Фотодатчики и их применение

Фотодатчики и их применение

Ниже Вы найдете подробное описание различных видов фотодатчиков. Если же Вы хотите купить фотодатчик — есть возможность максимально быстро подобрать фотодатчик именно для Ваших нужд или ту модель, которая именно Вам нужна.

Звоните — +38 (057) 760-18-10. Пишите — iteu@iteu.com.ua.

Тип, размер, форма и особенности поверхности объектов, которые нужно обнаружить, расстояние между датчиком и объектом, а также условия окружающей среды определяют параметры системы и выбор подходящих типов датчиков. Существующие на сегодняшний день фотодатчики классифицируются на  несколько типов. Вот некоторые из них:

1. Датчики со сквозным лучом

Фотодатчики и их применениеИзлучатель и приемник фотоэлектрического датчика со сквозным лучом помещены в разные корпусы. Излучатель(И) нацелен прямо на приемник (П). Если объект (О) прерывает луч света, то выход переключается.

Особенности:

  • обнаруживает непрозрачные и отражающие объекты
  • большой диапазон действия и высокая надёжность, так как световой луч проходит через сигнальный путь только один раз
  • низкая чувствительность к помехам, поэтому хорошо подходит для применения в трудных условиях, например, на открытых пространствах или в условиях загрязнения
  • дополнительные затраты на установку, так как требуются установка и проводка кабеля для обеих частей

Обычно датчики со сквозным лучом применяются для контроля за производственными и упаковочными линиями (см. рис.), для измерения уровня заполнения в прозрачных емкостях, а также в системах прохода и в зонах повышенного риска.

Особенные исполнения датчиков со сквозным лучом

Датчики вилочного типа

Фотодатчики и их применение

Световые решетки

Фотодатчики и их применение

2. Датчики с отражением от рефлектора

Фотодатчики и их применение

Датчики с отражением от рефлектора с поляризационным фильтром

Используется трипель-отражатель, изменяющий плоскость колебания световой волны.

Особенности:

  • Обнаруживает непрозрачные и блестящие объекты.
  • Версии для обнаружения прозрачного объекта (версии -G).
  • Экономия времени и затрат, так как электрическое соединение необходимо только со стороны датчика.

Датчики с отражением от рефлектора для обнаружения прозрачного объекта

Применяя схему малого гистерезиса, датчик распознает незначительные изменения в отраженном свете. Особенно, при обнаружении прозрачного объекта.

Датчики с отражением от рефлектора с подавлением переднего фона

Данные фотоэлектрические датчики не выдают ошибочных срабатываний на блестящие объе кты, которые находятся в предустановленном диапазоне.

3. Датчики диффузного типа

Фотодатчики и их применение

датчиком с отражением от рефлектора. Здесь идет речь о диапазоне обнаружения. Под этим принято понимать максимальное расстояние от излучателя, при котором объект может быть надежно распознан.

Датчики диффузного типа с подавлением заднего фона

Датчики диффузного типа с подавлением заднего фона были разработаны для того, чтобы достичь определенного диапазона сканирования для любых объектов, независимо от их
яркости, цвета и прочих свойств, а также от яркости заднего фона.

Следующий рисунок наглядно иллюстрирует функциональный принцип датчика диффузного типа с подавлением заднего фона. Эмитированный излучателем свет, сфокусированный оптикой, достигает объекта.

Если объект находится в диапазоне сканирования, то часть отраженного света, собранного линзой приемника, попадает на ближний элемент приемника (Б); датчик выдает сигнал «включено». С увеличением расстояния до объекта, это световое пятно перемещается в сторону дальнего элемента (Д).

На границе диапазона сканирования одна половина светового пятна находится на (Б) и вторая половина на (Д), и датчик сигнализирует «выключено».Если объект продолжает отдаляться, то свет все еще продолжает падать на дальний элемент, и датчик все так же сигнализирует «выключено».

Особенности:

  • почти постоянный диапазон обнаружения диффузно рефлектирующих материалов с сильно отличающимися уровнями переизлучения.
  • темные объекты на светлом фоне надежно обнаруживаются.
  • нечувствительны к интерферирующим отражениям от объектов за пределами диапазона обнаружения.
  • высокий функциональный резерв.
  • недорогая и сравнительно быстрая установка, так как датчик состоит из одного блока и не нуждается в рефлекторе.

