Звуковые датчики
Эти датчики служат для безопасного передвижения роботов в пространстве за счет измерения расстояния до препятствия от нескольких сантиметров до нескольких метров. К ним относятся микрофон (позволяет фиксировать звук, голос и шум), дальномеры, которые представляют собой датчики, измеряющие расстояние до ближайших объектов и другие ультразвуковые сенсоры. УЗ особенно широко используются практически во всех отраслях робототехники.
Работа ультразвукового датчика основана на принципе эхолокации. Вот как это работает: динамик прибора издает УЗ импульс на определенной частоте и замеряет время до момента его возвращения на микрофон. Звуковые локаторы излучают направленные звуковые волны, которые отражаются от объектов, и часть этого звука снова поступает в датчик. При этом время поступления и интенсивность такого возвратного сигнала несут информацию о расстоянии до ближайших объектов.
Для автономных подводных аппаратов преимущественно используются технологии подводных гидролокаторов, а на земле звуковые локаторы в основном используются для предотвращения столкновений лишь в ближайших окрестностях, поскольку эти датчики характеризуются ограниченным диапазоном.
К числу других устройств, альтернативных по отношению к звуковым локаторам, относятся радары, лазеры и лидары. Вместо звука, в этом типе дальномеров используется отраженный от препятствия лазерный луч. Эти датчики получили более широкое применение в разработке автономных автомобилей, так как позволяют транспортному средству более эффективно справляться с дорожным движением.
Датчики температуры
Это одна из основных групп. Классификация датчиков температуры объединяет все устройства, имеющие способность проводить оценку параметров исходя из нагрева или остывания конкретного типа вещества либо материала.
Это устройство собирает информацию о температуре от источника и преобразует ее в форму, понятную для другого оборудования или человека. Лучшая иллюстрация датчика температуры — ртуть в стеклянном термометре. Ртуть в стекле расширяется и сжимается в зависимости от изменений температуры. Наружная температура является исходным элементом для измерения показателя. Положение ртути наблюдает зритель, чтобы измерить параметр. Существует два основных типа датчиков температуры:
- Контактные датчики. Этот тип устройств требует прямого физического контакта с объектом или носителем. Они контролируют температуру твердых веществ, жидкостей и газов в широком диапазоне температур.
- Бесконтактные датчики. Этот тип датчиков не требует какого-либо физического контакта с измеряемым объектом или носителем. Они контролируют неотражающие твердые вещества и жидкости, но бесполезны для газов из-за их естественной прозрачности. Эти приборы используют закон Планка для измерения температуры. Этот закон касается тепла, излучаемого источником для измерения контрольного показателя.
Дальномер
Самые дешевые датчики приближения и расстояния производятся по последней комплектации: инфракрасные дальномеры .
Инфракрасные дальномеры используют триангуляцию и ряд небольших фотопроводящих ячеек для определения расстояния и наличия препятствий под углом обзора. Эти ряды фотоэлементов на самом деле представляют собой чувствительные к положению устройства (PSD). Они работают, испуская короткий импульс инфракрасного света, который отражается от препятствия или продолжает свой путь. Если волна отражается обратно к датчику в течение заданного периода времени, датчик воспринимает это и измеряет угол между излучателем, препятствием и приемником (в противном случае датчик считает, что перед ним ничего нет). Угол меняется в зависимости от расстояния до препятствия. Приемная линза фокусирует обратную волну , которая освещает ячейку в ряду, которая определяет расстояние до объекта с помощью тригонометрии.
Существуют разные версии этих телеметров, которые имеют разные диапазоны измерения, которые могут отправлять измерения с помощью аналогового напряжения или путем отправки 8- битного последовательного сигнала, или с помощью какого сигнала, если объект находится ниже заданного расстояния.
