Como usar com Arduino – Sensor Capacitivo NPN de Proximidade LJC18A3-H-Z/BX

– Descrição:

O sensor capacitivo tem seu funcionamento baseado na mudança de frequência de oscilação de um circuito ressonante com a alteração do valor de capacitância devido à aproximação de um objeto. A capacitância medida pelo sensor pode ser alterada praticamente por qualquer objeto que se aproxime do raio de atuação do mesmo. Por não ter partes móveis, o sensor capacitivo tem sua vida útil estendida se comparado aos sensores que possuem contatos mecânicos.

O Sensor Capacitivo NPN de Proximidade LJC18A3-H-Z/BX é um dispositivo eletrônico capaz de detectar a aproximação / presença de objetos metálicos (ferro, aço, alumínio e outros) e objetos não metálicos. Este sensor possui excelente confiabilidade em relação a outros sensores disponíveis no mercado. Além disso, este modelo de sensor é comumente aplicado na construção de impressoras 3D / CNC.

A alteração de capacitância que ocorre no Sensor Capacitivo NPN de Proximidade LJC18A3-H-Z/BX é interpretada por um circuito interno que irá transformar esta alteração em um sinal de tensão que poderá ser lido por uma plataforma microcontrolada, por exemplo.

O uso do Sensor Capacitivo NPN de Proximidade LJC18A3-H-Z/BX não se limita a indústrias. Este sensor pode ser aplicado em projetos com Arduino, PIC, Raspberry, Wemos D1, NodeMCU ESP8266 ou outras plataformas microcontroladas.

– Especificações e características:

– Modelo: LJC18A3-H-Z/BX
– Tensão de operação: 6 a 36VDC
– Corrente nominal: 300mA
– Conexão: 3 fios
– Polaridade: NPN
– Estado da saída: NA (normalmente aberto)
– Distância de detecção: 1 a 10mm
– Frequência de resposta: 100Hz
– Temperatura de operação: -25° a 65° celsius
– Comprimento do cabo: 120cm
– Comprimento do sensor: 70mm
– Diâmetro: 16mm

– Aplicações:

Em indústrias ou em projetos com Arduino ou outras plataformas microcontroladas em que seja necessário fazer a detecção de materiais em geral.

– Proposta da prática:

Utilizar o Sensor Capacitivo NPN de Proximidade LJC18A3-H-Z/BX em conjunto com o Arduino e quando houver detecção do objeto o LED irá acender.

– Lista dos itens necessários:

01 – Arduino com Cabo USB
01 – Sensor Capacitivo NPN de Proximidade – LJC18A3-H-Z/BX
01 – Fonte DC 12V 1A Bivolt Chaveada
01 – LED Difuso 5mm Vermelho
01 – Resistor de 150Ω
01 – Resistor de 150KΩ (R1 do divisor de tensão)
01 – Resistor de 100KΩ (R2 do divisor de tensão)
01 – Diodo Retificador 1N4148 (caso não queira utilizar divisor de tensão)
01 – Protoboard
05 – Cabos Jumper macho-macho

– Esquema de ligação da prática (com divisor de tensão):

1) Este sensor exige tensão mínima de 6VDC para funcionamento, portanto, os 5VDC fornecidos pelo Arduino não irá atender.

2) Para alimentação do sensor, utilize uma fonte externa de pelo menos 6VDC. Para esta postagem, utilizei uma fonte de 12VDC.

3) Veja que no esquema de ligação há um divisor de tensão (R1 = 150KΩ e R2 = 100KΩ) para o pino de sinal do sensor (OUT). A tensão produzida na saída do sensor é igual a tensão de alimentação, logo, é necessário o uso do divisor de tensão para reduzir os 12V do pino de sinal para um valor próximo dos 5V suportados pelo Arduino. Caso você pretenda alimentar o sensor com uma fonte que não seja de 12V, você deverá utilizar ESTA calculadora online e calcular os valores de R1 e R2 para o seu divisor de tensão.

4) Caso você não possua os resistores de 150K e 100K, você pode utilizar a associação de resistores em série ou em paralelo para obter um valor igual ou próximo dos que vai precisar.

5) Não se esqueça de comutar o GND da fonte externa com o GND do Arduino.

6) A sensibilidade (distância) de detecção do sensor pode ser ajustada através do trimpot que se encontra na parte de trás da peça. No sentido horário a distância de detecção é ampliada e no sentido anti-horário é reduzida.

– Esquema de ligação da prática (com diodo 1N4148):

OBS: fique extremamente atento na ligação do diodo, pois se ligar ele de forma errada você irá danificar o seu Arduino devido aos 12V que vai estar presente no pino digital 8. O catodo do diodo (barra preta ou cinza) deve ser conectado ao pino de sinal (OUT) do sensor e o anodo do diodo é conectado diretamente ao pino digital 8 do Arduino. Além disso, é necessário ativar o PULLUP interno do Arduino através de código. Com o diodo e PULLUP interno ativado, o Arduino estará protegido dos 12V do pino de sinal, pois quando o sensor não detectar nenhum objeto metálico, o pino digital 8 irá ler um valor próximo de 5V, e quando o sensor fizer alguma detecção de objeto metálico, a tensão no pino digital 8 será de 0V. Lembre-se de comutar o GND da fonte externa com o GND do Arduino.

