Jak vybrat difuzní optický senzor

Optický senzor je elektronické zařízení kompaktní velikosti, které vyhodnocuje parametry objektu v oblasti jeho pokrytí zpracováním světelného záření různého rozsahu. Jsou rozděleny do několika typů v závislosti na designu a dalších vlastnostech, ale princip fungování tohoto zařízení je v každém případě stejný. Pořadí aktivace optického senzoru určuje výrobce, tzn. ten nastavuje specifické podmínky, při jejichž výskytu se zařízení zapne. Senzor se aktivuje v okamžiku, kdy světelné záření vstupující do zařízení nabude dostatečné intenzity. Princip činnosti tohoto zařízení je založen na schopnosti vestavěné elektroniky rozpoznat změny v charakteru záře. Senzor se aktivuje v okamžiku, kdy světelný tok nerušeně dopadá na zařízení. Pokud však dojde k jeho přerušení, zařízení přestane fungovat. V tomto okamžiku je do počítače odeslán odpovídající zakódovaný signál a operátor obdrží informaci o přítomnosti objektu v oblasti pokrytí senzoru.

Konstrukce zařízení

• pouzdro – zodpovídá za ochranu konstrukčních prvků zářiče a zabraňuje poškození způsobenému mechanickým namáháním, vyrobeno z mosazi nebo polyamidu;
• generátor – generuje elektrické impulsy přicházející k emitoru;
• emitor, prezentovaný ve formě kompaktního LED mechanismu, vyzařuje světelný tok v daném rozsahu;
• optické systémy – zodpovědné za směr, kterým je vyzařováno světelné záření;
• indikátor – ukazuje připravenost snímače k ​​provozu.

Součástí přijímače je:

• optika – zodpovědná za příjem a přenos světelného paprsku do převodníku;
• fotodetektor – přeměňuje světelné záření na elektrický signál;
• zesilovač – zvyšuje intenzitu signálu na hodnotu, kterou zařízení „přečte“;
• prahový prvek – regulátor sklonu čela spínacího signálu;
• elektronický klíč – zabraňuje vzniku zkratů a přetížení;
• barevný indikátor – zobrazuje specifikované parametry senzoru.

Barevný indikátor zobrazuje následující provozní režimy senzoru:

• žádné světlo – žádný signál;
• zelená barva – zařízení se aktivuje po přijetí signálu, jehož intenzita odpovídá zadaným parametrům;
• žlutá a červená barva indikují zvýšení úrovně signálu.

Pokud neuvažujeme specializované typy optických snímačů (štěrbinové a jiné), pak lze tato zařízení v závislosti na konstrukci rozdělit na 2 typy: s válcovým a obdélníkovým tělem. Tato funkce výrazně zjednodušuje výběr zařízení.

Typy optických senzorů

Optické senzory se používají k řešení široké škály problémů. V tomto ohledu se před zakoupením zařízení musíte rozhodnout pro:

• provozní podmínky zařízení;
• funkce, které zařízení musí mít.

V závislosti na vlastnostech jejich práce jsou optické senzory rozděleny do 3 typů.

Bariéra

Bariérové ​​senzory mají nestandardní princip činnosti. Pro aktivaci zařízení musí být přijímač a vysílač instalovány proti sobě. Pouze pokud je tato podmínka splněna, světelný paprsek vstoupí do zařízení. Pokud je mezi přijímačem a vysílačem překážka (odtud název zařízení), snímač vydá odpovídající signál.

Díky této vlastnosti jsou schopni ovládat území na velkou vzdálenost. Bariérové ​​senzory zároveň vykazují vysokou účinnost. Zejména výkon zařízení není ovlivněn kapkami kapalin a prachem.

Mezi nevýhody bariérových senzorů patří:

• složitost instalace (vzhledem k velké vzdálenosti mezi přijímačem a snímačem je nutné položit spoustu elektrických vodičů);
• přijímač a vysílač musí být umístěny koaxiálně vůči sobě (jinak zařízení nebude fungovat);
• když vysoce reflexní předměty vstoupí do oblasti pokrytí zařízení, zařízení vydá falešný signál;
• senzor se nespustí, když průhledný předmět vstoupí do oblasti pokrytí.