Мы выбираем модель, способную измерять расстояние от 4 до 30 см , и которая передает его через аналоговый выход, и мы получаем эту кривую, которая показывает отношение расстояния к выходному напряжению
Из-за этой тригонометрической связи между расстоянием и углом выходной сигнал датчика не является биективным, поэтому мы должны особенно осторожно относиться к объектам на расстоянии менее 4 см, которые возвращают информацию о расстоянии, которую можно интерпретировать как исходящую от очень большого объекта. далекий.
Другой способ измерения расстояния между датчиком и объектом — измерение времени пролета. Измеряется время распространения света между датчиком и целью. Интересно иметь напрямую аналоговую информацию.
ПРИМЕНЕНИЕ И СПЕЦИФИКА
В промышленности и технике, индуктивные элементы постепенно вытесняют механические концевые выключатели. Индуктивный бесконтактный датчик замыкает-размыкает управляемую цепь при попадании металла в зону чувствительности.
Различные кинематические схемы позволяют использовать устройство для контроля состояния дверей, створок, люков, положения деталей, ограничения хода подвижных элементов, системах защитного отключения, блокировки включения.
Индуктивный датчик положения позволяет фиксировать перемещение объекта расстоянием от нескольких микрометров до сантиметров. По устройству, в большинстве случаев, это дифференциальный трансформатор. Ток со вторичной обмотки подается на систему автоматизированного управления, которая контролирует работу всего агрегата, линии, машины. По такому же принципу устроены элементы измерения углов поворота.
Индуктивный датчик давления имеет электромеханическую конструкцию. Основой является элемент фиксирующий перемещение, якорь которого соединен с поршнем или мембраной. Сила, возникающая в результате воздействия давления жидкости или газа, уравновешивается пружиной, вынуждает занимать якорь определенное положение. Информация переводится в форму электронного сигнала, передается на КИП или АСУ.
Подобным образом устроены приборы измерения расхода жидкостей (давление снимается после дросселя определенного диаметра и пропускной способности), уровня.
Индуктивный датчик скорости отличается от бесконтактных выключателей наличием блока измерения частоты импульсов. Зубчатое колесо, вращаясь, периодически воздействует на зону чувствительности, генерируя импульсы определенной частоты, зависящие от скорости движения. Частота сравнивается блоком измерений, передается далее на КИП, АСУ, либо коммутирующий элемент.
По аналогичному принципу работают приборы измерения частоты, направления вращения, положения коленчатого вала.
По типу подключения, количеству выходов, промышленность выпускает датчики:
- двухпроводные — включаемые непосредственно в управляемую сеть. Бесконтактные выключатели, элементы сигнализации, защиты.
- трехпроводные — питание выделено отдельно (как правило это синий и красный выводы), нагрузка — сигнал, третий (черный) проводник;
- четырехпроводные — имеют два выхода для передачи информации;
- пятипроводные — пятый, вход, используется для управления режимами работы.
Обзор емкостных датчиков CR
CR – серия емкостных цилиндрических датчиков от Autonics (рисунок 9).
Выпускаются датчики двух типоразмеров – CR18 и CR30 с зонами чувствительности 8 и 15 мм соответственно.
Двухпроводные нормально разомкнутые версии CRxx-xAO и двухпроводные нормально замкнутые версии CRxx-xAС работают с переменным выходным напряжением 110…240 В и током 5…200 мА. Частота срабатывания – 20 Гц.
Трехпроводные версии предназначены для работы в цепях постоянного напряжения 10…30 В с выходными токами до 200 мА. Их частота срабатывания достигает 50 Гц (таблица 8).
