Optyczne czujniki zbliżeniowe

Optyczne łączniki zbliżeniowe (czujniki) są dziś szeroko stosowane w wielu gałęziach przemysłu, gdzie sprzęt służy do pozycjonowania, liczenia i po prostu wykrywania różnych obiektów. Zastosowanie kodowania w obwodach czujników pozwala uniknąć zewnętrznego wpływu na nie źródeł światła, a tym samym zabezpiecza przed fałszywymi alarmami. Czujniki w obudowach termicznych przeznaczone są do pracy w niskich temperaturach.

Urządzenia te to układy elektroniczne, które reagują na zmianę strumienia światła padającego na odbiornik, dzięki czemu rejestrowana jest obecność lub brak obiektu w określonym obszarze przestrzeni. Kodowanie światła emitowanego przez źródło (selekcja przestrzenna i modulacja) poprawia wydajność i, jak wspomniano powyżej, niweluje skutki interferencji.

Strukturalnie system czujników obejmuje dwa główne bloki funkcjonalne — źródło promieniowania i jego odbiornik. Mogą to być dwie oddzielne obudowy lub jedna obudowa dla obu bloków, w zależności od zasady działania konkretnego czujnika (przełącznika).

Źródło lub emiter składa się z następujących części: generatora, emitera, wskaźnika, układu optycznego oraz obudowy, wewnątrz której znajduje się obwód zabezpieczony złączem, a na zewnątrz wszystko, co niezbędne do zamocowania. Zadaniem generatora jest wygenerowanie sekwencji impulsów sygnałowych dla nadajnika.

Sam emiter to dioda LED. Wzór emisji diody LED jest tworzony przez układ optyczny. Wskaźnik pokazuje obecność lub brak zasilania czujnika. Obudowa chroni przed zewnętrznymi wpływami mechanicznymi i służy do wygodnego montażu w miejscu zastosowania czujnika.

Odbiornik z kolei ma również układ optyczny, który tworzy wzór kierunkowy odbiornika i zapewnia wybór. Fotodetektor, który służy fototranzystorktóry wykrywa promieniowanie i przetwarza je na sygnał elektryczny; obwód wzmacniacza z elementem progowym zapewniającym niezawodne nachylenie z histerezą; elektroniczny przełącznik do przełączania obciążenia oraz regulator do regulacji czułości odbiornika tak, aby obiekty były wyraźnie rejestrowane na otaczającym tle.

Są tu dwa wskaźniki: pierwszy pokazuje stan wyjścia, drugi pokazuje jakość odbieranego sygnału oraz pozwala określić rezerwę funkcjonalną dla monitorowanego obiektu.

W tym przypadku rezerwa funkcjonalna charakteryzuje stosunek strumienia świetlnego odbieranego przez odbiornik z nadajnika do jego minimalnej wartości, która już powoduje działanie. Rezerwa funkcjonalna kompensuje tłumienie sygnału spowodowane zanieczyszczeniem optyki lub przeszkadzającymi cząstkami aerozolu w otoczeniu.

Na przykład:

• wskaźnik świeci na czerwono, co oznacza, że ​​śledzony obiekt znajduje się w strefie wyzwalania;
• światło żółte — zmniejsza się intensywność odbieranego strumienia świetlnego;
• zielony — intensywność odbieranego strumienia świetlnego jest minimalna;
• wyłączony — obiekt nie znajduje się w obszarze działania czujnika.

Zgodnie z zasadą działania czujniki optyczne są trzech rodzajów:

Bariera (Typ T)

Przełączniki optyczne typu barierowego działają na wiązkę bezpośrednią i składają się z dwóch oddzielnych części, nadajnika i odbiornika, które muszą być umieszczone współosiowo naprzeciw siebie, aby strumień promieniowania emitowany przez nadajnik (nadajnik) był skierowany i precyzyjnie trafiał w odbiornik.

Gdy wiązka zostanie przerwana przez obiekt, przełącznik zostaje uruchomiony. Czujniki tego typu mogą pracować w odległości kilkudziesięciu metrów między nadajnikiem a odbiornikiem, dodatkowo mają dobrą izolację akustyczną, niestraszny im kurz, ani kropla płynu itp.

Ale są też wady:

• czasami konieczne jest ułożenie przewodów zasilających osobno dla każdej z dwóch części na duże odległości;
• silnie odbijające światło przedmioty mogą powodować fałszywe alarmy;
• przezroczyste obiekty mogą nie osłabiać wystarczająco wiązki, należy to wziąć pod uwagę.

Regulator czułości służy do akceptowalnego wyeliminowania tych niedociągnięć. I oczywiście minimalny rozmiar wykrywanego obiektu nie powinien być mniejszy niż średnica wiązki.

Rozproszony (typ D)

Czujniki rozproszone wykorzystują wiązkę odbitą od obiektu, odbicie lustrzane. Odbiornik i nadajnik znajdują się w jednej obudowie. Emiter kieruje strumień na obiekt, wiązka odbija się od jego powierzchni w różnych kierunkach, w zależności od właściwości optycznych obiektu. Część przepływu wraca tam, gdzie jest odbierana przez odbiornik i uruchamiany jest przełącznik.

W tym miejscu należy wziąć pod uwagę, że fałszywe alarmy mogą być powodowane przez odbijające światło obiekty znajdujące się za obszarem roboczym instalacji, za kontrolowanym obiektem. Aby wyeliminować takie zakłócenia, stosuje się przełączniki z funkcją tłumienia tła.

Aby ustandaryzować odległość, przy której czujnik dyfuzyjny zostanie wyzwolony, weź białą kartkę papieru (10 na 10 cm dla odległości do 40 cm lub 20 na 20 cm dla odległości wykrywania powyżej 40 cm) lub walcowaną na gorąco blachę stalową i przetestować w podobnych warunkach… Ogólnie rzecz biorąc, w różnych branżach — na różne sposoby.

W celu dokładniejszej normalizacji odległość jest ponownie obliczana zgodnie ze specjalną tabelą, która odzwierciedla właściwości odblaskowe różnych materiałów, dlatego dodawany jest współczynnik korygujący. Na przykład czujnik ma wartość 100 mm, ale chcesz monitorować, powiedzmy, obiekty ze stali nierdzewnej.

Współczynnik korekcji wyniesie 7,5, co oznacza, że ​​bezpieczna odległość zadziałania będzie 7,5 razy większa, czyli 750 mm. O najmniejszym rozmiarze obiektu decydują jego właściwości odblaskowe, kontrast i rezerwa funkcjonalna.

Odruch (typ R)

Tutaj wykorzystywane jest światło odbite przez reflektor. Odbiornik z nadajnikiem w jednej obudowie, wiązka padająca na odbłyśnik zostaje odbita, uderza w odbiornik i zostaje wyzwolona. Kiedy obiekt opuszcza obszar roboczy, następuje kolejny wyzwalacz. Czujniki tego typu mogą pracować w odległości do 10 metrów i służą do mocowania półprzezroczystych obiektów.