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Una guida completa alla tecnologia dei sensori di prossimità

Un esempio di sensore di prossimità
Un esempio di sensore di prossimità
Risorsa: https://forum.fritzing.org

Nel mondo di oggi, il sensore di prossimità è una delle tecnologie più utilizzate. Le sue applicazioni sono vaste e comprendono qualsiasi cosa, dall'automazione industriale al rilevamento di oggetti nelle installazioni di sicurezza. Qui imparerai tutto sulla tecnologia dei sensori di prossimità e capirai i suoi numerosi usi.

Cos'è un sensore di prossimità?

Un sensore di prossimità è un tipo di dispositivo di rilevamento che, utilizzando vari mezzi, rileva la presenza (o l'assenza) di oggetti senza contatto fisico. In altre parole, rileva quando l'oggetto si trova nelle vicinanze o nell'area di rilevamento e attiva un segnale di uscita. Ecco cosa devi sapere su questi sensori.

  • Un tipico dispositivo sensore di prossimità è composto da queste parti: la testa o la faccia di rilevamento, il corpo del sensore e le connessioni del sensore.
  • La testina di rilevamento invia il segnale per rilevare l'oggetto e riceve una risposta quando viene effettuato il contatto.
  • Il corpo del sensore ospita l'elettronica, che interpreta il segnale e lo rimanda attraverso le connessioni.
  • La connessione del sensore di prossimità lo collega a una fonte di alimentazione e/o a un dispositivo di uscita.

I sensori di prossimità sono anche noti come sensori senza contatto e utilizzati in molti settori e applicazioni diversi, come ad esempio produzione automatizzata processi e robotica industriale. La tecnologia dei sensori di prossimità viene utilizzata anche nei dispositivi elettronici di consumo come telefoni e computer.

Dopo la definizione e le caratteristiche del sensore di prossimità, esploriamo il circuito che ne compone il funzionamento. Questo ti aiuterà a capire come funziona il sensore e lo scopo che serve, come vedremo poco dopo.

Un tipico schema elettrico del sensore di prossimità
Un tipico schema elettrico del sensore di prossimità
Risorsa: https://www.researchgate.net

Circuito del sensore di prossimità

Il tipico circuito del sensore di prossimità comprende due sezioni principali: un circuito di rilevamento per rilevare gli oggetti e un circuito di pilotaggio per controllare l'uscita. Il circuito del sensore è solitamente composto da un oscillatore o induzione reciproca dispositivo, che produce un segnale quando rileva un oggetto nelle immediate vicinanze.

Il segnale viene quindi inviato al circuito di pilotaggio. Questa è la parte del sensore che prende il segnale di ingresso e lo amplifica al livello appropriato prima di inviarlo a dispositivi di uscita come relè o un PLC. L'uscita può quindi essere utilizzata per controllare altri sistemi, come motori o luci

A seconda del tipo di circuito del sensore di prossimità, l'uscita può essere regolabile per rilevare oggetti a distanze diverse. Ciò altera il livello di sensibilità del dispositivo. Con queste informazioni, vediamo ora come funziona un sensore di prossimità.

Collegamenti del sensore di prossimità
Collegamenti del sensore di prossimità
Risorsa: https://www.youtube.com/watch?v=IecluY4wrSk

Principio di funzionamento del sensore di prossimità

Quindi, come funziona un sensore di prossimità? Il principio di base è che quando un oggetto si avvicina molto al sensore, cambia qualcosa (come la frequenza o l'intensità) che il sensore può rilevare. Ciò differisce da altre tecnologie di rilevamento come i finecorsa, che richiedono il contatto diretto con l'oggetto da rilevare.

A seconda del tipo di sensore, il meccanismo di rilevamento può essere un oscillatore che genera onde elettromagnetiche, un generatore di onde sonore o un'unità emettitore-ricevitore di luce. Può anche essere un sensore capacitivo che utilizza un campo elettrico per rilevare oggetti. Ecco spiegato il funzionamento generale del sensore di prossimità.

  • Quando l'oggetto si avvicina molto al sensore, cambia la frequenza o l'intensità delle onde generate dal sensore.
  • Questa alterazione viene rilevata e un segnale di uscita viene inviato dal circuito di pilotaggio per attivare un interruttore o un relè.
  • L'interruttore o il relè attiverà quindi diversi tipi di azioni a seconda delle sue applicazioni.
  • È possibile installare sensori di prossimità per rilevare oggetti di diverse forme e dimensioni, in base alla portata che il sensore è in grado di rilevare.