Таблица 8. Основные характеристики трехпроводных датчиков семейства CR
| Параметр | Наименование | |||
| CR18-8DN,CR18-8DP,CR18-8DN2 | CR30-15DN,CR30-15DP,CR30-15DN2 | CR18-8AO,CR18-8AC | CR30-15AO,CR30-15AC | |
| Зона чувствительности, мм | 8 | 15 | 8 | 15 |
| Гистерезис | Макс. 20% от расстояния срабатывания | |||
| Стандартный объект для обнаружения (железо), мм | 50x50x1 | |||
| Рабочий зазор, мм | 0…5,6 | 0…10,5 | 0…5,6 | 0…10,5 |
| Напряжение питания ном., В | 12/24 | 100/240 | ||
| Предельное напряжение питания, В | 0…30 | 85…264 | ||
| Ток потребления, мА | Макс. 15 | Макс. 2,2 | ||
| Частота срабатывания *, Гц | 50 | 20 | ||
| Температурный дрейф | Макс. ±10% от расстояния срабатывания при температуре окружающей среды 20°С | |||
| Номинальный ток, мА | Макс. 200 | |||
| Сопротивление изоляции | Мин. 50 МОм (500 В=) | |||
| Электрическая прочность диэлектрика | ~1500 В, 50/60 Гц в течение 1 минуты | |||
| Стойкость к вибрациям | амплитуда 1 мм при частоте 10…55 Гц по каждому из направлений X, Y, Z в течение 2 часов | |||
| Стойкость к ударным нагрузкам | 500 м/с2 (примерно 50g) направления X, Y, Z 3 раза | |||
| Индикатор | Индикатор работы (красный светодиод) | |||
| Рабочая температура, °C | -25…70 | |||
| Температура хранения, °C | -30…80 | |||
| Влажность, % | 35…95 | |||
| Встроенная защита | от перенапряжения, обратной полярности | от перенапряжения | ||
| Степень защиты (IP) | IP66 | IP65 | IP66 | IP65 |
| Масса, г | 76 | 206 | 70 | 200 |
* – Частота срабатывания представляет собой среднее значение: стандартный объект с удвоенной шириной на расстоянии 1/2 от номинального.
Состояние датчика можно определить по светодиоду. Если он светится – ток поступает в нагрузку.
Код для заказа датчиков серии CR включает 5 позиций: тип датчика, форму, диаметр головки, код зоны чувствительности, код типа выходного каскада (таблица 9).
Таблица 9. Именование датчиков семейства CR
| C | R | 30 | -15 | DN | |
| Тип датчика | Форма корпуса | Диаметр головки датчика, мм | Зона чувствительности, мм | Тип выхода | |
| С – емкостной | R – цилиндр | 18 | 8 | DN | 3-проводной, NPN, нормально разомкнутый, питание 24 В DC |
| 30 | 15 | DN2 | 3-проводной, NPN, нормально замкнутый, питание 24 В DC | ||
| DP | 3-проводной, PNP, нормально разомкнутый, питание 24 В DC | ||||
| DP2 | 3-проводной, NPN, нормально замкнутый, питание 24 В DC | ||||
| AO | 2-проводной, нормально разомкнутый, питание 110…240 В AC | ||||
| AС | 2-проводной, нормально замкнутый, питание 110…240 В AC |
Стоит отметить и высокую степень защиты: IP66 – для CR18, IP66 – для CR30. Изоляционные свойства также на высоте. Так как емкостные датчики способны обнаруживать не только металлические объекты, то спектр приложений серии CR еще шире, чем у индуктивных датчиков. Сфера их применения:
- концевые выключатели станков;
- детекторы автоматических линий розлива молока, пива, и тому подобное;
- датчики уровня жидкости;
- детекторы обнаружения брака в текстильном производстве.
Блок обработки
Аналоговое, цифровое или комбинированное устройство, обеспечивающее обработку поступающих от прироприемника сигналов с целью выделения импульса, вызванного нарушителем, из общего потока помех.
Алгоритм обработки основан на анализе формы, длительности и величины сигнала. Сигнал от человеческой фигуры является симметричным и двухполярным, в отличие от шумовых несимметричных сигналов.
Величина сигнала – основной параметр, по которому происходит анализ поступающего импульса.
В недорогих моделях БО анализируют только его, сравнивая с пороговым показателем и подсчитывая количество срабатываний. После превышения определенного числа за единицу времени включается сигнал тревоги.
