Yakınlık-Proximity Anahtarları - Donanım

Not

Bu bölüm yakınlık anahtarı donanımını kapsar. Yazılımda yakınlık anahtarlarının kullanımına ilişkin bir kılavuz için bkz Digital Inputs - Software.

Bir robot üzerindeki en yaygın algılama görevlerinden biri, bir nesnenin (bir mekanizma, oyun parçası veya saha öğesi) robot üzerinde bilinen bir noktaya belirli bir mesafe içinde olup olmadığını algılamaktır. Bu tür bir algılama, “yakınlık anahtarı” ile gerçekleştirilir.

Yakınlık anahtarı çalışması

Yakınlık anahtarları switch-anahtardır - “açık” durum (devre boyunca bağlantının olmadığı *) ve “kapalı” bir (devrede *bağlantı olduğu) nu belirtir. Bu nedenle, yakınlık anahtarları dijital bir sinyal üretir ve buna göre neredeyse her zaman roboRIO’ların:doc:digital giriş <digital-inputs-hardware> bağlantı noktalarına bağlanırlar.

Yakınlık anahtarları, anahtarın etkinleştirilmesinin devreyi kapattığı “normalde açık” veya anahtarın etkinleştirilmesinin devreyi açtığı “normalde kapalı” olabilir. Bazı anahtarlar * hem bir NO hem de aynı anahtara bağlı bir NC devresi sunar. Pratikte, bir NO ve bir NC anahtarı arasındaki etkili fark, bir kablolama arızası hemen hemen her zaman bir açık devre ile sonuçlanacağından, anahtara giden kablolamanın başarısız olması durumunda sistemin davranışıdır. NC anahtarları genellikle “daha güvenlidir”, çünkü bir kablo arızası sistemin anahtara basılmış gibi davranmasına neden olur - anahtarlar genellikle bir mekanizmanın kendisine zarar vermesini önlemek için kullanıldığından, bu durumda mekanizmanın zarar görme olasılığını azaltır. bir kablo arızası.

RoboRIO’daki dijital girişler, anahtar açıkken girişi yüksek (1 değeri) yapacak olan çekme dirençlerine sahiptir, ancak anahtar kapandığında, giriş artık toprağa bağlı olduğundan değer 0’a gider.

Yakınlık Anahtarı Türleri

FRC®’de yaygın olarak kullanılan birkaç tür yakınlık anahtarı vardır:

Mekanik Yakınlık Anahtarları (“limit anahtarları”)

A normally open limit switch connected to a channel of the roboRIO DIO.

Mekanik yaklaşım anahtarları (daha yaygın olarak “limit anahtarları” olarak bilinir), basitlikleri, kullanım kolaylıkları ve düşük maliyetleri nedeniyle muhtemelen FRC’de en yaygın kullanılan yakınlık anahtarıdır. Bir limit anahtarı, genellikle hareket sınırlarında mekanik bir kola takılan bir anahtardır. Anahtar, bir nesne anahtar koluna doğru itip anahtarı çalıştırdığında etkinleştirilir.

Limit anahtarlarının boyutu, anahtar kolunun geometrisi ve anahtarı etkinleştirmek için gereken “itiş” miktarı değişir. Limit anahtarları oldukça ucuz olsa da, mekanik çalıştırma bazen temassız alternatiflere göre daha az güvenilirdir. Bununla birlikte, anahtar kolunu hareket ettirebilen herhangi bir fiziksel nesne tarafından tetiklenebildikleri için son derece fazla kullanım alanı bulurlar.

Şuna bakın: Sınır Anahtarları için yazılım yazmak için ref: article<docs/software/sensors/limit-switch:Programming Limit Switches>.

Manyetik Yakınlık Anahtarları

A magnetic proximity switch hooked up to a DIO channel of the roboRIO.

Manyetik yakınlık anahtarları, sensörün belirli bir mesafesine bir mıknatıs yaklaştığında etkinleşir. Buna göre, “temassız” anahtarlardır - algılanan nesne ile temas gerektirmezler.

There are two major types of magnetic proximity switches - reed switches and hall-effect sensors. In a reed switch, the magnetic field causes a pair of flexible metal contacts (the “reeds”) to touch each other, closing the circuit. A hall-effect sensor, on the other hand, detects the induced voltage transversely across a current-carrying conductor. Hall-effect sensors are generally the cheaper and more-reliable of the two. Pictured above is the Hall effect sensor from West Coast Products.

