Penggaris sensor kapasitif DIY. Sensor induktif - perangkat, prinsip operasi, parameter dan klasifikasi. Karakteristik sensor induktif

Sensor untuk perangkat otomatis peralatan radio-elektronik adalah elemen yang paling penting dalam rangkaian listrik. Sensor, yang dikenal luas oleh amatir radio, digunakan di mana-mana dalam peralatan industri profesional dan non-profesional yang diproduksi oleh amatir radio sendiri. Misalnya saja sensor guncangan pada alarm mobil, atau sensor kebisingan pada alarm mobil perangkat akustik, atau sensor radiasi IR pada perangkat untuk pemantauan parameter jarak jauh. Ada banyak pilihan untuk desain sensor. Misalnya, sensor nada (atau benturan) di alarm mobil dapat diproduksi dengan efisiensi yang sama oleh beberapa orang cara yang berbeda. Sensor itu sendiri hanyalah sebagian saja sirkuit elektronik, jadi jangan lupa bahwa ini juga bergantung pada skema kontrolnya operasi yang andal seluruh perangkat. Apa itu sensor?

Ada banyak definisi, tetapi yang paling sederhana adalah perangkat yang mengubah statusnya tergantung pada pengaruh eksternal. Di bawah ini kita akan melihat beberapa opsi sensor yang dapat dibuat di rumah dengan tangan Anda sendiri tanpa banyak waktu dan uang. Sensor-sensor ini mengirimkan pulsa tunggal atau semburan pulsa (pantulan kontak) ke perangkat kontrol elektronik tergantung pada dampaknya.

Saat ini, industri elektronik radio menawarkan radio amatir pilihan industri sensor tampaknya cocok untuk semua kesempatan - bahkan penghitung Geiger yang mencatat radiasi pun tersedia. Materi berikut ini relevan karena tingginya harga eceran sebagian besar sensor industri dan ditujukan untuk mendorong kreativitas amatir radio dalam kondisi domestik dan “lapangan”, ketika dimungkinkan untuk membuat sensor secara mandiri, tanpa kehilangan kualitasnya.

Sensor mekanis

Pada Gambar. Gambar 3.28 menunjukkan opsi untuk pembuatan sensor mekanis datar. Dengan memasang satu atau lebih sensor ini di bawah karpet, linoleum, atau wallpaper, pencahayaan dapat dikontrol, misalnya di lorong dari luar.

Ketika Anda menekan kaki Anda pada bidang sensor (atau menekan tangan Anda pada tempat tertentu di dinding apartemen atau kantor), kontak foil menutup, dan impuls melewati kabel penghubung ke sirkuit kontrol. Sensitivitas sensornya tinggi - ia merespons bahkan terhadap beban kecil.

Beras. 3.28. Desain sensor mekanis

Seperti terlihat dari gambar, karton yang bagian dalamnya diberi lubang diletakkan di atas kertas timah tebal, dan lapisan kertas lain diletakkan di atasnya. Konduktor fleksibel tipis disolder dengan hati-hati ke foil konduktif (foil berbahan dasar kertas tebal cukup cocok). Seluruh “sandwich” yang dihasilkan kemudian dilaminasi. Bahan untuk laminasi adalah map saku polietilen untuk kertas atau perlengkapan sekolah - perlu dipotong sesuai ukuran sensor, dimasukkan ke dalam foil dan karton dan disetrika melalui kain. Anda cukup menutupi sensor dengan selotip. Jika rangkaian kontrol menggunakan elemen tahan kebisingan (MOSFET atau sirkuit mikro), panjang kabel penghubung dari sensor ke rangkaian bisa beberapa meter. Jika diperlukan jarak yang lebih jauh, maka penguat bus dan konverter level pada sirkuit mikro digunakan (misalnya, pada elemen K561PUZ, K561PU4, K561LP1, K561LN2, dan lainnya). Jika Anda membuat sensor dalam beberapa lapisan, bergantian konduktor dan dielektrik, maka “sandwich tebal” yang dihasilkan dapat digunakan sebagai sensor gaya tumbukan (tekanan) - yaitu, sebagai sensor penimbangan. Ada banyak pilihan untuk menggunakan sensor seperti itu, fiturnya adalah kemampuannya untuk disamarkan dengan mudah. Sensor datar dapat diandalkan, tahan lama dan dijelaskan secara rinci oleh penulis dalam beberapa pengembangan perangkat rumah tangga otomatis.

Sensor akustik

Pada Gambar. 3.29 dan 3.30 menunjukkan dua sirkuit sensitif yang menjalankan fungsi sensor akustik yang menghasilkan rangkaian (paket) pulsa di bawah pengaruh suara yang berbeda dari latar belakang akustik yang tenang. Rangkaian penguat operasional (Gbr. 3.29) menggunakan elemen piezoelektrik sebagai sensor tumbukan.

