Naderingssensor heeft 6V nodig!

Niet alle naderings-/NPN-sensoren hebben een voedingsspanning vanaf 5V zodat je van de voeding van de Raspberry Pi gebruik kunt maken. Sterker nog; de meeste naderingssensoren beginnen bij 6V. Ben je in het bezit van zo’n sensor en wil je ‘m op de Raspberry Pi aansluiten? In deze tutorial leg ik uit hoe je dit op een veilige manier doet.

De sensor die we hier bespreken lijkt sterk op de sensor zoals we deze gebruiken bij de watermeter, maar als je hem aansluit zal het niet zondermeer werken. Het verschil zit in een heel klein dingetje, te weten het artikelnummer.

  • De NPN-sensor die vanaf 5V werkt heeft artikelnummer: LJ12A3-4-Z/BX5V. Prijs van deze sensor bij een bekende webshop in Azië is zo’n 3 euro (incl. btw en verzendkosten). De sensor heeft een bereik van 4mm en heeft een metrische dikte van 8mm.
  • De vergelijkbare NPN-sensor met artikelnummer: LJ12A3-8-Z/BX (zonder de 5V aanduiding) werkt tussen 6 – 36V. Helaas dus NIET op 5V! Het LEDje gaat weliswaar vaag aan indien de sensor metaal detecteert, maar er volgt geen uitgangssignaal. De prijs van deze sensor in Nederland is rond de 7 euro (excl. verzendkosten). In Azië betaal je er ongeveer 4,30 euro (incl. btw en verzendkosten) voor. De sensor heeft een bereik van 8mm en heeft een metrische dikte van 18mm.

De Dikke en de Dunne
Er is nog een verschil tussen de ene en de andere sensor…. de omvang of (metrische) dikte van de sensoren verschillen behoorlijk. De eerlijkheid gebied wel te vertellen dat de ‘dikke’ een sensorafstand van 8mm heeft, in tegenstelling tot de 4mm van de ‘dunne’. Hieronder kun je in de tabel aflezen wat de specificaties van de verschillende M18 modellen zijn.

De 4mm/M8/5V versie en de 8mm/M18/6V-36V versie

Het volgende overzicht geeft een beeld van de verschillende modellen:

Duidelijk zichtbaar is het spanningsbereik per model met een sensorafstand van 8mm

Voor alle modellen van de sensor gelden de volgende gegevens:

De specificaties van de sensor

Externe voeding
Ofschoon de Raspberry geen 6V spanning biedt, kunnen we met een aparte voeding de sensor geschikt maken om op de GPIO van de Raspberry Pi aan te sluiten. Hiervoor heb ik het volgende (universele) schema gemaakt.

Voedingsspanning = uitgangsspanning
Waar rekening gehouden moet worden is dat de uitgangsspanning van de sensor nagenoeg gelijk is aan de voedingsspanning van de sensor, dus 9V voeding = 9V uitgang, etc.

In het schema wordt gebruik gemaakt van een aparte adapter (gelijkspanning) omdat de sensor meer spanning nodig heeft als de Raspberry Pi kan leveren, in dit voorbeeld een 9V adapter. De sensor heeft een werkspanning van 6-36V. Omdat gebruik gemaakt wordt van een aparte voeding wil ik het circuit galvanisch van de Raspberry Pi scheiden. Hiervoor gebruik ik een optocoupler van het type PC817. Als je een ander type wilt gebruiken, bekijk dan de aansluitingen en diens waarden zoals het stroomverbruik van de LED in de datasheet van de producent. Bij de PC817 is de stroom van de LED 20mA.

Berekenen van de serieweerstand
Bij gebruik van 9V gelijkspanning en 20mA wordt de minimale serieweerstand: R=U/I, of wel: R=9/0,02=450Ω. Voor de zekerheid neem ik de dubbele waarde 1KΩ, in geval dat de spanning van de adapter wat hoger uitvalt. Pas bij een adapterspanning van 20V adapter zal je de serieweerstand moeten wijzigen.

Pull-up weerstand
Het secundaire circuit is eenvoudig. De lichtgevoelige transistor in de PC817 wordt gevoed met 3,3V en de uitgang wordt op de gewenste GPIO pin aangesloten. Ofschoon 3,3V een veilige spanning voor een GPIO poort is, heb ik een pull-down weerstand van 10KΩ toegevoegd om de stroom te minimaliseren. Bij de formule I=U/R wordt de stroom: I=3,3/10.000=0,00033A= 0,33mA. Om een GPIO HOOG of LAAG te schakelen is geen stroom nodig maar spanning, in dit geval 3,3V. Wil je meer hierover weten? Kijk dan hier.

Veilig schema
Het bovenstaande schema kan als zeer veilig beschouwd worden doordat de optocoupler een galvanische scheiding in het circuit aanbrengt. Daarnaast is het goed de 3,3V op de GPIO aan te bieden in combinatie met een pull-down weerstand die de stroom minimaliseert.

Let op wat je koopt
Zoals je ziet zit het venijn dat de verkeerde sensor aangeschaft wordt in een klein hoekje. Ondanks dat er altijd wel een (elektronische) mouw aan te breien is om een sensor aan de praat te krijgen en op de Raspberry Pi aan te sluiten, is het verstandig eerst goed te onderzoeken welk sensormodel nodig is voor je project en wat de specificaties moeten zijn. Dat voorkomt frustratie. Twijfel je bij de keuze of heb je een andere vraag, neem dan contact met me op. Ik geef je graag advies… het is nog gratis ook.

Have A Nice Day

1 Trackback / Pingback

  1. Watermeter toevoegen aan Domoticz – Picademie.nl

Laat een reactie achter

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd.


*