Na Elektrodzie wielokrotnie pisaliśmy o czujnikach indukcyjnych, wykorzystywanych jako sensory zbliżeniowe. W poniższym artykule opiszemy przykładową aplikację tego sensora do bezstykowego wykrywania stanu przełącznika dźwigniowego, takiego jakie często występują np. w naszych skrzynkach z bezpiecznikami.
Tego rodzaju przełączniki mają zazwyczaj dwie pozycje pracy - załączony i wyłączony. W jednym stanie prąd płynie, a w drugim nie. Mechaniczna akcja przełącznika zrealizowana jest z pomocą zwieranych ze sobą styków. Przełącznik taki musi mieć sztywną konstrukcję, aby zapewnić poprawny kontakt styków ze sobą. Niestety, z czasem i używaniem przełącznika układ mechaniczny wyrabia się, co sprawia, że w pewnych momentach może on znajdować się "w połowie drogi" - w stanie nieustalonym. Środkowe pozycje przełącznika nie gwarantują poprawnego jego działania i są niepożądane. Rysunek 1 pokazuje jakie stany przyjąć może pozycja przełącznika.
Wykorzystując różnicowy, bezkontaktowy pomiar z wykorzystaniem sensorów indukcyjnych opartych na układach scalonych takich jak np. LDC0851 pozwalają wykryć pozycję metalowego przełącznika bez wykorzystywania elektrycznego styku z tym elementem. Dzięki temu możliwe jest wykrycie faktu, że przełącznik pozostał w stanie nieustalonym, gdzie nie jest w stanie np. zapewnić odpowiedniego kontaktu elektrycznego dla przepływu prądu przez przełącznik. W takiej sytuacji układ może np. zapalić ostrzegawczego LEDa. Dzięki temu, że ta metoda pomiarowa jest bezkontaktowa, prąd płynąc (lub nie) przez przełącznik nie ma wpływu na działanie sensora.
Aby zrealizować różnicowy pomiar pozycji autor projektu wykorzystał dwa układy LDC0851 w konfiguracji takiej jak pokazano na rysunku 2.
W momencie gdy przełącznik znajduje się w stanie załączonym, obie cewki odniesienia (LREF1 oraz LREF2) są w pełni przykryte metalowym elementem, co sprawia, że wyjścia LDC0851 znajdują się w stanie wysokim. Z kolei gdy przełącznik jest wyłączony to obie cewki pomiarowe (LSENSE1 i LSENSE2) są przykryte metalowym elementem, co sprawia, że wyjścia obu układów są w stanie niskim.
Gdy przełącznik jest w stanie nieustalonym to metaliczny element znajduje się nad cewką LREF1 oraz LREF2, co powoduje że pierwsze z wyjść przyjmuje stan wysoki, a drugie niski. W przykładowym układzie pokazanym w artykule stany te reprezentowane są zapalaniem i gaszeniem diod LED, ale nic nie stoi ta przeszkodzie, aby skonstruować bardziej skomplikowany system. Na rysunku 3 zaprezentowano ideowo zasadę działania układu.
Aby przetestować swoje rozwiązanie autor wydrukował na drukarce 3D prosty model przełącznika dźwigniowegii dodał do niego metalowy element mający być wyczuwany przez cewki układów. Aby uprościć sobie działanie, wykorzystane zostały moduły ewaluacyjne LDC0851EVM oraz cewki LDCCOILEM. Warto zwrócić uwagę, na zdjęciu powyżej, iż cewki w żadnym momencie nie dotykają metalowego elementu w przełączniku - znajduj się około 1 mm od jego dźwigni.
Film opisujący działanie układu obejrzeć można tutaj: http://bcove.me/s1gwb61q
Źródło: https://e2e.ti.com/blogs_/b/analogwire/archive/2017/01/17/inductive-sensing-reliably-detect-faults-in-circuit-breakers-using-contactless-inductive-switches
Tego rodzaju przełączniki mają zazwyczaj dwie pozycje pracy - załączony i wyłączony. W jednym stanie prąd płynie, a w drugim nie. Mechaniczna akcja przełącznika zrealizowana jest z pomocą zwieranych ze sobą styków. Przełącznik taki musi mieć sztywną konstrukcję, aby zapewnić poprawny kontakt styków ze sobą. Niestety, z czasem i używaniem przełącznika układ mechaniczny wyrabia się, co sprawia, że w pewnych momentach może on znajdować się "w połowie drogi" - w stanie nieustalonym. Środkowe pozycje przełącznika nie gwarantują poprawnego jego działania i są niepożądane. Rysunek 1 pokazuje jakie stany przyjąć może pozycja przełącznika.
Wykorzystując różnicowy, bezkontaktowy pomiar z wykorzystaniem sensorów indukcyjnych opartych na układach scalonych takich jak np. LDC0851 pozwalają wykryć pozycję metalowego przełącznika bez wykorzystywania elektrycznego styku z tym elementem. Dzięki temu możliwe jest wykrycie faktu, że przełącznik pozostał w stanie nieustalonym, gdzie nie jest w stanie np. zapewnić odpowiedniego kontaktu elektrycznego dla przepływu prądu przez przełącznik. W takiej sytuacji układ może np. zapalić ostrzegawczego LEDa. Dzięki temu, że ta metoda pomiarowa jest bezkontaktowa, prąd płynąc (lub nie) przez przełącznik nie ma wpływu na działanie sensora.
Aby zrealizować różnicowy pomiar pozycji autor projektu wykorzystał dwa układy LDC0851 w konfiguracji takiej jak pokazano na rysunku 2.
W momencie gdy przełącznik znajduje się w stanie załączonym, obie cewki odniesienia (LREF1 oraz LREF2) są w pełni przykryte metalowym elementem, co sprawia, że wyjścia LDC0851 znajdują się w stanie wysokim. Z kolei gdy przełącznik jest wyłączony to obie cewki pomiarowe (LSENSE1 i LSENSE2) są przykryte metalowym elementem, co sprawia, że wyjścia obu układów są w stanie niskim.
Gdy przełącznik jest w stanie nieustalonym to metaliczny element znajduje się nad cewką LREF1 oraz LREF2, co powoduje że pierwsze z wyjść przyjmuje stan wysoki, a drugie niski. W przykładowym układzie pokazanym w artykule stany te reprezentowane są zapalaniem i gaszeniem diod LED, ale nic nie stoi ta przeszkodzie, aby skonstruować bardziej skomplikowany system. Na rysunku 3 zaprezentowano ideowo zasadę działania układu.
Aby przetestować swoje rozwiązanie autor wydrukował na drukarce 3D prosty model przełącznika dźwigniowegii dodał do niego metalowy element mający być wyczuwany przez cewki układów. Aby uprościć sobie działanie, wykorzystane zostały moduły ewaluacyjne LDC0851EVM oraz cewki LDCCOILEM. Warto zwrócić uwagę, na zdjęciu powyżej, iż cewki w żadnym momencie nie dotykają metalowego elementu w przełączniku - znajduj się około 1 mm od jego dźwigni.
Film opisujący działanie układu obejrzeć można tutaj: http://bcove.me/s1gwb61q
Źródło: https://e2e.ti.com/blogs_/b/analogwire/archive/2017/01/17/inductive-sensing-reliably-detect-faults-in-circuit-breakers-using-contactless-inductive-switches
Fajne? Ranking DIY