Beras. 3.29. Sensor akustik dibangun di atas op-amp

Opsi ini telah berulang kali diterbitkan dalam kombinasi dengan jenis op-amp lainnya dan oleh karena itu tidak diklaim asli. Kapsul ZP-22 digunakan sebagai elemen piezoelektrik dan, karena sensitivitas relatifnya - hanya bereaksi terhadap benturan - tidak terlalu efektif, namun dapat berhasil digunakan pada perangkat keamanan, misalnya, untuk melindungi jendela. Untuk melakukan ini, kapsul harus direkatkan dengan kuat ke kaca dan sensor akan mengeluarkan pulsa tunggal saat kaca dipukul. Semakin besar area kaca (area terlindung), semakin sensitif sensornya. Dapat digunakan untuk melindungi kaca luar dan jendela pajangan di toko. Semakin besar resistansi resistor R4 dan R2 pada input komparator, semakin sensitif rangkaian tersebut. Dari keluaran komparator (pin 6), pulsa disuplai ke kunci atau rangkaian pembentuk. Kapasitor C1 (K50-24) menyaring kebisingan catu daya.

Pada Gambar. Gambar 3.30 menunjukkan versi yang lebih sensitif, meskipun lebih kuno. Mikrofon karbon apa pun dari perangkat telepon lama (MK-10 dan sejenisnya) digunakan sebagai VM1. Penguat transistor dirakit menggunakan rangkaian amplifikasi seri sedemikian rupa sehingga penguatan tahap kedua dua kali lebih besar dari tahap pertama, dan seterusnya. Pada gambar kita melihat penguat tiga tahap, yang memungkinkan untuk menggunakan rangkaian ini sebagai rangkaian ultra-sensitif, namun, jika sensitivitas tersebut tidak terlalu diperlukan, Anda dapat bertahan hanya dengan satu tahap pada transistor komposit. Amplifier beroperasi di dalam batas yang luas tegangan suplai rangkaian. Dari kolektor transistor terakhir, rangkaian pulsa disuplai ke rangkaian kunci atau pembentuk urutan pulsa (misalnya, monostabil). Penguatan secara efektif diatur oleh resistor R1 (semakin tinggi resistansinya, semakin sensitif rangkaiannya) dan, dalam batas kecil, oleh resistor R6. Seperti diketahui, mikrofon tersebut mengandung bubuk karbon, yang sangat sensitif terhadap guncangan dan gelombang suara; hal ini mengubah resistansi mikrofon sesuai dengan DC. Pulsa ini ditangkap oleh amplifier menggunakan transistor VT1-VT4. Fitur negatif dari rangkaian ini adalah kelembamannya, karena sifat mikrofon karbon. Namun bagi banyak perkembangan radio amatir, sirkuit sensitif seperti itu hampir tidak tergantikan karena kesederhanaan dan efisiensinya. Sifat-sifat positif- kemudahan pembuatan, tidak kritis terhadap peralihan terbalik dan fluktuasi tegangan suplai, keandalan. Konduktor dari mikrofon ke Diagram listrik harus mempunyai panjang minimum. Transistor dapat digunakan dari seri KT3107, KT361 mana pun. Dalam praktik penulis, perangkat yang ditunjukkan pada Gambar. 3.30, berhasil dan stabil digunakan sebagai sensor suara untuk memasok udara ke ikan di akuarium. Mikrofon, bersama dengan sirkuit sensor, dipasang dalam wadah plastik kompak, yang dipasang dengan aman ke dinding akuarium untuk memastikan permukaan kerja mikrofon karbon terpasang erat ke kaca. Praktek telah menunjukkan bahwa setiap gerakan di balik dinding akuarium, bahkan ikan kecil di dekat sensor mikrofon, dan terlebih lagi kemunculan ikan ke tepi atas air untuk mencari udara, ditangkap oleh sensor dan itu mengeluarkan paket pulsa. Mikrofon karbon mengubah resistansinya tergantung pada pengaruh akustik eksternal. Perubahan ini kemudian dirasakan oleh rangkaian penguat transistor. Jumlah pulsa dalam sebuah paket sebanding dengan kekuatan dampak gelombang suara pada mikrofon. Pulsa diubah oleh rangkaian kontrol, dan kompresor menyala secara otomatis selama 1...2 jam (waktu ditentukan oleh pengatur waktu tambahan).

Sensor ini dapat menemukan aplikasi lain, misalnya sebagai sensor akustik yang merespons percakapan di dalam ruangan dan menyalakan lampu latar. Jika badan perangkat beserta mikrofon dipasang di lantai, sirkuit akan memberi tahu seseorang yang mendekat jauh sebelum dia mendekati sensor. Karena langkah seseorang di lantai, seperti yang ditunjukkan oleh praktik di apartemen kota, mempengaruhi permukaannya dan diteruskan ke jarak jauh. Jadi, ada banyak pilihan untuk menggunakan sensor seperti itu.

