Как подключить бесконтактный датчик AR-G18-3C5PC?

Индуктивные бесконтактные датчики (выключатели) KIPPRIBOR LA

Наиболее целесообразно индуктивные выключатели серии LA применять взамен механических конечных выключателей, поскольку отсутствие подвижных частей в выключателях серии LA и их возможность реагировать на расстоянии позволяет значительно повысить ресурс работы механизмов и надежность оборудования в целом.

Общие технические характеристики цилиндрических индуктивных бесконтактных датчиков (выключателей) KIPPRIBOR серии LA

(1) – Реальное расстояние срабатывания конкретного бесконтактного выключателя, измеренное при номинальном напряжении питания, определенных температуре и условиях монтажа.

Диаметр корпуса 8 мм

Диаметр корпуса 12 мм

(2) – третий провод используется для заземления корпуса.

Диаметр корпуса 18 мм

(2) – третий провод используется для заземления корпуса.

Диаметр корпуса 30 мм

(2) – третий провод используется для заземления корпуса.

Схемы подключения индуктивных бесконтактных датчиков (выключателей) KIPPRIBOR серии LA

Структура условного обозначения при заказе

Источник: http://www.kippribor.ru/beskontaktnye-datchiki/induktivnie/la

Схемы включения индуктивных датчиков приближения – блог СамЭлектрик.ру

Данная статья – вторая часть статьи про разновидности и принципы работы датчиков. Кто не читал – рекомендую, там очень много тонкостей разложено по полочкам.

Здесь же я отдельно вынес такой важный практический вопрос, как подключение индуктивных датчиков с транзисторным выходом, которые в современном промышленном оборудовании – повсеместно. Кроме того,  приведены реальные инструкции к датчикам и ссылки на примеры.

Принцип активации (работы) датчиков при этом может быть любым – индуктивные (приближения), оптические (фотоэлектрические), и т.д.

В первой части были описаны возможные варианты выходов датчиков. По подключению датчиков с контактами (релейный выход) проблем возникнуть не должно. А по транзисторным и с подключением к контроллеру не всё так просто.

Рекомендую тем, кто интересуется, также мою статью про параллельное подключение транзисторных выходов.

Схемы подключения датчиков PNP и NPN

Отличие PNP и NPN датчиков в том, что они коммутируют разные полюсы источника питания. PNP (от слова “Positive”) коммутирует положительный выход источника питания, NPN – отрицательный.

Ниже для примера даны схемы подключения датчиков с транзисторным выходом. Нагрузка – как правило, это вход контроллера.

PNP выход датчика. Нагрузка (Load) постоянно подключена к “минусу” (0V), подача дискретной “1” (+V) коммутируется транзистором. НО или НЗ датчик – зависит от схемы управления (Main circuit)

NPN выход датчика. Нагрузка (Load) постоянно подключена к “плюсу” (+V). Здесь активный уровень (дискретный “1”) на выходе датчика – низкий (0V), при этом на нагрузку подается питание через открывшийся транзистор.

Призываю всех не путаться, работа этих схем будет подробно расписана далее.

На схемах ниже показано в принципе то же самое. Акцент уделён на отличия в схемах PNP и NPN выходов.

Схемы подключения NPN и PNP выходов датчиков

На левом рисунке – датчик с выходным транзистором NPN. Коммутируется общий провод, который в данном случае – отрицательный провод источника питания.

Справа – случай с транзистором PNP на выходе. Этот случай – наиболее частый, так как в современной электронике принято отрицательный провод источника питания делать общим, а входы контроллеров и других регистрирующих устройств активировать положительным потенциалом.

Как проверить индуктивный датчик?

Для этого нужно подать на него питание, то есть подключить его в схему. Затем – активировать (инициировать) его. При активации будет загораться индикатор. Но индикация не гарантирует правильной работы индуктивного датчика. Нужно подключить нагрузку, и измерить напряжение на ней, чтобы быть уверенным на 100%.

Замена датчиков

Как я уже писал, есть принципиально 4 вида датчиков с транзисторным выходом, которые подразделяются по внутреннему устройству и схеме включения:

• PNP NO
• PNP NC
• NPN NO
• NPN NC

Все эти типы датчиков можно заменить друг на друга, т.е. они взаимозаменяемы.

Это реализуется такими способами:

• Переделка устройства инициации – механически меняется конструкция.
• Изменение имеющейся схемы включения датчика.
• Переключение типа выхода датчика (если имеются такие переключатели на корпусе датчика).
• Перепрограммирование программы – изменение активного уровня данного входа, изменение алгоритма программы.

