Czujniki zbliżeniowe – jak to działa?

Termin czujnik zbliżeniowy obejmuje różne typy sensorów, których wspólną cechą jest zdolność do wykrycia obecności przedmiotu w pobliżu bez bezpośredniego kontaktu. Każdy rodzaj wykorzystuje inny fenomen fizyczny do detekcji obiektu. Gdy obiekt znajdzie się w zasięgu czujnika, następuje zmiana sygnału (np. napięcia, częstotliwości lub prądu), co wskazuje na wykrycie obecności.

Rodzaje czujników zbliżeniowych

W praktyce spotykamy kilka głównych rodzajów czujników zbliżeniowych:

• Indukcyjne czujniki zbliżeniowe – wytwarzają zmienne pole magnetyczne i reagują na obecność metalu. Gdy metalowy obiekt wejdzie w to pole, czujnik wykrywa zmianę indukcyjności obwodu. Ten typ jest powszechny w przemyśle (np. do zliczania elementów na taśmie czy detekcji położenia ruchomych części maszyn).
• Pojemnościowe czujniki zbliżeniowe – działają na podobnej zasadzie, ale reagują na zmianę pojemności elektrycznej otoczenia. Wykrywają zbliżenie niemal każdego materiału (metal, plastik, ciecz itp.), dlatego używane są np. do kontroli poziomu cieczy w zbiornikach lub jako bezdotykowe przyciski.
• Optyczne czujniki zbliżeniowe – wykorzystują światło, najczęściej podczerwone (IR). Mamy tu czujniki odbiciowe, które emitują promień IR i mierzą jego odbicie od obiektu (gdy obiekt się zbliży, więcej światła wraca do fotodetektora), oraz czujniki w formie bariery optycznej (nadajnik i odbiornik naprzeciw siebie – obiekt jest wykryty, gdy przerwie ciągłą wiązkę światła między nadajnikiem a odbiornikiem).
• Ultradźwiękowe czujniki zbliżeniowe – wysyłają falę ultradźwiękową i nasłuchują echa. Jeśli w pobliżu pojawi się przeszkoda, fala odbije się od niej i wróci do czujnika. Na tej podstawie sensor może określić obecność obiektu, a nawet oszacować odległość do niego.

W elektronice hobbystycznej najczęściej stosuje się niedrogie czujniki optyczne i ultradźwiękowe, bo są uniwersalne i łatwe w użyciu. Indukcyjne i pojemnościowe czujniki zbliżeniowe częściej spotyka się w automatyce przemysłowej (choć nic nie stoi na przeszkodzie, by wykorzystać je w projekcie DIY – wymagają jednak specyficznych warunków, np. obecności metalu dla indukcyjnych).

Zastosowania czujników zbliżeniowych

Zaletą sensorów zbliżeniowych jest to, że nie zużywają się mechanicznie (brak fizycznego styku) i mogą reagować bardzo szybko. W codziennym życiu czujniki tego typu znajdziemy np. w automatycznie otwieranych kranach i dozownikach – typowy czujnik podczerwieni wykrywa, że podstawiliśmy ręce. Również smartfony mają czujnik zbliżeniowy przy głośniku, który wyłącza ekran, gdy zbliżymy telefon do ucha podczas rozmowy (aby nie naciskać przypadkowo ekranu). W alarmach antywłamaniowych stosuje się bariery podczerwieni (niewidzialna „kurtyna” reagująca na intruza przechodzącego przez wiązkę). W robotyce amatorskiej popularne są czujniki odbiciowe IR do wykrywania przeszkód – małe roboty unikające zderzeń korzystają z nich, by „widzieć” ściany czy inne obiekty przed sobą.

Oferta czujników zbliżeniowych w Elektroweb

W kategorii czujników zbliżeniowych naszego sklepu dostępne są głównie optyczne czujniki podczerwieni w formie gotowych modułów. Przykładem jest czujnik odbiciowy TCRT5000 – ma diodę IR i fototranzystor, dzięki czemu wykrywa obiekty odbijające podczerwień (idealny do robotów typu line follower lub enkoderów obrotów z czarną-białą tarczą). Oferujemy także moduły z komparatorem (np. na układzie LM393) pozwalające regulować czułość detekcji, co przydaje się przy dostosowaniu czujnika do różnych warunków oświetleniowych. Miłośnicy Arduino znajdą u nas gotowe czujniki zbliżeniowe do swoich projektów – wystarczy podłączyć zasilanie oraz sygnał wyjściowy do mikrokontrolera, by móc wykrywać obecność przeszkód lub obiektów. Dzięki tym sensorom zbudujesz np. alarm reagujący na ruch, robot autonomiczny omijający przeszkody albo licznik osób przekraczających drzwi (na bazie prostej bariery optycznej).