Sensor induktif

Pada Gambar. Gambar 3.31 menunjukkan sensor sederhana yang merespon induksi magnet. Ketika arus kecil muncul di dekat belitan kumparan AND (misalnya, pada kabel jalur komunikasi), arus tersebut diinduksi dalam kumparan dan ditransmisikan ke tahap penguat pada transistor komposit. Penguat untuk rangkaian ini dapat berupa konfigurasi apa pun, dengan penguatan tinggi. Lepaskan dari pelat positif kapasitor C2 tegangan AC diinduksi dalam kumparan I. Jika antena magnet digunakan sebagai kumparan, Anda bisa mendapatkan perangkat yang meresponsnya

Beras. 3.31. Penguat untuk sensor induksi

gelombang radio dengan panjang tertentu, yaitu mengendalikan udara radio. Sensitivitas rangkaian dikendalikan oleh resistor R1, yang mengatur bias ke transistor komposit.

Semakin tinggi resistansi resistor variabel, semakin sensitif rangkaiannya. Untuk modus optimal penguatan (karena tegangan suplai rangkaian dapat bervariasi secara signifikan), nilai resistor R2 dipilih sehingga arus yang dikonsumsi oleh node ini dari sumber listrik berada dalam kisaran 2 mA. Dalam praktiknya, sensor mendeteksi arus bolak-balik sebesar 50 mA pada kabel pada jarak hingga 5 cm.Panjang kabel dari kumparan L1 ke tahap input rangkaian harus cenderung minimum untuk menghilangkan interferensi.

Kumparan dililit dengan kawat PEV atau PEL dengan diameter 0,1...0,15 mm dalam jumlah besar dan berisi 2500 lilitan pada karton, bingkai kayu atau plastik yang sesuai dengan diameter 8 mm. Inti ferit kelas 600 - 2000NN dimasukkan ke dalam bingkai. Panjang rangka sesuai dengan panjang inti dan berada pada kisaran 25...40 mm.

Sensor saat ini

Desain perangkat ditunjukkan pada Gambar 3.32.

Sensornya berupa saklar buluh dengan kawat berdiameter 0,08...0,1 mm yang dililitkan di sepanjang badan kacanya. Berliku dalam jumlah besar (300-400 putaran) - tergantung pada tujuan sensor. Ketika belitan sensor tersebut mengalir listrik, saklar buluh, di bawah pengaruh induksi magnetik, menutup (membuka) kontaknya, mengganti sirkuit periferal. Berdasarkan sensor ini, seorang amatir radio dapat secara mandiri membuat “relai arus” dengan menghubungkan salah satu kontak saklar buluh ke ujung belitan, seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 3.33.

Segera setelah dinyalakan, arus yang mengalir melalui beban menciptakan penurunan tegangan pada belitan L1. Penurunan tegangan pada belitan berbanding lurus dengan arus dalam rangkaian. Tegangan induksi akan menciptakan medan elektromagnetik kecil, yang cukup untuk mempengaruhi kontak saklar buluh, yang akan memblokir rangkaian listrik. Ketika beban dihilangkan energinya (atau arus dalam rangkaiannya berkurang, hal ini dapat terjadi karena sangat berbagai alasan), penurunan tegangan pada L1 akan berkurang, medan magnet akan berkurang, dan kontak saklar buluh akan terbuka. Sensitivitas sensor tersebut tergantung pada jumlah lilitan L1 dan arus dalam rangkaian. Relai arus, seperti sensor elektromagnetik, memiliki banyak aplikasi dalam desain teknik radio.

Sensor arus rendah

Beras. 3.36. Sensor optik

Fotodetektor (blok 2) terletak sejajar dengan pemancar dan miring ke sana, juga menghadap ke luar angkasa. Dengan tidak adanya objek reflektif, energi yang dipancarkan oleh LED hilang tanpa mencapai permukaan sensitif fotodetektor. Ketika suatu objek berada dalam jangkauan radiasi aktif, berkas cahaya yang dipantulkan ditangkap oleh satu atau lebih penerima sensor, sebagai akibatnya impuls dikirim dari fotodetektor ke sirkuit kontrol. Jarak dari pemancar sinyal ke penerima (sensor) pada bidang radiasi tidak boleh melebihi 4...5 sentimeter. Namun, jika Anda menggunakan permukaan cermin(bahkan tanpa lensa pemfokusan) dengan radius kelengkungan 50...80 mm, perangkat dapat beroperasi secara efektif pada jarak ke objek reflektif hingga 25 cm.

