эффект Холла. Датчики Холла часто выполняются из полупроводниковых материалов.