– Tutorial de instalação e configuração do ambiente de programação do Arduino:

Arduino – Instalação e Configuração da IDE no Windows

– Código (para o esquema com divisor de tensão):

const int pinoSinal = 8; //PINO DIGITAL UTILIZADO PELO SENSOR
const int pinoLed = 12; //PINO DIGITAL UTILIZADO PELO LED

void setup(){
  pinMode(pinoSinal, INPUT); //DEFINE O PINO COMO ENTRADA
  pinMode(pinoLed, OUTPUT); //DEFINE O PINO COMO SAÍDA
  digitalWrite(pinoLed, LOW); //LED INICIA DESLIGADO
}
void loop(){
  if(digitalRead(pinoSinal) == LOW){ //SE A LEITURA DO PINO FOR IGUAL A LOW, FAZ
          digitalWrite(pinoLed, HIGH); //ACENDE O LED
  }else{ //SENÃO, FAZ
        digitalWrite(pinoLed, LOW); //APAGA O LED
  }
}

const int pinoSinal = 8; //PINO DIGITAL UTILIZADO PELO SENSOR

const int pinoLed = 12; //PINO DIGITAL UTILIZADO PELO LED

void setup(){

pinMode(pinoSinal, INPUT); //DEFINE O PINO COMO ENTRADA

pinMode(pinoLed, OUTPUT); //DEFINE O PINO COMO SAÍDA

digitalWrite(pinoLed, LOW); //LED INICIA DESLIGADO

}

void loop(){

if(digitalRead(pinoSinal) == LOW){ //SE A LEITURA DO PINO FOR IGUAL A LOW, FAZ

digitalWrite(pinoLed, HIGH); //ACENDE O LED

}else{ //SENÃO, FAZ

digitalWrite(pinoLed, LOW); //APAGA O LED

}

– Código (para o esquema com diodo 1N4148):

const int pinoSinal = 8; //PINO DIGITAL UTILIZADO PELO SENSOR
const int pinoLed = 12; //PINO DIGITAL UTILIZADO PELO LED

void setup(){
  pinMode(pinoSinal, INPUT_PULLUP); //DEFINE O PINO COMO ENTRADA / "_PULLUP" É PARA ATIVAR O RESISTOR INTERNO
  //DO ARDUINO PARA GARANTIR QUE NÃO EXISTA FLUTUAÇÃO ENTRE 0 (LOW) E 1 (HIGH)
  pinMode(pinoLed, OUTPUT); //DEFINE O PINO COMO SAÍDA
  digitalWrite(pinoLed, LOW); //LED INICIA DESLIGADO
}
void loop(){
  if(digitalRead(pinoSinal) == LOW){ //SE A LEITURA DO PINO FOR IGUAL A LOW, FAZ
          digitalWrite(pinoLed, HIGH); //ACENDE O LED
  }else{ //SENÃO, FAZ
        digitalWrite(pinoLed, LOW); //APAGA O LED
  }
}

const int pinoSinal = 8; //PINO DIGITAL UTILIZADO PELO SENSOR

const int pinoLed = 12; //PINO DIGITAL UTILIZADO PELO LED

void setup(){

pinMode(pinoSinal, INPUT_PULLUP); //DEFINE O PINO COMO ENTRADA / "_PULLUP" É PARA ATIVAR O RESISTOR INTERNO

//DO ARDUINO PARA GARANTIR QUE NÃO EXISTA FLUTUAÇÃO ENTRE 0 (LOW) E 1 (HIGH)

pinMode(pinoLed, OUTPUT); //DEFINE O PINO COMO SAÍDA

digitalWrite(pinoLed, LOW); //LED INICIA DESLIGADO

}

void loop(){

if(digitalRead(pinoSinal) == LOW){ //SE A LEITURA DO PINO FOR IGUAL A LOW, FAZ

digitalWrite(pinoLed, HIGH); //ACENDE O LED

}else{ //SENÃO, FAZ

digitalWrite(pinoLed, LOW); //APAGA O LED

}

– Resultado final:

Gostou desta prática? Então deixa seu comentário, dúvida ou sugestão aí embaixo!

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Existem 4 comentários para esta postagem

Bertoldo 3 de fevereiro de 2021 às 19:43

Olá gostaria de entender, como o diodo substitui o divisor de tensão, achei um pouco confuso, afinal esse diodo conduz uma corrente bem baixa (segundo datasheet menor do que 10 nA).
- Euler Oliveira Autor 4 de fevereiro de 2021 às 15:13
  
  Olá Bertoldo.
  
  Agradeço pelo comentário.
  
  De forma bem resumida:
  
  Quando o sensor estiver aberto (não detectar metal) o 12V que iria fluir para o pino digital do Arduino é “bloqueado” pelo diodo, além disso, o PULL UP interno do pino irá manter o mesmo em nível alto (5V).
  
  Ao ser detectado metal, o diodo irá permitir que a corrente do 5V flua na direção oposta e consequentemente o pino de sinal é aterrado (GND).
  
  Portanto, sem detecção de metal o pino digital conectado ao sinal do sensor irá permanecer em 5V e quando houver detecção o valor será de aproximadamente 1.27V, que para o microcontrolador já é considerado sinal baixo (0V ou LOW).
kleber 9 de maio de 2019 às 12:48

Boa tarde! como posso, usando esse sensor, diferenciar o plastico do papel, por exemplo. Tem como fazer a leitura e imprimir no serial monitor do arduino?
- Euler Oliveira Autor 9 de maio de 2019 às 13:04
  
  Olá Kleber.
  
  Este sensor não se aplica ao que precisa, pois o mesmo não foi feito para diferenciar materiais, mas para detectar a aproximação / presença de objetos.