Berdasarkan prinsip tersebut maka diciptakanlah sensor khusus yang diuji pada sistem penyangga kehidupan akuarium dan sebagai sensor hujan pada mobil. Mari kita pertimbangkan pengoperasian node ( diagram sirkuit ditunjukkan pada Gambar. 3.36, b) menggunakan akuarium sebagai contoh. Sensor (optocoupler AORS113A adalah optocoupler dengan saluran optik terbuka; di sirkuit ini, LED pemancar dan fotoresistor penerima dihubungkan secara paralel) dipasang dengan di luar di salah satu dinding akuarium dan permukaan kerja menghadap ke dalam akuarium. Anoda dari dioda pemancar di dalam rumah optocoupler digabungkan dan memiliki terminal umum 8. Rumah AOP113A dan AOPS113A terbuat dari logam, dengan enam belas kabel, berdasarkan substrat keramik, tipe planar, dengan kaca jendela. Hal ini memudahkan pemasangan pada permukaan yang rata dan terkontrol.

Perbedaan antara AOP113A dan AOPS113A adalah AOP113A berisi dua transceiver yang identik (mirip dengan yang ada di AOP113A). Optocoupler AORS113A memungkinkan Anda mengontrol dua koordinat masing-masing dan menghubungkan fotodetektor diferensial secara seri atau paralel.

DI DALAM akuarium besar(volume lebih dari 60 liter) ada kesulitan tertentu dalam mengganti air. Oleh karena itu, kompresor dipasang di sana untuk menyaring, memurnikan air, dan secara konstan memasok udara ke wilayah perairan. Air di akuarium besar diganti sebagian, dan sangat jarang diganti seluruhnya, dalam keadaan darurat. Akibatnya, berbagai endapan organik menumpuk di dasar dan dinding akuarium sehingga mencemari air. Dalam beberapa kasus, rumput mulai bermekaran di dalam wilayah perairan dan air benar-benar kehilangan transparansinya. Ini tidak dapat diterima oleh pemilik yang bertanggung jawab. Sensor asli yang dibahas di sini praktis tidak memantulkan radiasi jika dinding akuarium bersih dan Air jernih, dan mulai memantulkan sinar jika ada kontaminasi. Pulsa dari sensor dikirim ke rangkaian kontrol parameter (diimplementasikan pada transistor komposit), kemudian ketika daya dialirkan ke beban (perangkat alarm), beban tersebut mengeluarkan sinyal suara bahwa akuarium kotor. Sirkuit kontrol harus menyediakan penundaan sinyal alarm (pengatur waktu beberapa menit) untuk menghilangkan alarm palsu jika terjadi alarm dalam waktu inti sensor ikan atau, misalnya, siput merayap. Praktek telah membuktikan bahwa organisme hidup di akuarium tidak dirugikan oleh radiasi kecil dari sensor. Sebaliknya, kita dapat menyatakan fakta sebaliknya - ikan sering muncul area kerja sensor dan sangat tertarik dengan apa yang terjadi.

Prinsip pengoperasian sensor hujan pada mobil mirip dengan yang diberikan di atas. Sensor itu sendiri (pemancar dan penerima) dihubungkan ke sirkuit kontrol untuk konduktor berpelindung panjang terpendek. Aktuator sensor hujan dirancang untuk menutup sirkuit elektronik otomotif – kontak saklar wiper kaca depan. Di dalam mobil tidak perlu ada penundaan untuk menyalakan perangkat beban. Pada malam hari, dalam kegelapan, perangkat berperilaku stabil. Sensitivitas perangkat disesuaikan hanya sekali saat dipasang di jendela mobil untuk dikecualikan positif palsu dari spektrum radiasi matahari pada cuaca cerah. Catu daya rangkaian stabil, bisa dalam kisaran 10…18 V. Jika keakuratan pengoperasian rangkaian tidak penting, maka relai otomotif apa pun dengan tegangan 12 V dapat digunakan sebagai beban.

Perbedaannya dengan versi sebelumnya adalah housing dengan perangkat terpasang kaca depan mobil (dari dalam). Dalam cuaca cerah, radiasi konstan melewati kaca bersih dengan bebas dan tersebar di ruang angkasa. Saat hujan, kaca bagian luar menjadi kotor karena tetesan air hujan yang sedikit memantulkan sinarnya. Oleh karena itu, sinyal yang dipantulkan mengubah resistansi fotoresistor di rumah optocoupler dengan saluran optik terbuka. Hal ini menyebabkan perubahan mode transistor komposit dan munculnya pulsa arus pada output. Seperti pada kasus pertama, fotodetektor (fotoresistor) dihubungkan secara paralel (resistansi totalnya berkurang lebih cepat saat terkena cahaya - sensitivitas unit meningkat). Ketika tidak ada sinyal reflektif, resistansi total fotoresistor optokopler tinggi, sekitar ratusan kOhm. Pada keluaran rangkaian, tegangan cenderung nol relatif terhadap kutub negatif sumber listrik. Radiasi cahaya yang dipantulkan akan mengurangi resistansi total fotoresistor dan membuka VT1, VT2. Tegangan akan muncul pada keluaran rangkaian level tinggi, hampir sama dengan tegangan nutrisi. Sensitivitas rangkaian disesuaikan dengan resistor variabel R1, yang harus dipilih dengan karakteristik linier. Dari keluaran rangkaian, sinyal kontrol dapat disuplai ke komparator yang membandingkan tegangan dasar dengan tegangan masukan (dikumpulkan sesuai dengan kondisi apa pun). skema standar, misalnya pada K521SAZ). Komparator akan menghasilkan sinyal positif konstan pada keluarannya ketika tegangan pada masukannya berubah. Sinyal dari keluaran komparator melalui saklar transistor mana pun akan menyalakan relai eksekutif, yang akan menutup rangkaian sinyal (beban) dengan kontak-kontaknya.