Такой метод несовершенен и приводит к большому количеству ложных срабатываний от вибраций или электромагнитных помех.
Если настроить низкую чувствительность, то в датчиках с зоной контроля типа «одиночная завеса» может не произойти срабатывания вообще, если будет пересечен всего один луч.
В более дорогих датчиках дополнительно анализируется полярность и симметрия формы поступающего сигнала.
Как настроить сенсор приближения Xiaomi Redmi 8
Можно даже его снять и проверить, не заработал ли после этого датчик движения? В Redmi 8 он находится вверху, рядом с камерой для селфи. Если заработал, значит, стекло было плохо установлено и мешало его работе. Как факт, у меня стоит защитное стекло, и оно никак не влияет на работу этого прибора, так как я его установил правильно.
- Чтобы нам откалибровать прибор и изменить его чувствительность, нужно войти в инженерное меню. Чтобы это сделать в Redmi 8 и похожих на него смартфонах, у которых оболочка обновлена до MIUI 12 (в версии MIUI 11 действия похожи, но немного отличаются) нужно войти в настройки главного экрана;
- Затем, надо отыскать вкладку «О телефоне»;
- Входим в новое окошко и прокручиваем его немного вниз. Нам нужна вкладка «Все параметры»;
- Новое окошко также нужно опустить немного вниз, до вкладки «Версия Ядра». По данной вкладке нужно кликнуть 8 раз подряд;
- После данных действий, на телефоне появится «Инженерное меню»;
- Теперь, нам нужно кликнуть по 3 вертикальным точкам, которые находятся в углу справа для открытия ниспадающего меню. В нём нам нужно выбрать вкладку «Proximity Sensor Calibrate»;
- У нас откроется окошко «Датчик расстояния». В нём нам нужно кликнуть по кнопочке CALIBRATION;
- У нас начнётся калибровка. Как мы видим, она прошла успешно. Появились зелёные надписи. Значение 5.0 – отличный результат!
Теперь я вам советую проверить датчик на деле. Нужно кому-нибудь позвонить и поднести палец к камере «Селфи», находящейся вверху. Если экран погас, то всё в порядки. Калибровка сработала. Если нет, то мы применим сторонний софт.
Датчики ускорения в робототехнике
Ускорение и наклон измеряются с помощью датчика ускорения, устройства, которое измеряет ускорение, известного как акселерометр. Статическая сила и динамическая сила — это два типа сил, которые влияют на акселерометр.
- Статическая сила Это сила трения, которая существует между двумя вещами. Мы можем вычислить, насколько робот наклоняется, вычислив силу тяжести. Этот расчет помогает сбалансировать робота или решить, движется ли он в гору или по плоской поверхности.
- Динамическая сила Это относится к количеству силы, необходимой для перемещения объекта. Скорость / скорость робота можно определить путем измерения динамической силы с помощью акселерометра.
ЕМКОСТНЫЕ ДАТЧИКИ
Принцип работы электронного емкостного датчика построен на изменении емкости плоского или цилиндрического конденсатора в зависимости от перемещения одной из обкладок. Также учитывается такой показатель как диэлектрическая проницаемость среды между обкладок.
Одно из преимуществ подобных устройств – очень простая конструкция, которая позволяет достичь хороших показателей прочности и надежности.
Также измерители этого типа не подвержены искажениям показателей при перепадах температуры. Единственно условие для точных показателей – защита от пыли, влажности и коррозии.
Емкостные датчики широко используются в самых разнообразных отраслях. Простые в изготовлении приборы отличаются низкой себестоимостью производства, при этом обладают длительным сроком эксплуатации и высокой чувствительностью.
В зависимости от исполнения устройства делятся на одноемкостные и духъемкостные. Второй вариант более сложен в изготовлении, но отличается повышенной точностью измерений.
Область применения.