Ниже приведён пример, как можно заменить датчик PNP на NPN, изменив схему подключения:

PNP-NPN схемы взаимозаменяемости. Слева – исходная схема, справа – переделанная.

Понять работу этих схем поможет осознание того факта, что транзистор – это ключевой элемент, который можно представить обычными контактами реле (примеры – ниже, в обозначениях).

А что там свежего в группе вк самэлектрик.ру?

Итак, схема слева. Предположим, что тип датчика – НО. Тогда (независимо от типа транзистора на выходе), когда датчик не активен, его выходные “контакты” разомкнуты, и ток через них не протекает. Когда датчик активен, контакты замкнуты, со всеми вытекающими последствиями. Точнее, с протекающим током через эти контакты)). Протекающий ток создает падение напряжения на нагрузке.

Внутренняя нагрузка показана пунктиром неспроста. Этот резистор существует, но его наличие не гарантирует стабильную работу датчика, датчик должен быть подключен к входу контроллера или другой нагрузке. Сопротивление этого входа и является основной нагрузкой.

Если внутренней нагрузки в датчике нет, и коллектор “висит в воздухе”, то это называют “схема с открытым коллектором”. Эта схема работает ТОЛЬКО с подключенной нагрузкой.

Бывают ситуации, когда нужного датчика нет под рукой, а станок должен работать “прям щас”.

Смотрим на изменения в схеме справа. Прежде всего, обеспечен режим работы выходного транзистора датчика. Для этого в схему добавлен дополнительный резистор, его сопротивление обычно порядка 5,1 – 10 кОм.

Теперь, когда датчик не активен, через дополнительный резистор напряжение (+V) поступает на вход контроллера, и вход контроллера активизируется.

Когда датчик активен – на входе контроллера дискретный “0”, поскольку вход контроллера шунтируется открытым NPN транзистором, и почти весь ток дополнительного резистора проходит через этот транзистор.

В данном случае происходит перефазировка работы датчика. Зато датчик работает в режиме, и контроллер получает информацию. В большинстве случаев этого достаточно. Например, в режиме подсчета импульсов – тахометр, или количество заготовок.

Да, не совсем то, что мы хотели, и схемы взаимозаменяемости npn и pnp датчиков не всегда приемлемы.

Как добиться полного функционала? Способ 1 – механически сдвинуть либо переделать металлическую пластинку (активатор). Либо световой промежуток, если речь идёт об оптическом датчике. Способ 2 – перепрограммировать вход контроллера чтобы дискретный “0” был активным состоянием контроллера, а “1” – пассивным. Если под рукой есть ноутбук, то второй способ и быстрее, и проще.

Условное обозначение датчика приближения

На принципиальных схемах индуктивные датчики (датчики приближения) обозначают по разному. Но главное – присутствует квадрат, повёрнутый на 45° и две вертикальные линии в нём. Как на схемах, изображённых ниже.

НО НЗ датчики. Принципиальные схемы.

На верхней схеме – нормально открытый (НО) контакт (условно обозначен PNP транзистор). Вторая схема – нормально закрытый, и третья схема – оба контакта в одном корпусе.

Цветовая маркировка выводов датчиков

Существует стандартная система маркировки датчиков. Все производители в настоящее время придерживаются её.

Однако, нелишне перед монтажом убедиться в правильности подключения, обратившись к руководству (инструкции) по подключению. Кроме того, как правило, цвета проводов указаны на самом датчике, если позволяет его размер.

Вот эта маркировка.

• Синий (Blue)  – Минус питания
• Коричневый (Brown) – Плюс
• Чёрный (Black) – Выход
• Белый (White)  – второй выход, или вход управления, надо смотреть инструкцию.

Система обозначений индуктивных датчиков

Тип датчика обозначается цифро-буквенным кодом, в котором зашифрованы основные параметры датчика. Ниже приведена система маркировки популярных датчиков Autonics.

Система обозначений датчиков Autonics

Скачать инструкции и руководства на некоторые типы индуктивных датчиков:

• Autonics_PR / Индуктивные датчики приближения. Подробное описание параметровэ, pdf, 135.28 kB, скачан:1847 раз./

• Autonics_proximity_sensor / Каталог датчиков приближения Autonics, pdf, 1.73 MB, скачан:986 раз./

• Omron_E2A / Каталог датчиков приближения Omron, pdf, 1.14 MB, скачан:1296 раз./

• ТЕКО_Таблица взаимозаменяемости выключателей зарубежных производителей / Чем можно заменить датчики ТЕКО, pdf, 179.92 kB, скачан:1049 раз./

• Turck_InduktivSens / Датчики фирмы Turck, pdf, 4.13 MB, скачан:1374 раз./

• pnp npn / Схема включения датчиков по схемам PNP и NPN в программе Splan/ Исходный файл., rar, 2.18 kB, скачан:2248 раз./

Реальные датчики

Датчики купить проблематично, товар специфический, и в магазинах электрики такие не продают. Как вариант, их можно купить в Китае, на АлиЭкспрессе.