Sedikit penjelasan tentang pemasangan di dinding akuarium. Jendela transparan dari rumah optocoupler dipasang ke kaca menggunakan lem instan; hati-hati agar lem tidak menempel permukaan kerja pengkopling-optik. Alih-alih AOPS113A, Anda dapat menggunakan dua perangkat AOP113A (Gbr. 3.36, c, menunjukkan pinout dan perbedaan antara optocoupler ini). Mereka memiliki parameter kelistrikan yang serupa. Penggunaan hanya satu elemen dari sepasang akan segera mempengaruhi pengoperasian seluruh rangkaian ke arah penurunan sensitivitas.

Saat menggunakan rangkaian sebagai sensor hujan untuk mobil, fakta berikut harus diperhatikan. Perangkat bekerja dengan baik dalam kisaran suhu 0...50°C, jadi di musim dingin, jika mobil tidak diparkir di tempat garasi yang hangat pada suhu negatif udara, pada saat pertama mobil mulai bergerak, hingga suhu di dalam kabin naik hingga nol derajat, sensor hujan mungkin tidak merespons faktor eksternal dengan benar.

Sensor api

Dalam praktik radio amatir, perangkat sederhana dan andal sangat populer - sensor yang merespons perubahan parameter apa pun pada input. Salah satu perangkat tersebut adalah yang ditunjukkan pada Gambar. Sirkuit 3.51 responsif terhadap peningkatan…….

Fotosensor dan yang diimplementasikan berdasarkan mereka perangkat elektronik, mengelola berbagai peralatan Rumah Tangga, telah lama populer di kalangan amatir radio. Tampaknya mustahil menemukan sesuatu yang baru dalam desain sirkuit untuk perangkat semacam itu. Itu......

Fotoresistor adalah perangkat semikonduktor yang konduktivitasnya berubah saat terkena cahaya. Fotoresistor monokristalin Gambar. 2.2. Fotoresistor monokristalin Fotoresistor film Gambar. 2.3. Fotoresistor film Gambar. 2.4. Menghubungkan fotoresistor ke rangkaian DC…….

Berbagai jenis sensor banyak digunakan dalam industri saat ini. Tidak ada yang tanpa mereka proses teknologi tidak berfungsi. Ada beberapa jenisnya, namun pada artikel kali ini kita akan tertarik dengan sensor induktif. Oleh karena itu, mari kita cari tahu mengapa diperlukan, di mana digunakan, struktur dan prinsip pengoperasiannya.

Padahal, sensor jenis ini merupakan perangkat yang prinsip pengoperasiannya didasarkan pada perubahan induktansi kumparan dan inti. Ngomong-ngomong, itulah nama itu sendiri. Perubahan induksi terjadi karena adanya penetrasi medan magnet kumparan benda logam, mengubahnya. Dan karenanya, diagram koneksi berubah, di mana pembanding memainkan peran utama. Ketika induksi berubah, ia mengirimkan sinyal ke relai atau transistor akhir (saklar), yang menyebabkan pasokan arus listrik terputus.

Oleh karena itu, tujuan utama alat ini adalah untuk mengukur pergerakan suatu peralatan. Dan jika batas lintas negara terlampaui, matikan. Pada saat yang sama, sensor memiliki batas pergerakannya sendiri, yang berkisar antara 1 mikron hingga 20 milimeter. Omong-omong, itulah sebabnya perangkat ini juga disebut sensor posisi induktif.

Keuntungan dan kerugian

Mari kita mulai dengan kelebihannya:

• Kesederhanaan desain, keandalan cukup tinggi. Tidak adanya kontak geser, yang cepat rusak.
• Dapat digunakan untuk menyambung ke jaringan listrik dengan frekuensi industri.
• Sensitivitas tinggi.
• Dapat menahan keluaran daya yang lebih tinggi.

Kekurangan:

• Tegangan dan keakuratan sensor saling berhubungan, sehingga tegangan yang tidak stabil pada jaringan menyebabkan hamburan batas respon.

