في حياتنا اليومية ، اعتدنا على تنفيذ مختلف أنواع دوائر الاستشعار باستخدام أنواع مختلفة من أجهزة الاستشعار مثل مستشعر IR ، مستشعر درجة الحرارة ، مستشعر الضغط ، مستشعر PIR ، وما إلى ذلك. في كثير من الأحيان ، نلاحظ نظام فتح الباب الأوتوماتيكي المستند إلى دائرة مستشعر PIR ، ونظام إضاءة الشارع الأوتوماتيكي المستند إلى دائرة مستشعر LDR ، ودائرة مستشعر كهرضغطية قائمة نظام توليد الطاقة ، نظام إشارة المرور على أساس دائرة مستشعر الأشعة تحت الحمراء ، نظام كشف العوائق القائم على دائرة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية ، وما إلى ذلك.
هنا ، في هذه المقالة ، دعونا نناقش حول دائرة مستشعر القرب البسيطة والعمل. ولكن ، قبل مناقشة مستشعرات القرب بالتفصيل ، في المقام الأول ، يجب أن نعرف ما يعنيه مستشعر القرب فعليًا؟
مستشعر القرب
يُطلق على المستشعر الذي يمكن استخدامه للكشف عن وجود الأشياء المحيطة به دون أي اتصال مادي باسم مستشعر القرب. يمكن القيام بذلك باستخدام ملف حقل كهرومغناطيسي أو حزمة الإشعاع الكهرومغناطيسي التي يتغير فيها المجال أو إشارة العودة في حالة وجود أي جسم في محيطه. يُطلق على هذا الكائن الذي يشعر به مستشعر القرب اسم هدف.
مستشعر القرب
وبالتالي ، إذا ناقشنا أنواعًا مختلفة من الأهداف مثل الهدف البلاستيكي والهدف المعدني وما إلى ذلك ، يتطلب أنواعًا مختلفة من مستشعرات القرب مثل مستشعر القرب بالسعة أو مستشعر القرب الكهروضوئي ومستشعر القرب الاستقرائي ومستشعر القرب المغناطيسي وما إلى ذلك. يُطلق على النطاق الذي يكون فيه مستشعر القرب قادرًا على اكتشاف كائن ما هو النطاق الاسمي. على عكس المستشعرات الأخرى ، يمكن أن تدوم مستشعرات القرب لعمر طويل وتتمتع بموثوقية عالية جدًا حيث لا توجد أجزاء ميكانيكية وكذلك لا يوجد اتصال مادي بين المستشعر والجسم المحسوس.
مخطط دائرة مستشعر القرب
مخطط كتلة دائرة مستشعر القرب
دعونا نناقش حول دائرة مستشعر القرب الاستقرائي التي تستخدم بكثرة في العديد من التطبيقات. يظهر الرسم التخطيطي لدائرة مستشعر القرب في الشكل أعلاه والذي يتكون من كتل مختلفة مثل كتلة المذبذب ، ملف الحث الكهربائي ، مزود الطاقة ، منظم الجهد ، إلخ.
مبدأ عمل مستشعر القرب
تُستخدم دائرة مستشعر القرب الحثي للكشف عن الأجسام المعدنية ولا تكتشف الدائرة أي كائنات أخرى غير المعادن. يمثل مخطط دائرة مستشعر القرب أعلاه المجال الذي ينتجه الملف ، والذي يتم إنشاؤه من خلال توفير a مزود الطاقة . عندما يتم إزعاج هذا المجال من خلال الكشف عن أي جسم معدني (عندما يدخل جسم معدني هذا المجال) ، سيتم إنشاء تيار دوامة يدور داخل الهدف.
رسم تخطيطي لدائرة مستشعر القرب عند اكتشاف الهدف
نتيجة لذلك ، سوف يحدث الحمل على المستشعر الذي يقلل من سعة المجال الكهرومغناطيسي. إذا تم تحريك الجسم المعدني (المسمى كهدف ، كما ناقشنا سابقًا في هذه المقالة) باتجاه مستشعر القرب ، ثم سيزداد تيار الدوامة وفقًا لذلك. وبالتالي ، سيزداد الحمل على المذبذب ، مما يقلل من سعة المجال.
كتلة الزناد في الجوار دائرة الاستشعار تُستخدم لمراقبة اتساع المذبذب وعلى مستويات معينة (مستويات محددة مسبقًا) تقوم دائرة الزناد بتشغيل أو إيقاف تشغيل المستشعر (وهو في حالته الطبيعية). إذا تم تحريك الجسم أو الهدف المعدني بعيدًا عن مستشعر القرب ، فإن سعة المذبذب ستزداد.