А вот какие оптические датчики я встречаю в своей работе.

Источник: https://SamElectric.ru/promyshlennoe-2/vkluchenie-datchikov.html

Бесконтактные датчики

Бесконтактные датчики – это такие датчики, которые работают без физического и механического контакта. Они работают через электрическое и магнитное поле,  а также широко используются  и оптические датчики.

В этой статье мы с вами  разберем все три типа датчиков: оптические, емкостные и индуктивные, а также в конце проделаем опыт с индуктивным датчиком.

  Кстати,  в народе бесконтактные датчики называют также и бесконтактными выключателями, так что не бойтесь, если увидите такое название ;-).

Оптический датчик

Итак, пару слов об оптических датчиках… Принцип срабатывания оптических датчиков показан  на рисунке ниже

Барьерный

Помните какие-нибудь кадры из фильмов, где главным героям приходилось пройти через оптические лучи и не задеть ни один из них? Если луч задевался какой-либо частью тела, срабатывала сигнализация.

Луч излучается посредством какого-либо источника.  А также есть  “лучеприемник”, то есть та штучка, которая принимает  луч.

Как только  луча не будет на лучепримнике, то сразу же в нем включится или выключится контакт, который будет уже непосредственно управлять сигнализацией или еще чем-нибудь по вашему усмотрению.

В основном источник  луча и лучеприемник, называется лучеприемник  правильно “фотоприемник”, идут в паре.

Очень большой популярностью в России пользуются оптические датчики перемещений фирмы СКБ ИС

В этих типах датчиков есть и источник света и фотоприемник. Они находятся прямо в  корпусе этих датчиков. Каждый тип датчиков представляет из себя законченную конструкцию и используется в ряде станков, где нужна повышенная точность обработки, вплоть до 1 микрометра.

Эти бесконтактные датчики построены по такому принципу

Такие типы датчиков обозначаются буквой “T ”  и называются барьерными.  Как только оптический луч прервался, датчик сработал.

Плюсы:

• дальность действия может достигать до 150 метров
• высокая надежность и помехозащищенность

Минусы:

• при больших расстояниях срабатывания требуется точная настройка фотоприемника на  оптический луч.

Рефлекторный

Рефлекторный тип датчиков обозначается буквой R . В этих типах датчиков излучатель и приемник расположены в одном корпусе.

Принцип действия можно увидеть на рисунке ниже

Свет от излучателя отражается от какого-либо светоотражателя (рефлектора) и попадает в приемник. Как только луч прерывается каким-либо объектом, то датчик срабатывает.  Очень удобен этот датчик на конвейерных линиях при подсчете продукции.

Диффузионный

И последний тип оптических датчиков – диффузионные  – обозначаются буквой D. Выглядеть могут по разному:

Принцип работы такой же, как и у рефлекторного, но здесь свет уже отражается от предметов. Такие датчики рассчитаны на маленькое расстояние срабатывания и неприхотливы в своей работе.

Емкостные и индуктивные датчики

Оптика оптикой, но самые неприхотливые в своей работе и очень надежные считаются индуктивные и емкостные датчики. Примерно вот так они выглядят

Они очень похожи друг на друга.  Принцип их работы связан с изменением магнитного и электрического поля. Индуктивные датчики срабатывают при поднесении к ним какого-либо металла. На другие материалы они  не “клюют”.  Емкостные же  срабатывают почти на любые вещества.

Как работает индуктивный датчик

Как говорится, лучше один раз увидеть, чем  сто раз услышать, поэтому проведем небольшой опыт с индуктивным датчиком.

Итак, у нас в гостях индуктивный датчик российского производства

Читаем, что на нем написано

Марка датчика ВБИ бла бла бла бла, S – расстояние срабатывания, здесь оно составляет 2 мм, У1 – исполнение для умеренного климата, IP – 67 – уровень защиты (короче уровень защиты здесь очень крутой), Ub – напряжение,  при котором работает датчик, здесь напряжение может быть в диапазоне от 10 и до 30 Вольт, Iнагр – ток нагрузки, этот датчик может выдать в   нагрузку силу тока до 200 миллиампер, думаю, это прилично.