Parameter sensor induktif

Salah satu parameter yang telah dijelaskan di atas adalah rentang respons. Meski menurut para ahli, itu tidak penting, justru atas dasar inilah pilihan diambil. Masalahnya adalah paspor produk menunjukkan parameter tegangan nominal saat perangkat beroperasi kondisi suhu+20C. Tegangan searah 24 volt, tegangan bolak-balik 230 volt. Seperti yang Anda pahami, dalam kondisi seperti itu biasanya sensor induksi tidak berfungsi, dan jika berfungsi, jarang berfungsi. Dalam hal ini, benda yang akan mengubah induktansi kumparan perangkat harus berupa pelat baja; lebarnya harus sama dengan tiga rentang respons dan tebal 1 mm.

Dalam praktiknya, pilihannya didasarkan pada dua indikator rentang respons:

• Efektif.
• Berguna.

Pembacaan yang pertama berbeda dari parameter nominal dalam ±10%. Di mana Kisaran suhu mengembang dari +18C menjadi +28C. Yang kedua didefinisikan sebagai ±10% dari yang pertama pada kisaran suhu dari 25 hingga 70C. Dan jika parameter pertama digunakan Tegangan terukur di jaringan, lalu dengan yang kedua ada spread dari 85% hingga 110% dari nilai nominal.

Ada satu parameter lagi yang berhubungan dengan zona respon. Ini adalah batas yang dijamin. Miliknya Bagian bawah adalah “0”, dan 81% teratas dari kisaran nominal.

Parameter seperti histeresis dan pengulangan juga harus diperhitungkan. Apa histeresis dalam kasus ini? Intinya, ini adalah jarak antara posisi pemicu terjauh dari sensor. Nilai optimalnya adalah 20% dari rentang respons efektif.

Yang tidak kalah pentingnya adalah bahan dari mana benda pelacak (pergerakan) itu dibuat. Pilihan terbaik– baja 37, koefisien reduksinya adalah “1”. Semua logam lainnya memiliki koefisien yang lebih rendah. Misalnya, baja tahan karat – 0,85, tembaga – 0,3. Bagaimana memahami apa yang dipengaruhi oleh faktor reduksi? Mari kita ambil contoh pelat tembaga. Artinya, rentang respons akan sama dengan 0,3 kali rentang respons berguna. Angka yang cukup rendah.

Kami mencantumkan parameter lain yang tidak begitu penting6

• Tegangan konstan memiliki rentang: 10-30, 10-60, 5-60 volt. Variabel 98-253 volt.

Perhatian! Pabrikan saat ini menawarkan apa yang disebut sensor induksi universal yang juga dapat beroperasi dari listrik arus bolak-balik, dan dari jaringan konstan.

• Arus beban (nominal) – 200 mA. Saat ini, pabrikan terkadang memproduksi sensor dengan beban arus 500 mA. Inilah yang disebut versi khusus.
• Tingkat respons. Inti dari parameter ini adalah menunjukkan nilai maksimum kemampuan peralihan. Diukur parameter ini dalam hertz. Jadi untuk sensor industri utama angkanya adalah 1000 Hz.

Metode koneksi

Ada beberapa varietas sensor induktif yang memiliki jumlah yang berbeda kabel koneksi.

• Dua kawat. Mereka terhubung langsung ke rangkaian beban saat ini. Pilihan paling sederhana, tetapi sangat berubah-ubah. Hal ini memerlukan resistansi beban nominal. Jika berkurang atau bertambah, perangkat mulai tidak berfungsi dengan benar. Saat menghubungkan ke jaringan DC, polaritas harus diperhatikan.
• Tiga kawat. Ini adalah sensor induksi yang paling umum, di mana dua kabel dihubungkan ke tegangan, satu ke beban.
• Empat, lima kawat. Mereka memiliki dua kabel yang terhubung ke beban. Kabel kelima adalah kemampuan untuk memilih mode operasi.

Kode warna terminal

Segala sesuatu yang berhubungan dengan jaringan listrik, terutama konduktor, harus dicantumkan kode warna. Hal ini dilakukan untuk kemudahan pemasangan dan pemeliharaan. Sensor induktif juga tidak menghindari hal ini. Di dalamnya, keluaran ditunjukkan dengan warna standar tertentu:

• Minus – warna biru.
• Ditambah - merah.
• Outputnya berwarna hitam.
• Ada jalan keluar kedua, itu putih, yang juga dapat menjadi masukan ke sistem kendali. Pabrikan harus memberi tahu Anda tentang hal ini dalam instruksi.

Dan yang terakhir adalah fitur desain yang menyentuh badan sensor. Ini mungkin berbentuk silinder atau bentuk persegi panjang. Terbuat dari paduan logam atau plastik. Paling sering, perangkat silinder dengan diameter 12 atau 18 mm digunakan di industri. Meskipun ada parameter lain dalam kisaran ukuran ini: 4, 8, 22 dan 30 mm.

Seperti biasa, mari kita pelajari teorinya lebih dalam terlebih dahulu.