Poslední 2 nedostatky lze odstranit příslušnou změnou polohy ovladače citlivosti. V tomto případě musí být zařízení nakonfigurováno tak, aby průměr paprsku přesahoval velikost předmětu dopadajícího do kontrolované oblasti.

Předpokládá se, že senzory bariérového typu jsou nejspolehlivějším typem takových zařízení. Je to dáno vysokou účinností zařízení, která dokážou monitorovat velké plochy a fungovat bez rušení.

Přijímač a vysílač pro zařízení tohoto typu mohou být umístěny ve vzdálenosti 10 metrů od sebe. Ten musí být napájen proudem. Vysílač zařízení bariérového typu přenáší pouze světelný paprsek. Toto zařízení nevyžaduje žádné nastavení. Citlivost a další parametry snímače se nastavují na přijímači.

Aby zařízení fungovalo ve stanovených parametrech, je nutné na území instalovat přijímač a vysílač z jedné sestavy. Komponenty vyráběné různými výrobci nejsou schopny vzájemně spolupracovat.

Bariérové ​​senzory se používají především v chráněných oblastech. Jiné typy zařízení jsou instalovány v průmyslových podnicích.

Difuzní senzory

U snímačů difuzního typu jsou přijímač a vysílač umístěny ve stejném krytu. Princip fungování tohoto zařízení je založen na zrcadlovém obrazu. Podstata tohoto procesu spočívá v následujícím: vysílač vysílá světelný paprsek, který se po dopadu na předmět rozptýlí do různých směrů. Některé z těchto vln se vrátí zpět do senzoru a zasáhnou přijímač. V tomto případě je zařízení aktivováno.

Hlavní nevýhodou zařízení difuzního typu je, že senzory nejsou schopny detekovat objekty s nízkou odrazivostí. Pro takové případy se používají přepínače s potlačením pozadí.

Druhou nevýhodou je malá oblast ovládání. Zařízení pracují v zóně na vzdálenost 50 cm Difuzní senzory jsou však při správné konfiguraci schopny okamžitě detekovat objekty, které se objeví ve sledovaném prostoru.

Pravidla přizpůsobení

Chcete-li určit, kde bude senzor instalován, musíte vzít kus čistého papíru a pomalu ho držet vedle senzoru. Zařízení musí být aktivováno na:

• vzdálenost do 40 cm, pokud list měří 10×10 cm;
• vzdálenost větší než 40 cm, pokud jsou rozměry listu 20×20 cm.

Pro přesnější nastavení přístroje slouží speciální tabulka, která udává reflexní vlastnosti materiálů. Na základě koeficientů z tohoto seznamu se zařízení upraví.

Reflexní senzory

Senzory tohoto typu se aktivují, když se světelný paprsek odrazí od reflektoru a poté dopadne na přijímač. Zařízení se znovu zapne, když objekt opustí kontrolovanou oblast.

Reflexní senzory fungují na vzdálenost až 10 metrů. Toto zařízení je přitom schopno ovládat velkou plochu, ale pak jeho účinnost klesá. To je vysvětleno skutečností, že s rostoucí vzdáleností se zvyšuje pravděpodobnost posunu ve směru světelného paprsku v důsledku vibrací nebo prachu.

Reflexní senzory, ve kterých jsou přijímač a vysílač umístěny ve stejném krytu, jsou schopny rozpoznat průsvitné předměty. Taková zařízení se často používají jako jedna ze součástí dopravníku. Senzor zaznamená okamžik, kdy produkt narazí na určitý bod, a signalizuje, kdy produkt opustí kontrolní zónu.