На развороте бирки схема подключения этого датчика.

Ну что, заценим работу датчика? Для этого цепляем нагрузку. Нагрузкой у нас будет  светодиод, соединенный последовательно с резистором с номиналом в 1 кОм. Зачем нам резистор?  Светодиод в момент включения начинает бешено жрать ток и сгорает. Для того чтобы это предотвратить, в цепь ставится последовательно со светодиодом резистор.

На коричневый провод датчика  подаем плюс от Блок питания, а на синий  – минус. Напряжение я взял  15 Вольт.

Наступает момент истины… Подносим  к рабочей зоне датчика металлический предмет, и датчик у нас тут же срабатывает, о чем говорит нам светодиод, встроенный в датчик, а также наш подопытный светодиод.

На другие материалы, кроме металлов, датчик не реагирует. Баночка канифоли для него ничего не значит :-).

Вместо светодиода может использоваться вход логической схемы, то есть датчик при срабатывании выдает сигнал логической единицы, которая может использоваться в цифровых устройствах.

Заключение

В мире электроники эти три  типа датчиков находят все более широкое применение. С каждым годом производство этих датчиков растет и растет. Они используются абсолютно в разных областях промышленности. Автоматизация и роботизация без этих датчиков была бы невозможна.

В этой статье я разобрал только простейшие датчики, которые выдают нам только сигнал “включен-выключен” или, если сказать на профессиональном языке, один бит и нформации.

Более навороченные типы датчиков могут выдавать различные параметры и даже могут соединяться с компьютерами и другими устройствами напрямую.

Купить индуктивный датчик

В нашем радиомагазине индуктивные датчики стоят в 5 раз дороже, чем если бы их заказывать с Китая с Алиэкспресса.

Вот здесь можете глянуть разнообразие индуктивных датчиков.

Источник: https://www.RusElectronic.com/beskontaktnye-datchiki/

База знаний по трехмерному проектированию в Pro/Engineer, Creo, Solidworks, электронике на STM32

В этом уроке по микроконтроллеру STM32 вы научитесь:

• подключать индуктивный датчик
• конфигурировать порты на вход в CubeMX
• включить прерывание по сигналу с порта

Бесконтактные индуктивные датчики используются в основном в автоматизации технологических процессов для обнаружения металлических предметов на определенной дистанции.

Возьмем для нашего случая цилиндрический датчик на напряжение 24В постоянного тока PNP-типа c нормально разомкнутой цепью коммутации нагрузки.

 PNP-тип означает тип  выходного транзистора и определяет способ подключения нагрузки.

Подключение индуктивного датчика

Все типовые индуктивные датчики имеют три-четыре провода: коричневый +24В, синий – 0, черный провод – нормально открытый контакт и белый – нормально закрытый контакт. У нас датчик трехпроводный с НО-контактом. При приближении металла к активной части датчика на черном проводе должен появиться потенциал +24В у датчика PNP-типа. 

На входе STM32 логическая единица соответствует напряжению 3.3В. Для преобразования уровня сигнала будем использовать стандартную оптронную развязку с элементами защиты и помехоподавлением на входе.

Первая схема является неинвертирующей: на STM32 по умолчанию выдается логический нуль, при срабатывании датчика выдается логическая единица. Но помехозащищенность этой схемы невелика, т.к. по земле могут пойти помехи в порт микроконтроллера.

Вторая схема является инвертирующей: на STM32 по умолчанию выдается логическая единица, при срабатывании датчика выдается логический нуль.

В принципе, это не является проблемой в обработке состояния входа микроконтроллера. Тем более, что при включении прерывания в STM32 имеется возможность отслеживать нарастающий или спадающий фронт импульса.

Но если не использовать прерывания по входам, то надо об этом помнить.

Настройка внешнего прерывания по входному сигналу в CubeMX

Наконец перейдем теперь в CubeMX, где выбираем тип нашего микроконтроллера STM32F100RBT6B. Перейдем на вкладку Pinout назначим порту C0 режим работы GPIO_EXTI0 – отработка внешнего прерывания. Порт PC8 (подключен к синему светодиоду) настроим на выход (GPIO_Output) для сигнализации о срабатывании индуктивного датчика.

Перейдем на вкладку Configuration и проверим конфигурацию модуля GPIO. Порт PC0 автоматически настроен на внешнее прерывание по нарастающему фронту сигнала и не притянут ни к земле, ни к питанию. Оставим это как есть. С портом PC8 тоже все понятно, он выходной. CubeMX постарался за нас и сконфигурировал все как нужно.

