Sensores de proximidade sem contato. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica

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Nas atividades de rádio profissional e amador, tive que desenvolver dispositivos que exigiam controle sobre a movimentação de peças metálicas. A indústria produz vários tipos de sensores de proximidade sem contato (NPS) que desempenham funções semelhantes e são construídos com base em princípios físicos diferentes. Mas a maioria deles não era adequada por motivos de falta de ajuste de sensibilidade, não reparabilidade ou alto custo. E, por exemplo, dispositivos fotoeletrônicos comprovados não funcionam bem em ambientes empoeirados ou opacos.

Infelizmente, na literatura popular existem muito poucas publicações sobre o projeto e uso de BDPs bem adaptados para trabalhar em tais condições, cuja ação se baseia na alteração do fator de qualidade do circuito oscilante quando um objeto condutor é introduzido em o campo magnético de sua bobina. Os BDPs descritos abaixo baseiam-se precisamente neste princípio. Eles reagem à aproximação de um objeto de metal apenas por um lado. Isto é muito importante ao instalar o sensor em um ambiente “metálico”, por exemplo, na base de uma máquina.

A base do BDP está em um único transistor, cujo circuito é mostrado na Fig. 1, foi utilizado o aparelho descrito no artigo “Detetor de metais simples” (Rádio, 1980, nº 7, p. 61).

Na ausência de metal próximo ao transformador T1, o gerador com realimentação indutiva no transistor VT1 opera à beira da falha de oscilação. Isto é conseguido usando um resistor sintonizado R2. A tensão alternada do coletor do transistor VT1 através do capacitor C2 é fornecida ao retificador por meio dos diodos VD1 e VD2. O valor da tensão DC retificada corresponde a um nível lógico alto (para microcircuitos CMOS). A aproximação de um objeto metálico ao transformador T1 leva à interrupção das oscilações do gerador. A tensão na saída do sensor cai para zero.

O núcleo magnético do transformador T1 é um copo de núcleo blindado de tamanho padrão B22 feito de ferrite 2000NM1. Os enrolamentos I (120 voltas) e II (45 voltas) são enrolados a granel com fio PEV-2 de 0,2 mm. Tal dispositivo reage à aproximação do metal apenas do lado aberto do circuito magnético. Foram testadas taças feitas de ferrite de outras marcas e até de ferro carbonílico. Em todos os casos obtiveram-se bons resultados.

Resistor trimmer R2 - SP5-2v, constantes - MLT. Todos os capacitores são cerâmicos (por exemplo, K10-17, KM-6), o transistor VT1 é qualquer estrutura npn de silício de alta frequência.

A faixa de operação deste BDP pode ser ajustada usando o resistor de corte R2 na faixa de 0...60 mm. Durante o processo de ajuste, a tensão na saída do sensor é controlada com um voltímetro de alta resistência ou através de um simples indicador LED montado conforme o circuito mostrado na Fig. 2. Deve-se observar que valores de faixa de resposta superiores a 20 mm são extremamente instáveis ​​e não é desejável defini-los.

O circuito de um BDP mais complexo no chip K561LN2 é mostrado na Fig. 3. Ao contrário do anterior, está equipado com um indicador de status integrado no LED HL1 e possui uma capacidade de carga significativamente maior. Você pode até ligar uma bobina de relé entre a saída do sensor e o positivo da fonte de alimentação. Graças à estabilização da tensão de alimentação do microcircuito DD1, a sensibilidade do sensor definida pelo resistor de corte R1 é menos suscetível a alterações.

A unidade do sensor principal é um gerador LC baseado nos elementos DD1.1 e DD1.2. O elemento DD1.3 serve como buffer entre o gerador e o retificador no diodo VD1. O elemento DD1.4 inverte o sinal, que é enviado para a saída através do amplificador de potência no transistor VT1.

Capacitor C4 - K50-35, o restante - K10-17. Resistor trimmer R1 - SP5-2v, constantes - MLT. O design da bobina L1 é semelhante ao do transformador T1 (ver Fig. 1). Seu enrolamento é de 50 voltas, enrolado em um feixe de quatro fios PEV-2 de 0,1 mm.

Ao configurar o sensor, primeiro girando o controle deslizante do resistor R1, desligue o LED HL1. Em seguida, um objeto metálico é levado até a bobina L1. O LED deve acender. Ao alterar a posição do objeto metálico, um resistor de corte é usado para atingir a faixa operacional desejada.

Ambas as versões do BDP funcionam com sucesso em instalações industriais desenvolvidas com a participação do autor.

Autor: N. Taranov, São Petersburgo

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