Manyetik yakınlık anahtarları “tek kutuplu-unipolar”, “iki kutuplu-bipolar” veya “omnipolar” olabilir. Tek kutuplu bir anahtar, mıknatısın belirli bir kutbunun varlığına bağlı olarak etkinleştirilir ve devre dışı bırakılır (anahtara bağlı olarak mıknatısın N- kuzey veya S- güney kutpu). İki kutuplu bir anahtar, bir kutbun yakınlığından harekete geçer ve karşı kutbun yakınlığından devre dışı kalır. Omnipolar anahtarlar da her iki kutbun varlığında etkinleşir ve mıknatıs olmadığında devre dışı kalır.

Manyetik yakınlık anahtarları genellikle mekanik benzerlerinden daha güvenilir olsa da, kullanıcının algılanacak nesneye bir mıknatıs monte etmesini gerektirir - bu nedenle, çoğunlukla mekanizma konumunu algılamak için kullanılırlar.

Endüktif Yakınlık Anahtarları

Example industrial inductive proximity switch.

Endüktif yakınlık anahtarları, herhangi bir tür iletken sensörün belirli bir aralığına geldiğinde etkinleşir. Manyetik yakınlık anahtarları gibi, bunlar “temassız” anahtarlardır.

Endüktif yaklaşım anahtarları, manyetik yakınlık anahtarları ile aynı amaçların çoğu için uyumludur. Daha genel yapıları nedeniyle (sadece bir mıknatıs yerine herhangi bir iletkenin mevcudiyetinde aktif hale gelmeleri), uygulamanın doğasına bağlı olarak yardım veya engel teşgil edebilir.

Fotoelektrik-Photoelectric Yakınlık Anahtarları

Connecting a photoelectric proximity switch to a DIO port.

Fotoelektrik yakınlık anahtarları, FRC’de yaygın olarak kullanılan bir başka temassız yakınlık anahtarı türüdür. Fotoelektrik yaklaşım anahtarları, bir ışık kaynağı (genellikle bir IR lazer) ve algılanan ışık (sensör hedefinden seken) belirli bir eşiği aştığında anahtarı etkinleştiren bir fotoelektrik sensör içerir. Böyle bir sensör, aşağıda gösterilen IR Engel Önleme Modülü ‘dir.

Fotoelektrik yakınlık anahtarları yansıyan ışık miktarını ölçmeye dayandığından, farklı malzemeler arasındaki tetikleme aralıklarında genellikle tutarsızdırlar - buna göre, çoğu fotoelektrik sensör ayarlanabilir bir çalışma noktasına sahiptir (tipik olarak sensör gövdesi üzerinde bir yerde bir vidayı döndürerek ayarlanır). Öte yandan, fotoelektrik sensörler, diğer temassız anahtar türlerinden çok daha çeşitli nesneleri algılayabildikleri için son derece çok yönlüdür.

Fotoelektrik sensörler genellikle, yayıcının sensörden ayrı olduğu bir “ışın kırılması” konfigürasyonunda sıklıkla kullanılır. Bunlar tipik olarak, ışık yayıcı ve sensör arasına bir nesne girdiğinde etkinleşir. Yukarıdaki resimde bir `IR LED vericisi ve IR alıcısı ışın kesme <https://www.adafruit.com/product/2167> `__ sensörü gösterilmektedir.

Connecting a beam break receiver and transmitter each to one DIO channel on the roboRIO.

Uçuş Süresi -Time-of-flight Yakınlık Anahtarları

VL53L0X time of flight sensor hooked up to the I2C port.

Uçuş Süresi Yakınlık Anahtarları pazarda daha yenidir ve FRC’de yaygın olarak bulunmaz. Küçük bir lazer gibi konsantre bir ışık kaynağı kullanırlar ve ışık emisyonu ile alıcının onu algılaması arasındaki süreyi ölçer. Işık hızını kullanarak, çok küçük bir hedef alan için çok hassas bir mesafe ölçümü üretebilir. Bu tip sensördeki menzil, yukarıda gösterilen VL53L0X sensör için 30 mm ile yaklaşık 1000 mm arasında değişebilir. Daha uzun menzilli versiyon da mevcuttur. Uçuş süresi sensörleri ile ilgili daha fazla bilgiyi bu makale ‘de bulabilirsiniz ve devre şeması hakkında daha fazla bilgiyi bu makale ‘de bulabilirsiniz.