Anche un modulo sensore di prossimità è di tipo PNP o NPN. I sensori di tipo PNP emettono un segnale di uscita positivo quando viene rilevato un oggetto, mentre i sensori di tipo NPN emettono un segnale di uscita negativo come descritto di seguito.

Sensore di prossimità PNP

Un sensore di prossimità PNP può essere identificato come sensore positivo commutato o attivo ad alta potenza. Ciò significa che il suo carico è sempre collegato a terra o negativo e si collega al positivo solo quando viene rilevato un oggetto. In altre parole, il segnale di uscita passa a basso quando non viene rilevato alcun oggetto e alto quando non rileva alcun bersaglio.

Sensore di prossimità NPN

Un sensore di prossimità NPN è identificato come sensore di prossimità negativo commutato o attivo basso, l'opposto del tipo PNP. A differenza di un tipo PNP, emette un segnale di uscita basso attivo o un segnale che è costantemente nello stato basso finché non viene rilevato un oggetto. Il segnale di uscita passerà quindi ad alto quando viene rilevato un target.

Portata del sensore di prossimità
Portata del sensore di prossimità
Risorsa: https://www.researchgate.net

Portata del sensore di prossimità

La portata del sensore di prossimità viene utilizzata per fare riferimento alla distanza massima alla quale il sensore può rilevare un oggetto. Questo è comunemente misurato in millimetri e dipende dal tipo di sensore utilizzato, nonché dall'applicazione prevista.

Ad esempio, i sensori di prossimità induttivi comunemente utilizzati nelle applicazioni industriali hanno la necessità di rilevare oggetti a una distanza diversa rispetto a quelli utilizzati prodotto di consumo applicazioni.

Pertanto, mentre un sensore di prossimità industriale induttivo può avere un raggio d'azione fino a 80 mm, un sensore di prossimità capacitivo per l'uso con i telefoni cellulari avrebbe in genere un raggio di rilevamento molto più piccolo di pochi millimetri.

Le diverse distanze di rilevamento per il sensore di prossimità sono per lo più comprese tra 1 e 100 mm. Detto questo, alcuni, come il sensore di prossimità a ultrasuoni, possono trovare bersagli a diversi metri di distanza.

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Un esempio di funzione del sensore di prossimità nelle applicazioni industriali
Un esempio di funzione del sensore di prossimità nelle applicazioni industriali
Risorsa: https://www.designworldonline.com

Funzione sensore di prossimità

La funzione principale dei dispositivi sensori di prossimità è quella di rilevare la presenza di un oggetto senza entrare effettivamente in contatto con esso. Ciò lo rende perfetto per le applicazioni in cui il contatto fisico tra oggetti potrebbe non essere desiderabile o fattibile.

Usi del sensore di prossimità

I molti diversi usi del sensore di prossimità includono automazione industriale, robotica, sistemi di sicurezza, attrezzature mediche e industria automobilistica. Ad esempio, questi sensori sono comunemente installati nei robot per rilevare oggetti sul loro percorso ed evitare collisioni.

Nelle applicazioni di sicurezza e protezione, i sensori di prossimità possono essere utilizzati per attivare allarmi quando viene rilevato un essere umano o un altro bersaglio. Altri usi del sensore di prossimità includono le interazioni uomo-macchina, come l'attivazione di un allarme quando le mani vengono posizionate vicino a una macchina o dispositivo o per rilevare e rispondere al movimento in una stanza.

Nell'industria automobilistica, il sensore di prossimità automobilistico viene comunemente utilizzato per rilevare altri veicoli al fine di fornire sistemi di allarme avanzati e, in ultima analisi, migliorare la sicurezza. Nelle applicazioni mediche gli usi dei sensori di prossimità includono componenti di apparecchiature di monitoraggio e sistemi di conteggio.