Принцип подавления заднего фона аналогичен принципу подавления переднего фона. Такие датчики игнорируют все объекты, которые находятся к датчику ближе, чем предварительно настроенный диапазон обнаружения.

Датчики диффузного типа со сходящимися пучками света (HGU)

Фотоэлектрический датчик диффузного типа со сходящимися пучками света является эффективным типом датчика диффузного типа с подавлением заднего фона. Линза излучателя сфокусирована на определенной точке впереди датчика, и линза приемника сфокусирована на той же точке.

Диапазон для датчика диффузного типа со сходящимися пучками света является фиксированным и определяется этой фокальной точкой с некоторой погрешностью. Так как вся испускаемая энергия сфокусирована на одной точке, то достигается высокий коэффициент усиления.

Он позволяет датчику легко обнаружить узкие объекты или объекты с низким коэффициентом отражения.

Датчики диффузного типа с определением заднего фона

Фотодатчики и их применение

Особые исполнения датчиков диффузного типа

Типичная особенность стандартного датчика диффузного типа, заключающаяся в чувствительной реакции на свойства материала поверхности датчика, используется у датчиков контраста и датчиков цвета.

Датчик контраста

Он оценивает различие в яркости между материалом обнаруженного объекта и нанесенной на него маркировкой. При этом, цвет посылаемого луча или цвет печатной метки должен быть выбран таким образом, чтобы контраст оказался максимально большим. Поэтому наши датчики контраста оснащены 3-цветным светодиодом в качестве источника света.

Выбор оптимально подходящего цвета луча производится датчиком автоматически в процессе настройки. В большинстве своем датчики построены по принципу автоколлимации, т.е. и излучатель, и приемник находятся на одной общей оптической оси («одноглазая» система).

Это позволяет преобразовывать оптику и достигать таким образом высокую гибкость при монтаже положения датчика.

Люминесцентный датчик

Фотодатчики и их применение

Датчики цвета

В то время, как стандартные датчики печатных меток определяли только различия в яркости в определенном спектральном диапазоне датчика, датчик света разбивает отраженный от объекта свет на несколько частичных спектров и выдает на каждый из этих подспектров значение интенсивности. Распределение этих значений отражает спектральные свойства, и вместе с тем – цвет объекта. Датчики цвета Visolux работают по принципу трёхдиапазонного действия. При этом, различают два типа трёхдиапазонного действия: активный и пассивный.

  • Активное трёхдиапазонное действие: Объект последовательно освещается тремя цветами излучателя (красным, зеленым, голубым). Количество отраженного света измеряется отдельно для каждого цвета. Из трех значений, полученных таким путем, однозначно определяется цвет объекта.
  • Пассивное трёхдиапазонное действие: Объект освещается белым светом излучателя. Источник света представляет собой, например, белый светодиод. Затем красные, зеленые и голубые составляющие отраженного света отфильтровываются и, соответственно, определяется количество света. Для этого используются три приемника. Таким образом определяется цвет объекта.

4. Волоконно-оптические кабели

Характеристики волоконно-оптических кабелей, в зависимости от исполнения, соответствуют характеристиками датчиков со сквозным лучом или диффузного типа.
Системы сквозного луча имеют по одному волоконно-оптическому кабелю для излучателя и приемника, у диффузных систем свет проводится в одном единственном волоконно-оптическом кабеле через отдельные волокна излучателя и приемника.

Излучатель и приемник расположены в одном корпусе. Оптически активная область проводится через волоконно-оптический кабель (стекло или пластмасса) от прибора к пункту сбора. За счет их маленьких оптически активных поверхностей, системы волоконно-оптического кабеля подходят для обнаружения мелких деталей.

Для этого также имеются специальные волоконно-оптические кабели с коаксиальным или смешанным расположением волокон и маленькими диаметрами волокон (пластмассовые оптоволокна: меньше 100 µм, стекло-волокна: обычно 50 µм). Из-за большого угла раскрытия световой апертуры (около 70 град.), волоконно-оптические кабели работают на значительно более меньших расстояниях, чем стандартные датчики.

Однако, дистанция срабатывания может быть увеличена за счет использования оптических насадок.

Стекло или пластмасса?

Читайте также:  Профессия электрик

При выборе подходящего волоконно-оптического кабеля пользователь должен определиться с его материалом: пластмасса или стекло. Краткие описания свойств обоих этих материалов изложены ниже.

Пластмассовые волоконно-оптические кабели состоят из одного единого волокна в оболочке из ПВХ. Очень маленький вес и высокая гибкость материала волоконно-оптического кабеля позволяют применять их, например, в очень подвижных частях
машин.