На вкладке Configuration теперь проверим конфигурацию модуля NVIC. Порт PC0 сидит на линии прерывания 0 – общей для всех нулевых выводов групп портов A, B, C… Так уж устроен STM32. Включим прерывание для жтой линии галочкой напротив EXTI line0 interrupt. Здесь же можно установить приоритеты прерываний относительно других событий. Очень удобно.

Остальные настройки оставим без изменений и сгенерируем код, например для KEIL. В папке Src появился основной файл main.c, вспомогательный файл конфигурирования периферии stm32f1xx_hal_msp.c и файл прерываний stm32f1xx_it.c.

Включение-выключение светодиода по внешнему сигналу от индуктивного датчика

Зайдем в файл прерываний stm32f1xx_it.c и в функции обработки прерываний линии 0 запишем наш код между строчками /* USER CODE BEGIN EXTI0_IRQn 0 */ и /* USER CODE END EXTI0_IRQn 0 */ для сохранения пользовательского кода при перегенерации проекта из CubeMX .

/* stm32f1xx_it.c */ /** * @brief This function handles EXTI line0 interrupt. */ void EXTI0_IRQHandler(void) { /* USER CODE BEGIN EXTI0_IRQn 0 */ //PC0 – signal EXTI->PR|=0x00; //сбрасываем флаг прерывания на линии 0 //задержка считается по формуле: 1 тик = (1/8000000 MHz)=0,000000125 сек; //10 ms = 80000 * 0,000000125 = 0x13880h * 0,000000125; __IO uint32_t nCount = 0x13880; while (nCount–) //включаем задержку на срабатывание датчика 10 ms { } if (GPIOC->IDR & GPIO_IDR_IDR0) //проверяем состояние порта PC0 после задержки { //если в порте PC0 есть сигнал от датчика после задержки, значит это не помеха GPIOC->ODR=GPIO_Pin_8; //переключаем светодиод на порту PC8 //это аналогично HAL_GPIO_TogglePin(GPIOC, GPIO_PIN_8); } /* USER CODE END EXTI0_IRQn 0 */ HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler(GPIO_PIN_0); /* USER CODE BEGIN EXTI0_IRQn 1 */ /* USER CODE END EXTI0_IRQn 1 */ }

Результатом работы будет включение или отключение синего светодиода после приближения металлического предмета к активной области индуктивного датчика.

При обработке прерываний здесь использованы функции непосредственной работы с регистрами, что явно быстрее будут отрабатываться. HAL-овские функции использовать здесь вполне уместно, но FreeRTOS-овские функции (например, osDelay) здесь не работают без подключения библиотек FreeRTOS  – да это и не нужно, будем экономить память.

Но для простых применений такое решение можно использовать.

Наиболее действенный программный алгоритм защиты от помех представлен ниже. Но этот код лучше выполнять в основной программе, а не в прерывании и лучше всего о отдельном потоке. Т.е. настроить порт PC0 не на внешнее прерывание, а на простой вход.

/* main.c */ uint8_t buffer[3]; uint8_t count = 0; /* Infinite loop */ for(;;) { //Проверка порта PC0 buffer[count] = HAL_GPIO_ReadPin(GPIOC, GPIO_PIN_0); //если все элементы массива buffer[0…2] будут равны 1, то на PC0 пришел сигнал от датчика if (buffer[0] == 0x01 && buffer[1] == 0x01 && buffer[2] == 0x01) { HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_8, GPIO_PIN_SET); //включаем светодиод } else { HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_8, GPIO_PIN_RESET); //отключаем светодиод } count++; if (count == 3) // при переполнении счетчика обнуляем его и заполняем снова – кольцевой алгоритм { count = 0; } osDelay(5); //задержка 5 мс для защиты от помех – можно изменять это значение для более лучшей настройки от помех }

Результатом работы будет включение синего светодиода после приближения металлического предмета к активной области индуктивного датчика и отключение светодиода при отдалении металлического предмета.

Здесь реализована бесконечная проверка на заполнение массива единицами. Если он весь заполняется единицами, это значит датчик сработал и металл находится вблизи него некоторое время.

Массив можно сделать любого размера, но чем больше размер, тем больше должен находится металл около датчика. Это все проверяется экспериметальным путем.

При массиве уже из 5 элементов этот алгоритм обеспечивает более-менее хорошую помехозащищенность даже при постоянном дребезге контактов при подключении проводников от датчика.

Код проекта доступен по кнопке Скачать пример для всех пользователей.

ссылкой на статью

Источник: http://engio.ru/index/vstraivaemyie-sistemyi/podklyuchaem-k-stm32-induktivnyij-datchik.html