Sensor induktif adalah sensor non-kontak yang dirancang untuk memantau posisi benda logam. Pengoperasiannya didasarkan pada sifat tersedak dengan celah udara untuk mengubah induktansinya ketika ukuran celah udara berubah.

Dalam rangkaian ini kita melihat kumparan sebagai bagian dari rangkaian osilasi, yang frekuensi osilasinya (dan induktansi yang dihasilkan) bergantung pada jarak antara kumparan dan bahan feromagnetik. Dengan mengukur induktansi (atau amplitudo osilasi), kesimpulan dapat ditarik mengenai jarak antara kumparan dan bahan feromagnetik.

Prinsip ini digunakan pada sensor jarak induktif. Diagram fungsional yang disederhanakan terlihat seperti ini. Generator menciptakan osilasi dalam kumparan; ketika amplitudo osilasi berubah di atas (atau di bawah) nilai ambang batas, pemicu dipicu dan mengirimkan logika nol (atau satu, tergantung pada pengaturan) ke output.

1. Generator menciptakan medan interaksi elektromagnetik dengan objek
2. Pemicu mengalihkan status keluaran logika
3. Perlindungan komprehensif melindungi sensor dari pembalikan polaritas dan gangguan catu daya
4. Rangkaian kunci menghasilkan sinyal keluaran sensor
Sensor semacam ini sangat banyak digunakan dalam industri, misalnya pada industri peralatan mesin, industri otomotif, dll.

Mengapa saya memerlukan sensor seperti itu? Sedikit latar belakang.
Pada suatu waktu, pada tahun 2011-2012 (saya tidak ingat persis berapa lama), sebuah startup baru yang menjanjikan muncul di Kickstarter - printer Makibox 3D. Janji-janji tersebut sungguh luar biasa - seharga 200 USD (untuk sesaat, 2012!) sebuah printer 3D yang berfungsi penuh, tampak hebat, dan berfungsi dengan meja berpemanas. Mereka berjanji untuk memasukkan pengiriman dalam harga. Pesaing terdekat yang tersedia berharga sekitar 800-1000 USD.

Dia tampak sangat cantik di foto. Kemudian lagu yang biasa untuk Kickstarter dimulai - keterlambatan waktu pengiriman selama setahun, kenaikan harga, dll. Saya sangat beruntung, karena... Saya yang terdepan, lalu hampir 2 tahun sejak tanggal pembayaran, saya menerima printer saya batch pertama dan terakhir seharga 350 USD (jadi harganya naik) dengan 4 gulungan plastik (kompensasi untuk “Saya tidak ingat Apa"). Mengingat plastiknya, ternyata cukup bagus. Kemudian perusahaan tersebut bangkrut dan ribuan investor tidak mempunyai apa-apa.

Saya bahkan punya video Makibox berfungsi. Di bawah ini adalah cuplikan peluncuran pertama dan detail pertama yang bahkan tidak dapat dicetak.

Masalah mulai berdatangan sekaligus. Kepala cetak (ujung panas) tersumbat rapat dengan plastik dalam lima menit pertama pengoperasian dengan jaminan 99%; setelah beberapa hari percobaan, ekstruder (sistem pengumpanan batang plastik) tertutup; desain printer begitu disalahpahami dan tipis sehingga produk-produk itu berjalan dan menggeliat ke segala arah.

Saya harus mengatakan bahwa saya masih sangat senang bisa terlibat dalam petualangan ini. Pertama-tama, saya tahu apa yang saya hadapi. Dan dalam kasus saya, risikonya sepadan. Dan kedua, dengan menghilangkan semua kekurangan desain, saya memahami sepenuhnya semua aspek dan nuansa pencetakan 3D.

Kepala cetak diganti dengan yang lain - E3D v.5. Extruder dicetak baru, dan banyak pekerjaan dilakukan untuk meningkatkan kekakuan struktur. Dan printer mulai mencetak.

Tetapi tidak mungkin untuk sepenuhnya menghilangkan cacat desain, dan kerusakannya plastik biasa menimbulkan kesedihan dan pemahaman akan cepatnya menipisnya masa pakai printer.

Dan saya memutuskan untuk membuat printer saya sendiri. Saya memilih teknologi untuk menggerakkan print head.

Saya ingin memastikan pengumpanan vertikal meja dilakukan pada sabuk untuk menghilangkan distorsi geometri bagian sepanjang sumbu Z (goyangan). Ada juga pemikiran di kepala saya tentang bagaimana mendekati masalah penyelarasan meja printer “ke cakrawala.”

Kita perlu melihat lebih dekat pada posisi horizontal tabel. Ini berhubungan langsung dengan topik ulasan dan sangat penting untuk kualitas cetakan. Biasanya, semua meja dipasang melalui sistem suspensi pegas yang dapat disesuaikan pada 3 atau 4 titik.