Особенным преимуществом является индивидуальная сборка кабелей. Стандартная длина составляет 2 м. При помощи прилагаемого в комплекте поставки монтажного приспособления можно легко укоротить кабель до той длины, которая необходима для Вашего применения.

Два разных диаметра кабеля и множество различных

типов головок также представлены на выбор. Здесь Вы безусловно найдете волоконно-оптический кабель, удовлетворяющий Вашим требованиям.

Стекловолоконные световоды состоят из нескольких отдельных волокон с диаметром приблизительно в 50µм. В зависимости от ситуации, оболочка может быть выполнена из таких хороший сантехник как сталь, ПВХ, металл-силикон или силикон.

За счет незначительного оптического демпфирования стекловолокна, по сравнению с пластмассовым волокном, возможны большие диапазоны действия и сканирования. Прочное механическое исполнение
стальной оболочки позволяет применять их также при высоких температурах до 300°C.

При выборе типов головок, в комбинации с соответствующими материалами оболочки, Вы найдете правильное решение для каждого из случаев применения.

5. Световые сетки для обнаружения прозрачного стекла

Приборы серии PR и LG – это световые барьеры высокого разрешения для обнаружения очень маленьких не по порядку расположенных объектов пути.

Посредством специальных малошумящих шаговых приемников и быстрого аналитического алгоритма можно обнаруживать очень прозрачные объекты с высоким функциональным резервом.

Оценка пересекающихся лучей: Каждый излучатель направляет луч на каждый прием-

ник. Это обуславливает очень высокое разрешение датчика.

Автоматическая калибровка:

После подачи питающего напряжения (код для заказа –W), или, по выбору, после внешней активации выхода калибровки (код для заказа – F) датчик калибруется автоматически. В этом процессе, каждый отдельный путь (передатчик-приемник) калибруется индивидуально.

Например, PR16: 16 излучателей, 16 приемников с оценкой пересекающихся лучей. 256 световых лучей калибруются внутри и оцениваются отдельно. Дополнительно происходит
непрерывная подстройка порога чувствительности отдельного пути от излучателя к приемнику во время работы в определенной полосе пропускания.

Это означает, что в определенном интервале времени датчик сравнивает сохраненное значение с
действительным, измеренным в данный момент. Если оба этих значения в течение времени должны будут различаться (вследствие легкого загрязнения, незначительной неточной настройки), то пороговая величина приемника каждого отдельного пути
светового луча переопределяется.

Поэтому гарантируется обнаружение сверхпрозрачных

объектов также и в грубых условиях производства.

6. Фотоэлектрические устройства передачи данных

Фотоэлектрические устройства передачи данных осуществляют беспроводную
передачу информации из пункта А в пункт Б. При этом, обычно один из датчиков
может двигаться в аксиальном направлении. Для передачи посредством оптического пути
используется метод частотной манипуляции FKS (Frequency — Shift — Keying).

Другими словами, бит-информация кодируется в несущей частоте. Приемник фильтрует частоты f1 и f2 из полученного сигнала и преобразует их в логические биты 0 или 1. Таким
образом, узкополосная фильтрация предотвращает искажение передаваемой информации
посторонними сигналами.

Меняющиеся уровни сигналов не влияют на передачу данных.

Наша программа содержит фотоэлектрические устройства передачи данных, как для параллельной, так и для последовательной передачи данных.

  • Параллельная передача данных:
    Фотоэлектрические устройства передачи данных могут передавать 8 бит дуплексным образом. Для этого сигналы устройства преобразуются в последовательность двоичных данных. После этого, в приемнике данные подаются на параллельные выходы. Для передачи двоичных сигналов используется шумостойкая FSK-модуляция.
  • Последовательная передача данных: Наши последовательные фотоэлектрические
    устройства передачи данных также используют метод FSK. Данные на интерфейсе передаются без протокола и потом выдаются в приемнике снова на последовательный интерфейс. Большинство приборов с последовательным интерфейсом имеются также в версии с видимым красным светом. Они используются тогда, когда необходимо настроить параллельные пути передачи, а также исключить взаимную интерференцию с соседними инфракрасными путями.

Применение датчиков в промышленном оборудовании

  • 29 сентября 2017 г. в 16:02
  • 747

В промышленной электронике индуктивные, оптические и другие датчики применяются очень широко. Долго и постоянно имею с ними дело, так как работаю инженером-электронщиком на крупном предприятии. Статья будет обзорной, но есть и реальные примеры.