Наиболее часто емкостные датчики используют для измерения линейных и угловых перемещений, причем конструкция устройства может различаться в зависимости от метода измерения (меняется площадь электродов, либо зазор между ними). Для измерения угловых перемещений используют датчики с переменной площадью обкладок конденсатора.
Также емкостные преобразователи используют для измерения давления. Конструкция предусматривает наличие одного электрода с диафрагмой, которая под действием давления изгибается, меняя емкость конденсатора, что фиксируется измерительной схемой.
Таким образом, емкостные измерители могут использоваться в любых системах управления и регулирования. В энергетике, машиностроении, строительстве обычно используют датчики линейных и угловых перемещений. Емкостные преобразователи уровня наиболее эффективны при работе с сыпучими материалами и жидкостями, и часто используются в химической и пищевой промышленности.
Электронные емкостные датчики применяются для точного измерения влажности воздуха, толщины диэлектриков, различных деформаций, линейных и угловых ускорений, гарантируя точность показателей в самых разных условиях.
Способ подключения
Существует несколько разновидностей индуктивных датчиков, которые имеют разное количество проводов подключения.
- Двухпроводные. Включаются прямо в цепь токовой нагрузки. Самый простой вариант, но очень капризный. Для него нужен номинальное сопротивление нагрузке. Если он снижается или увеличивается, прибор начинает работать некорректно. При подключении к сети постоянного тока, необходимо соблюдать полярность.
- Трехпроводной. Это самые распространенные индукционные датчики, в которых два провода подключаются к напряжению, один к нагрузке.
- Четырех-, пятипроводные. В них два провода подключаются к нагрузке. Пятый провод – это возможность выбора режима работы.
Применение датчиков в робототехнике
У роботов, в отличие от людей и животных, отсутствуют естественные чувства. Инженерам предстоит разработать их как сенсоры для роботов. Роботы используют датчики для построения представления о мире, в котором они находятся. ЛИДАР — это пример датчика, используемого в некоторых роботах (обнаружение света и определение дальности).
LiDAR — это устройство для измерения расстояния, в котором используется лазер. Лазеры освещают объекты в атмосфере, а затем отражают их. Робот использует эти отражения для построения карты своего окружения. LiDAR сообщает роботам, что происходит в их среде и где она находится.
Датчик робота LiDAR; Кредиты на изображения: “Оптический датчик дальности Garmin LIDAR-Lite”(CC BY-NC-SA 2.0) от Adafruit
Скачать инструкции и руководства на некоторые типы индуктивных датчиков:
• Autonics_PR / Индуктивные датчики приближения. Подробное описание параметровэ, pdf, 135.28 kB, скачан: 2812 раз./• Autonics_proximity_sensor / Каталог датчиков приближения Autonics, pdf, 1.73 MB, скачан: 1618 раз./
• Omron_E2A / Каталог датчиков приближения Omron, pdf, 1.14 MB, скачан: 2113 раз./
• ТЕКО_Таблица взаимозаменяемости выключателей зарубежных производителей / Чем можно заменить датчики ТЕКО, pdf, 179.92 kB, скачан: 1614 раз./
• Turck_InduktivSens / Датчики фирмы Turck, pdf, 4.13 MB, скачан: 2166 раз./
• pnp npn / Схема включения датчиков по схемам PNP и NPN в программе Splan/ Исходный файл., rar, 2.18 kB, скачан: 3303 раз./
Что делать, если не работает датчик приближения на IPhone
Датчик приближения в IPhone – это один из главных элементов телефона. Он нужен для:
- регулировки подсветки дисплея во время разговоров;
- для набора номера;
- для включения голосовой службы «Сири»;
Соответственно, пользователи не могут использовать все вышеперечисленные функции, если не работает датчик приближения на IPhone. Особое неудобство доставляет постоянно подсвеченный экран во время разговора. Из-за нерабочего датчика нажимаются кнопки и иконки, которые могут прервать звонок.