Vantaggi e svantaggi del sensore di prossimità

Le applicazioni dei sensori di prossimità hanno i loro lati positivi e negativi, che gli utenti devono conoscere. I vantaggi e gli svantaggi dei sensori di prossimità, basati sugli usi di cui sopra, includono quanto segue.

vantaggi:

  • I sensori di prossimità possono rilevare oggetti senza alcun contatto fisico, rendendoli adatti a delicati o ambienti pericolosi.
  • Sono affidabili e richiedono una manutenzione minima, il che li rende la scelta ideale per la maggior parte dell'automazione industriale e altre applicazioni.
  • Il costo del sensore di prossimità è generalmente molto basso, dal prezzo all'installazione e al consumo energetico.
  • I sensori di prossimità offrono una lunga durata grazie al funzionamento senza contatto.
  • Questi sensori offrono un'eccellente stabilità operativa per fornire una maggiore precisione e altri vantaggi.

svantaggi:

  • Alcuni sensori di prossimità possono avere un raggio d'azione limitato e possono rilevare solo oggetti entro una certa distanza.
  • Alcuni sensori potrebbero non essere adatti per oggetti che si muovono rapidamente, poiché il loro tempo di risposta è basso.
Sensore di prossimità vs finecorsa
Sensore di prossimità vs finecorsa
Risorsa: sensore di prossimità vs. finecorsa

Sensore di prossimità vs. finecorsa

Sia gli interruttori di prossimità che quelli di fine corsa vengono utilizzati principalmente per rilevare l'assenza o la presenza di oggetti. Tuttavia, utilizzano tecnologie diverse e, pertanto, si adattano a diverse applicazioni. Quindi, come si differenzia l'interruttore di prossimità dal finecorsa?

I finecorsa lo sono elettromeccanico, richiedendo il contatto fisico con un oggetto per rilevarlo. I sensori di prossimità non richiedono il contatto fisico e possono rilevare oggetti a una certa distanza.

Poiché i sensori di prossimità non devono necessariamente essere a contatto con un oggetto, è possibile utilizzarli in molte situazioni in cui i finecorsa potrebbero non essere adatti, ad esempio in ambienti soggetti a detriti.

Inoltre, i sensori di prossimità non sono soggetti a usura da parte del bersaglio poiché non hanno bisogno di contattarlo fisicamente.

Gli interruttori di fine corsa tendono ad essere generalmente più grandi dei sensori di prossimità. In confronto, le dimensioni del sensore di prossimità variano notevolmente, con dimensioni del dispositivo che vanno da piccole a molto grandi.

Un esempio di sensore di prossimità (1)
Un esempio di sensore di prossimità
Risorsa: https://www.youtube.com/watch?v=9y8RVq_i9es

Prezzo del sensore di prossimità

Per chi intende acquistare prodotti con sensore di prossimità, il prezzo è una delle cose che influenzano la scelta. Sebbene non esista un sensore adatto a tutti, comprendere i diversi tipi di questi sensori e i loro prezzi ti aiuterà a selezionare l'opzione più adatta alle tue esigenze applicative.

Il prezzo del sensore di prossimità può variare notevolmente, a seconda della qualità e delle specifiche. Di solito, maggiori sono le caratteristiche di un particolare modello, più costoso sarà. Detto questo, diversi tipi di sensori di prossimità possono anche avere prezzi diversi.

Ad esempio, il prezzo del sensore di prossimità ir può variare da meno di un dollaro a oltre $ 50, mentre un sensore a ultrasuoni arriva fino a $ 400. Nel complesso, quando si sceglie un sensore di prossimità, si consiglia di considerare l'applicazione per la quale è necessario oltre al prezzo.

Conclusione

I sensori di prossimità sono un tipo di tecnologia dei sensori che può essere utilizzata per una varietà di applicazioni, che vanno dall'automazione industriale alla robotica e ai sistemi di sicurezza. Possono rilevare oggetti a distanze diverse per fornire un segnale di uscita attivo alto o basso. Speriamo che questo articolo ti abbia aiutato a comprendere la tecnologia dei sensori di prossimità e le sue applicazioni.

William
William

Sono William, autore di ingegneria elettrica. Dedicato alla scrittura di articoli tecnici su relè temporizzati, relè di monitoraggio, dispositivi di protezione contro le sovratensioni e altri dispositivi elettrici. Con 7 anni di esperienza nella scrittura, mi impegno a fornire competenze accurate e approfondite ai miei lettori.

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