Dan sebelum mencetak, perlu untuk menggerakkan kepala cetak di atas meja untuk waktu yang lama dan terus-menerus dan, dengan memutar sekrup penyetel, mencapai celah yang paling seragam dan tepat (biasanya 0,2-0,3 mm), dan pada suhu panas (80 -90 derajat) meja. Sejujurnya, tugas ini bukanlah yang paling menarik dan mengasyikkan, dan Anda bisa kehabisan tenaga. Dan karena Jika pengaturan sering hilang karena getaran serta pemanasan dan pendinginan, prosedur ini harus diulangi secara berkala. Selain itu, prosedur ini sangat penting - tidak akan ada celah dan "cakrawala" yang ideal - bagian tersebut tidak akan menempel pada meja sebagian atau seluruhnya, yang berarti akan jatuh selama pencetakan atau akan ada lengkungan yang buruk.

Pencarian dan pemikiran membawa saya pada desain open source (didistribusikan secara bebas). Yang membuat saya tertarik adalah kombinasi semua keinginan saya dalam satu botol: ini adalah CoreXY, dan meja vertikal diberi sabuk, dan pahlawan ulasan kami adalah sensor induktif yang digunakan untuk mengkalibrasi meja.

Karena proyek ini “terbuka”, maka ada komunitas yang hebat penggemar menawarkan segala macam perbaikan dan trik alternatif. Setelah menghabiskan beberapa hari mengerjakan OpenSCAD, saya memutuskan parameter desain, mencetak bagian-bagian yang diperlukan, dan memesan apa yang hilang dari Tiongkok.

Elektronik, meja pemanas, dan motor stepper diambil dari donor MakiBox. Saya hanya perlu memesan 3 katrol untuk sabuk bergigi, sabuk itu sendiri, sensor induktif dan beberapa bantalan. Semuanya datang di bawah $20.

Dan sekarang printer sudah dirakit.

Dengan mengoptimalkan harga dan desain, saya mengejar dua burung dengan satu batu. Kelinci pertama adalah keheningan. Saya pernah mendengar printer 3D dengan bantalan linier berfungsi - suaranya keras. Mereka memang bersuara dan membutuhkan panduan linier yang diperkeras.

Dan kelinci kedua yang saya kejar adalah harganya. Namun, 12 bantalan dan 6 gandar membutuhkan biaya.

Dan saya harus mengatakan bahwa saya berhasil menyusul kelinci saya. Untuk gandar, saya mengambil gandar yang belum dikeraskan dari printer inkjet yang dibongkar, berdiameter 8 mm, dan untuk bantalan, saya mengerjakan bantalan biasa dari kaprolon berisi oli. Gandar printer tidak mengeluarkan biaya apa pun, tetapi saya menghabiskan 280 rubel untuk membeli kaprolon dan masih memiliki 3 atau 4 set tersisa. Mekaniknya beroperasi hampir tanpa suara. Tentu saja, tidak ada yang bisa dilakukan terhadap “lagu” motor stepper, tapi ini adalah dua hal yang lebih buruk.

Dan terakhir, pahlawan ulasan kami. Saya akan mengambil foto sensor secara terpisah dari jaringan, karena... milik Anda sudah terpasang ke printer 3D

Dan ini dia di mesin saya

Apa fungsi sensor induktif? Ada bagian di firmware printer 3D (saya menggunakan Marlin) yang menjelaskan cara mengkalibrasi alas printer. Anda dapat menentukan 4 titik di mana jarak dari sensor ke meja akan diukur.

Maka semuanya menjadi sangat, sangat sederhana. Sensor melewati keempat titik tersebut, menurunkan dan menaikkan meja serta menentukan jarak antara sensor dan meja. Jarak antara alas dan kepala cetak pada titik-titik ini didefinisikan sebagai (Jarak antara sensor dan alas) - (Jarak antara sensor dan kepala cetak).

Kemudian semua nilai ini diperhitungkan oleh firmware printer 3D, dan pencetakan dimulai.

Seperti inilah tampilan protokol pertukaran informasi di jendela program Repetier Host.

G28 – Perintah Homing (penentuan posisi awal sepanjang sumbu). Printer menggerakkan print head hingga menyentuh sensor batas sumbu
G29 - Ini persisnya Leveling Otomatis. Jalan empat titik
Di bawah ini adalah hasil pekerjaan, perhitungan simpangan nilai pengukuran empat titik dan koreksi yang diperlukan pada saat pencetakan.

Dan seperti biasa, kami mencetak rakitan untuk komponen tambahan pada printer itu sendiri. Saya mencetak tempat kumparan filamen.

Dan seperti biasa video pendek pengoperasian sensor induksi dan kalibrasi otomatis level meja printer.

Ringkasan. Perangkat yang sangat murah yang dapat membuat hidup lebih mudah bagi pemilik printer 3D. Sangat direkomendasikan untuk dibeli.

Semoga sukses dan bersenang-senang dalam hobi Anda!