Yakınlık-Proximity Anahtarları - Donanım

Not

This section covers proximity switch hardware. For a guide to using proximity switches in software, see 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

There are several types of proximity switches that are commonly used in FRC®:

Mekanik Yakınlık Anahtarları (“limit anahtarları”)

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

Mechanical proximity switches (more commonly known as “limit switches”) are probably the most commonly used proximity switch in FRC, due to their simplicity, ease-of-use, and low cost. A limit switch is quite simply a switch attached to a mechanical arm, usually at the limits of travel. The switch is activated when an object pushes against the switch arm, actuating the switch.

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.

See this article for writing the software for 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.

Since photoelectric proximity switches rely on measuring the amount of reflected light, they are often inconsistent in their triggering range between different materials - accordingly, most photoelectric sensors have an adjustable activation point (typically controlled by turning a screw somewhere on the sensor body). On the other hand, photoelectric sensors are also extremely versatile, as they can detect a greater variety of objects than the other types of no-contact switches.

Photoelectric sensors are also often used in a “beam break” configuration, in which the emitter is separate from the sensor. These typically activate when an object is interposed between the emitter and the sensor. Pictured above is a beam break sensor with an IR LED transmitter and IR receiver.

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.

Time-of-flight Proximity Switches are newer to the market and are not commonly found in FRC. They use a concentrated light source, such as a small laser, and measure the time between the emission of light and when the receiver detects it. Using the speed of light, it can produce a very accurate distance measurement for a very small target area. Range on this type of sensor can range greatly, between 30mm to around 1000mm for the VL53L0X sensor pictured above. There are also longer range versions available. More information about time of flight sensors can be found in this article and more about the circuitry can be found in this article.