Безконтактний датчик

Безконтактний датчик або сенсорний вимикач, також сенсор наближення (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

Ємнісні безконтактні датники популярні як клавіатура на побутових приладах (наприклад, варильних поверхнях). Їх переваги — однаковість дизайну, простота і дешевизна реалізації, легкість герметизації.

Пірометричні безконтактні датники руху широко використовуються в системах охорони будівель.

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

Промислова автоматизація

У промавтоматиці безконтактні датники широко застосовуються:

• я кінцеві датники у верстатобудуванні (в основному індуктивні датчики);
• для реєстрації (підрахунок, позиціювання, упорядкування) речей на конвеєрах (застосовуються індуктивні та оптичні датчики).

Інші сфери застосування

• Паркувальні радари
• Протиповітряна оборона
• Американські гірки
• Конвеєрні лінії
• Лінії для виготовлення напоїв та консервів
• Мобільні телефони
  • Вимикання сенсорного екрана, що знаходиться в безпосередній близькості від обличчя
  • Зменшення потужності радіостанції в безпосередній близькості від тіла, щоб зменшити радіаційне опромінення

Принцип дії

Оптичний датчик

• Ємнісні вимикачі безконтактні. Вимірюють місткість електричного конденсатора, в повітряний діелектрик якого потрапляє реєстрований об'єкт. Використовуються як безконтактні («сенсорні») клавіатури і як датники рівня рідини.
• Індуктивні вимикачі безконтактні. Вимірюють параметри котушки індуктивності, в поле якої потрапляє реєстрований металевий об'єкт. Дальність реєстрації типового промислового датника — від частин до одиниць сантиметрів. Характеризуються простотою, дешевизною і високою сталістю параметрів. Широко застосовуються як кінцеві датники верстатів.
• Оптичні вимикачі безконтактні. Працюють на принципі перекриття променя світла непрозорим об'єктом. Дальність типових промислових датників — від частин до одиниць метрів. Широко застосовуються на конвеєрних смугах як датник 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.
• . 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 датники присутності або руху.
• вимикачі безконтактні. Проста пара магніт-геркон або датник Холла. Дешеві та прості у виготовленні. Широко застосовуються в системах контролю доступу та охорони будівель як датники відкривання дверей і вікон.
• . Реєструють зміни фонового інфрачервоного випромінювання. Набули широкого поширення в системах охорони будівель як датники руху.

Інфрачервоний датчик руху людини

Застосування

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

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

Розібраний датник руху

Принцип роботи датчика

Принцип роботи заснований на відстеженні рівня ІЧ-випромінювання в поле зору датника (як правило, піроелектричного). Сигнал на виході датника монотонно залежить від рівня ІЧ-випромінювання, усередненого по полю зору датника. При появі людини (або іншого масивного об'єкта з температурою більшою, ніж температура фону) на виході піроелектричного датника підвищується напруга. Для того, щоб визначити, чи рухається об'єкт, в датнику використовується оптична система — лінза Френеля. Іноді замість лінзи Френеля використовується система увігнутих сегментних дзеркал. Відділи оптичної системи (лінзи або дзеркала) фокусують ІЧ-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 датника, для видачі підсумкового сигналу на піроелемент датника має надійти 2 або 3 імпульси.

Примітки

1. ГОСТ Р МЭК 60050-441-2012 Аппаратура коммутационная, аппаратура управления и предохранители. Глава 441. Термины и определения
2. ГОСТ Р 50030.5.2-99 (МЭК 60947-5-2-97) Аппаратура распределения и управления низковольтная. Часть 5-2. Аппараты и коммутационные элементы цепей управления. Бесконтактные датчики
3. . Proximity Sensor on Android Gingerbread | The Code Artist. Архів оригіналу за 22 травня 2019. Процитовано 19 квітня 2021.
4. Phillips, Jon. . Wired (en-us) . Архів оригіналу за 18 січня 2014. Процитовано 19 квітня 2021.

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 датники. (калька стандарта IEC 60947-5-2)
• Журнал «Автоматизация и производство» № 1'02.