Erhöhung der Empfindlichkeit für Spannungsmessung

Wie Sie festgestellt haben, ist der Widerstand einer 20-mm-Metallkugel sehr gering. Dies in Kombination mit dem Kontaktwiderstand macht es unmöglich, eine Widerstandsmesstechnik zu verwenden, um zwischen Stahl und Messing zu unterscheiden. Ein viel zuverlässigerer Ansatz wäre es, Eisenkugeln zu erkennen und die Weiche zu schalten, wenn diese erkannt werden. Lassen Sie alles andere ungestört.

Die Betriebsprinzipien für induktive Näherungssensoren von Rockwell Automation geben eine gute Erklärung für die praktische Verwendung und den Betrieb dieser Geräte.

Abbildung 1. Ein grundlegender Aufbau eines induktiven Näherungsschalters.

Abbildung 2. Reaktion als Funktion der Zielentfernung.

Abbildung 3. Korrekturfaktoren für Stahl und Messing.

Abbildung 3 ist die interessanteste. Es zeigt, dass der Sensor einfach durch Vergrößern des Abstands zwischen Stahl und Messing unterscheiden kann. In Ihrem Fall würden Sie:

• Montieren Sie den Sensor über der Bahn und blicken Sie auf die darunter vorbeilaufenden Kugeln.
• Bewegen Sie den Sensor ein, bis er zuverlässig Stahlkugeln erkennt.
• Vergewissern Sie sich, dass es nicht auf Messingkugeln reagiert.

^{Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan}

Abbildung 4. Vollständiger Kreislauf.

Abbildung 4 zeigt die Hinzufügung eines Zeitgebers mit einer (einstellbaren) Ausschaltverzögerung, um das Solenoid so lange eingeschaltet zu halten, dass der Ball umgeleitet wurde, bevor er in die Standardposition zurückschaltet.

• Sensoren sind für den Betrieb mit 10 bis 24 V DC erhältlich.
• PNP-Typen schalten eine Last, die mit Masse verbunden ist, und werden manchmal als "Quellen"-Typ bezeichnet, da der Strom vom Schalter kommt.
• NPN-Typen schalten eine Last, die an V+ angeschlossen ist, und werden manchmal als "stromziehende" Typen bezeichnet, da der Strom von woanders kommt, aber durch den Schalter in die Masse "gesenkt" wird.
• Wählen Sie PNP oder NPN passend zu Ihrem Timer.

^{Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan}

Abbildung 1. Ihre Testschaltung. Abbildung 2. Äquivalentes Schema.

Sie vergessen, dass Ihre Messung Ihnen einen Kontaktwiderstand geben wird, der viel höher sein wird als Ihr Ballwiderstand.

^{Simulieren Sie diese Schaltung}

Abbildung 3 und 4. Kelvin-Verbindung.

Sie müssen eine Kelvin-Verbindung zum zu messenden Teil herstellen. Da im Stromkreis des Zählers wenig Strom fließt und dieser hochohmig ist, wird der Durchgangswiderstand des Zählers weniger bedeutsam.

Wie misst man:

• Leiten Sie einen möglichst hohen Strom durch die Kugel, um eine signifikante Spannung zu erzeugen.
• Messen Sie den Strom mit einem Amperemeter.
• Messen Sie die Spannung über der Kugel mit Kelvin-Kontakten.
• Berechnen Sie den Widerstand aus R = V / I.

Ich werde zu dem gehen, was ich als das Endspiel auf diesem sehe ...

Mein Ziel ist es, die Spannungsdifferenz über jeder Murmel zu verstärken, damit ich sie an einen Mikrocontroller anschließen kann, der das Material der Murmeln entsprechend dem Wert der Spannung unterscheiden kann.

Verwenden Sie Wechselstrom, aber keinen normalen Wechselstrom - ich spreche von mehreren hundert kHz, typischerweise 300 kHz, wie sie in Lebensmittel- und pharmazeutischen Metalldetektoren verwendet werden (ja, ich habe ein paar entworfen). Diese Maschinen können Größe und Materialgehalt ziemlich erfolgreich unterscheiden. Ich spreche von der Unterscheidung von Eisen zu Messing zu Edelstahl: -

Wenn Sie etwas viel Einfacheres wollen, geben Sie Ihre Bedürfnisse expliziter an.