Specifické senzory

Seznam modelů optických snímačů není omezen na výše uvedené typy. Tato zařízení jsou také rozdělena do následujících typů:

1. Světelná mřížka. Zařízení je prezentováno ve formě dvou desek umístěných v určité vzdálenosti od sebe. Na jedné straně jsou umístěny fotodiody a na druhé LED diody. Když se světelná vlna mezi těmito prvky překryje, je vyslán signál, který umožňuje počítači určit šířku nebo výšku objektu.
2. Světelná závora. Zařízení tohoto typu se používají v oblastech chráněných před vstupem lidí. Konstrukce kombinuje dva reflexní senzory a samostatný ovladač. Kvůli této vlastnosti se zařízení obtížně instaluje.
3. Laserový systém. Takový senzor je schopen nejen detekovat vzhled objektu v kontrolované oblasti, ale také určit přesnou vzdálenost k němu. To druhé je možné díky vestavěné elektronice.
4. Optický senzor. Toto zařízení kombinuje několik zařízení instalovaných v určité vzdálenosti od sebe a vzájemně propojených optickým vláknem. Typicky se při konstrukci takového senzoru používají plastová vlákna. Zařízení tohoto typu se instalují především v oblastech s úzkou kontrolní zónou a zvýšeným nebezpečím úrazu. Kromě toho se takové senzory používají v podmínkách konstantní vlhkosti a silných vibrací.
5. Analogový senzor. Jedná se o snímače optického výstupního signálu. Zařízení tohoto typu pracují podle algoritmu podobného laserovým zařízením.

Díky takové rozmanitosti senzorů je možné vybrat zařízení, která budou plnit i vysoce specializované úkoly.

Klasifikace podle místa instalace

1. Drážkovaný. Nejedná se o samostatný senzor, ale o systém přijímačů, které jsou instalovány na stejné platformě jako vysílač. Taková zařízení jsou uzavřena pouzdrem ve tvaru U. Slotové přijímače se používají na dopravnících nebo jiných podobných plochách k ovládání rychle se pohybujících objektů. Tato zařízení mají pohodlný design, protože k provozu je zapotřebí pouze jeden kabel.

1. Obdélníkový. Díky svým konstrukčním vlastnostem jsou takové snímače často vybaveny chladicím systémem, který rozšiřuje rozsah použití zařízení. Zejména mohou být zařízení instalována s předměty, které vyzařují teplo. Obdélníkové snímače jsou doplněny vysoce přesnou optikou pro počítání rychle se pohybujících objektů a jsou vyrobeny tak, aby vydržely.

1. Válcové senzory. Externě taková zařízení připomínají zapalovací svíčku. Jsou vybaveny montážními deskami, upínacími bloky a úhelníky.

Optické snímače jsou kompaktní velikosti, což zjednodušuje instalaci zařízení. Pro rozšíření rozsahu použití výrobci doplňují tato zařízení vzdálenými moduly.

Oblast použití optických senzorů

K detekci přítomnosti předmětů se používají optické senzory. Tato zařízení umožňují:

• nastavit vzdálenost k objektu;
• určit rozměry předmětu;
• určit stupeň průhlednosti;
• zjistit barvu předmětu.

Optické senzory se obvykle kombinují s poplašnými systémy, systémy ovládání osvětlení nebo dálkově ovládanými zařízeními. I přes jednoduchou konstrukci, která zajišťuje dlouhou životnost, přístroje vykazují vysokou přesnost měření. Zároveň senzory pomocí kódovaného signálu minimalizují rizika cizího vlivu na provoz zařízení.

Častěji se zařízení tohoto typu používají ve spojení s bezpečnostními systémy. V tomto případě se používají senzory pro záznam pohybu v oblasti. Zařízení jsou také součástí systémů automatického řízení zařízení.

Optické senzory prokazují vysokou přesnost při měření objektů, které se pohybují vysokou rychlostí. Proto se tato zařízení používají k počítání otáček motorů různých typů a posuzování hladiny kapalin. V obou případech se senzory používají především v průmyslových provozech.