Причины неисправности
Нерабочий датчик может быть следствием:
- механического повреждения (из-за падения или удара айфона);
- износа шлейфа;
- попадания на датчик излишнего количества пыли;
- попадания в корпус телефона влаги. В таком случае следует разобрать телефон и просушить все компоненты дисплея по отдельности;
- неполадки после обновления прошивки.
Откат прошивки
Часто проблема с сенсором появляется после установки обновлений. Разработчики не всегда успевают исправлять все баги. Если вы не хотите ждать новой версии прошивки с решением, можно откатить ОС до предыдущей версии. Следуйте инструкции, чтобы вернуть предыдущую версию ОС:
подключите девайс к ПК и откройте приложение ITunes;
Зажмите клавишу Shift на персональном компьютере и в тоже время кликните на «Восстановить айфон». В операционной системе OS X нужно удерживать кнопку Alt;
Выберите самый последний бэкап. Дождитесь окончания установки компонентов. Это займет не более 40 минут.
Датчик перестал работать после замены дисплея – решение
Если вы поменяли экран айфона и после этого датчик приближения престал работать, это говорит о том, что положение его рамки было нарушено. Как следствие, датчик не может выполнять свою функцию. Вы можете самостоятельно поправить положение элемента. Разберите телефон (используйте только предназначенные для айфона инструменты – медиаторы, пятигранная отвертка, присоска, крестовая отвертка, спуджер). Открепите заднюю крышку устройства, перед этим отсоединив все шлейфы материнской платы.
Найдите держатель сенсора приближения:
Демонтируйте рамку сенсора и установите её заново. Помните, элемент должен быть расположен ровно в рамке корпуса.
Правильно установленная рамка указана на рисунке:
Замена шлейфа в IPhone
Благодаря описанной ниже инструкции вы сможете самостоятельно заменить нерабочий датчик
Перед покупкой нового шлейфа обратите внимание на его маркировку. Оригинальный продукт содержит цифровые и символьные коды, QR-коды и надписи компании производителя с соответствующей символикой
Подлинный шлейф для IPhone выглядит следующим образом:
Подлинный шлейф для IPhone выглядит следующим образом:
Как правило, поломку можно исправить только заменой детали шлейфа. Он содержит механизм фронтальной камеры телефона и датчика приближения. Открепите заднюю крышку от дисплейного модуля айфона и приступайте к замене детали.
Расположите модуль на ровной поверхности и открутите указанные на рисунке винты:
Отсоедините заглушку верхнего динамика, а затем и сам динамик.
С помощью спуджера отсоедините шлейф фронтальной камеры и датчика приближения.
С помощью пинцета аккуратно снимите датчик (окрашен в фиолетовый тинт) со шлейфа и замените на новую деталь. Вы также можете заменить весь шлейф целиком.
Любые инструкции по самостоятельному ремонту Iphone Вы можете найти на нашем сайте, либо оформите вызов специалиста для
в любое удобное для Вас место.
Нередко пользователи мобильных устройств сталкиваются с тем, что во время разговора не срабатывает блокировка экрана, предотвращающая непроизвольное нажимание на дисплей. Проблема в таком случае кроется в датчике приближения. Причин неверной работы этого элемента смартфона существует несколько. Сейчас мы разберёмся, как включить/отключить датчик приближения на Андроид, или настроить его в случае необходимости.
Речь в данном случае идёт о небольшом бесконтактном устройстве, которое распознаёт приближение к смартфону какого-либо объекта. В результате корректной работы этой функции дисплей гаджета погаснет автоматически при поднесении телефона к уху. Это исключит случайное нажатие сенсорных кнопок во время разговора (например, ухом, пальцем или щекой).
Кроме того, датчик приближения на Андроиде позволяет существенно экономить заряд батареи, поскольку при экране, включённом во время общения с другим абонентом, заряд аккумулятора интенсивно расходуется.