شكل موجة مذبذب مستشعر القرب
يمكن تمثيل شكل الموجة لمذبذب مستشعر القرب الحثي في وجود الهدف وفي غياب الهدف كما هو موضح في الشكل أعلاه.
دائرة مستشعر القرب الفولتية التشغيلية
في الوقت الحاضر ، تتوفر مستشعرات القرب الاستقرائي بجهد تشغيل مختلف. تتوفر مستشعرات القرب الاستقرائي في أوضاع AC و DC و AC / DC (أوضاع عالمية). نطاق التشغيل لدارات مستشعر القرب من 10V إلى 320V DC و 20V إلى 265V AC.
الأسلاك دائرة استشعار القرب
يتم إجراء أسلاك دائرة مستشعر القرب كما هو موضح في الشكل أدناه. يعتمد على حالة الترانزستور بناءً على عدم وجود هدف ، تُعتبر مخرجات مستشعر القرب على أنها NC (مغلق عادةً) أو NO (مفتوح عادةً).
الأسلاك دائرة استشعار القرب
إذا كان ناتج PNP منخفضًا أو متوقفًا أثناء غياب الهدف ، فيمكننا اعتبار الجهاز مفتوحًا بشكل طبيعي. وبالمثل ، إذا كان ناتج PNP مرتفعًا أو قيد التشغيل أثناء غياب الهدف ، فيمكننا اعتبار الجهاز مغلقًا بشكل طبيعي.
الحجم المستهدف لدائرة مستشعر القرب
يمكن اعتبار السطح المسطح الأملس بسمك 1 مم ومصنوع من الفولاذ الطري هدفًا قياسيًا. هناك العديد من الدرجات التي يتوفر فيها الفولاذ والفولاذ الطري مصنوع من الكربون والحديد (محتوى أعلى). سيكون للهدف القياسي المزود بأجهزة استشعار محمية جوانب مساوية لقطر وجه الاستشعار. إن جوانب الهدف ذات المستشعرات غير المحمية تساوي واحدًا أكبر بين الاثنين ، أي قطر وجه الاستشعار أو ثلاثة أضعاف نطاق التشغيل المقنن.
الحجم المستهدف لدائرة مستشعر القرب
على الرغم من أن حجم الهدف أكبر من الهدف القياسي ، فلن يكون هناك تغيير في نطاق الاستشعار. ولكن إذا أصبح حجم الهدف أقل من الهدف القياسي أو غير منتظم ، فإن مسافة الاستشعار ستنخفض. وبالتالي ، يمكننا القول أنه ، على الرغم من صغر حجم الهدف ، يجب تحريك الهدف بالقرب من وجه الاستشعار ليتم اكتشافه.
تطبيقات دائرة مستشعر القرب
يمكن استخدام دائرة مستشعر القرب لتطبيقات مختلفة ، وبعض تطبيقات دائرة مستشعر القرب موصوفة أدناه:
دائرة بسيطة للكشف عن المعادن
يمكن تصميم كاشف المعادن البسيط باستخدام مستشعر القرب والصفارة ودائرة LC (محث متصل بالتوازي مع مكثف) ، والتي يتم توصيلها كما هو موضح في مخطط الدائرة أعلاه. ستجعل هذه الدائرة مؤشر LED يتوهج ويصدر صوت صفارة عندما يكتشف أجسامًا أو أهدافًا معدنية.
مستشعر القرب في الجوالات
كثيرا ما تستخدم دائرة مستشعر القرب في الهواتف المحمولة (الهواتف الذكية أو الهواتف المزودة بشاشات اللمس) التي نستخدمها في حياتنا اليومية. إذا تم تصنيع هذا المستشعر للتحرك بالقرب من الأذن أو جعله يسقط الظل أو اللمس ، فسيتم إيقاف تشغيل ضوء شاشة الهاتف المحمول ، بحيث يتجنب لمس شاشة الهاتف المحمول (يتجنب ملامسة الشاشة للوجه أو الأصابع) أثناء المكالمات ( على أساس المتطلبات). يمكن تنفيذ المفاتيح الحساسة التي تعمل باللمس باستخدام دوائر مستشعر القرب ويمكن استخدام دائرة مستشعر القرب لتصميم مشاريع روبوتية للكشف عن المعادن.
هل تريد تصميم جهاز استشعار مشاريع الإلكترونيات بأفكارك المبتكرة؟ بعد ذلك ، انشر أفكارك للحصول على مساعدة فنية في تصميم المشاريع بنفسك.