Difuzní optické senzory – snad nejoblíbenější typ fotoelektrických senzorů používaných pro detekci objektů v průmyslu při automatizaci výroby. Jsou přítomny v nabídce všech výrobců senzorů, například: Balluff, F&C Sensors, Datasensing, IFM Electronic, Omron, Pepperl+Fuchs, Russian SENSOR a další. Jeho oblíbenost je dána následujícími výhodami: práce s předměty z různých materiálů, výrazně větší odezvové vzdálenosti ve srovnání s indukčními nebo kapacitními snímači, bez nutnosti dalšího příslušenství pro provoz (reflektor nebo přijímač), rozmanitost pouzder kompatibilních s jinými typy snímačů a také další funkce a možnosti.

Typ skořápky : standardní sada kompatibilních válcových těles M8, M12, M18 a dokonce M30 a široká škála obdélníkových těles různých velikostí od každého výrobce. Typ pouzdra je třeba vybrat na základě vašeho úkolu, někdy je vyžadován miniaturní snímač nebo snímač kompatibilní velikostí a rozměry s dříve nainstalovaným snímačem. Nejoblíbenějším typem pouzdra je válcový závit M18, který může být s radiální nebo standardní, axiální, optikou. Radiální optika je umístěna pod úhlem 90 stupňů k ose těla snímače a poskytuje obrovskou úsporu místa, což může být velmi důležité při montáži a instalaci na těžko přístupných místech.

Snímací vzdálenost: nejpoužívanější optické difuzní senzory mají dosah až 700 mm a ještě méně. Pokud je vybrán snímač bez dodatečné funkce „potlačení pozadí“, musí být vzdálenost odezvy zvolena co nejblíže skutečné vzdálenosti k objektu. V tomto případě je třeba vzít v úvahu barvu povrchu předmětu, protože nejčastěji jsou maximální vzdálenosti odezvy uvedeny pro předměty se světlým, reflexním povrchem. Odezvová vzdálenost standardních difuzních senzorů pro objekty s různými barvami povrchu a různou strukturou se bude výrobci vždy u konkrétního senzoru uvádět podrobnější informace.

Výstupní signál : stejná standardní sada signálů kompatibilní s indukčními a kapacitními snímači. Tranzistorové PNP nebo NPN, dvouvodičové NO nebo NC, stejně jako reléové výstupy schopné spínat proudy až několik ampér. Optické senzory s relé mají často další funkce pro zpožděné zapnutí, časovače atd.

Napájecí napětí : stejnosměrný proud DC, střídavý proud AC a univerzální AC/DC.

Materiál těla : U některých úkolů je materiál případu velmi důležitý. Například potravinářský průmysl v drtivé většině případů vyžaduje kvalitní nerez. Pokud potřebujete ušetřit a úkol to umožňuje, pak byste měli zvolit optický difuzní snímač v plastovém pouzdře. V řadě materiálů mezi plastem a nerezovou ocelí je další levný a často používaný materiál – mosaz, s různými ochrannými povlaky, nejčastěji niklované.

Způsob připojení : zde je vše stejné jako u ostatních snímačů – vestavěné kabely, konektory M8 nebo M12, stejně jako svorkovnice s kabelovými vstupy (nejčastěji používané u snímačů s reléovými výstupy).

Vlastnosti : v závislosti na úloze může být vyžadován senzor s červenou nebo infračervenou LED (předpokládá se, že fotosenzory s neviditelným rozsahem infračerveného záření jsou odolnější vůči nečistotám a prachu). Pokud je objekt malý, vyplatí se podívat se na senzory s laserovým zdrojem světla, které mají velmi úzký paprsek a malý světelný bod. No a další důležitou a nejčastěji používanou funkcí je potlačení pozadí (BGS). BGS umožňuje přesně nastavit vzdálenost odezvy optického difuzního senzoru k objektu, přičemž výskyt jiných objektů na pozadí nezpůsobí falešné poplachy. BGS by se nemělo zaměňovat s jednoduchým nastavením citlivosti ve standardních rozpočtových difuzních fotosenzorech.

To jsou nejdůležitější parametry, podle kterých si ve většině případů v našem katalogu vyberete kvalitní optický senzor s difúzním odrazem od objektu.