Фотодатчики и их применение

Типы датчиков

Итак, что вообще такое датчик. Датчик — это устройство, которое выдает определенный сигнал при наступлении какого-либо определенного события.

Иначе говоря, датчик при определенном условии активируется, и на его выходе появляется аналоговый (пропорциональный входному воздействию) или дискретный (бинарный, цифровой, т.е. два возможных уровня) сигнал.

Датчики могут называться также сенсорами или инициаторами.

Фотодатчики и их применениеОптический датчик отслеживает перемещение деталей по конвейеру

Датчиков великое множество. Перечислю лишь те разновидности, с которыми приходится сталкиваться электрику и электронщику.

Индуктивные. Активируется наличием металла в зоне срабатывания. Другие названия — датчик приближения, датчик положения, индукционный, датчик присутствия, индуктивный выключатель, бесконтактный датчик или выключатель. Смысл один, и не надо путать. По-английски пишут «proximity sensor». Фактически это — датчик металла.

Оптические. Другие названия — фотодатчик, фотоэлектрический датчик, оптический выключатель. Такие применяются и в быту, называются «датчик освещенности». Разновидность оптических датчиков — инфракрасные датчики движения, которые срабатывают на изменение температуры в зоне действия.

Емкостные. Срабатывает на наличие практически любого предмета или вещества в поле активности.

Давления. Если этот датчик дискретный, то принцип работы очень прост. Давления воздуха или масла нет — датчик выдает сигнал на контроллер или рвет аварийную цепь. Может быть датчик для измерения давления с токовым выходом, ток которого пропорционален абсолютному давлению либо дифференциальному.

Фотодатчики и их применение Пример работы концевых выключателей — нижний датчик активирован

Концевые выключатели (электрический датчик). Это обычный пассивный выключатель, который срабатывает, когда на него надавливает объект (активатор).

Итак, мы выяснили, что воздействие (активация) может быть любым, а реакции может быть две — дискретный либо аналоговый сигнал. Поэтому, все датчики можно считать одинаковыми, различия могут быть только в способе активации (принципе действия) и схеме включения.

Для примера рассмотрим индуктивный датчик, поскольку он наиболее распространен.

Применение индуктивного датчика

Индуктивные датчики приближения применяются широко в промышленной автоматике, чтобы определить положение той или иной части механизма.

Сигнал с выхода датчика может поступать на вход контроллера, преобразователя частоты, реле, контактора или другого исполнительного устройства. Единственное условие — соответствие по току и напряжению.

Принцип работы индуктивного датчика

Индуктивный датчик является дискретным. Сигнал на его выходе появляется, когда в заданной зоне присутствует металл.

В основе работы датчика приближения лежит генератор с катушкой индуктивности. Отсюда и название. Когда в электромагнитном поле катушки появляется металл, это поле резко меняется, что влияет на работу схемы.

Металлический активатор меняет резонансную частоту колебательного контура и схема, содержащая компаратор, выдает сигнал на ключевой транзистор или реле. Нет металла — нет сигнала.

Чем отличаются индуктивные датчики

Фотодатчики и их применение Индуктивные датчики определяют, в левом или в правом положении находится рычаг
Фотодатчики и их применение Индуктивный датчик подсчета импульсов

Почти все, что сказано ниже, относится не только к индуктивным, но и к оптическим, емкостным и другим датчикам.

  1. Конструкция, вид корпуса.

    Тут два основных варианта — цилиндрический и прямоугольный. Другие корпуса применяются крайне редко. Материал корпуса — металл (различные сплавы) или пластик.

  2. Диаметр цилиндрического датчика.

    Основные размеры — 12 и 18 мм. Другие диаметры (4, 8, 22, 30 мм) применяются редко.

  3. Расстояние переключения (рабочий зазор).

    Это то расстояние до металлической пластины, на котором гарантируется надежное срабатывание датчика. Для миниатюрных датчиков это расстояние — до 2 мм, для датчиков диаметром 12 и 18 мм — до 4 и 8 мм, для крупногабаритных датчиков — до 20…30 мм.

  4. Количество проводов для подключения.

    2-х проводные. Датчик включается непосредственно в цепь нагрузки (например, катушка пускателя). Так же, как мы включаем дома свет. Удобны при монтаже, но капризны к нагрузке. Плохо работают и при большом, и при маленьком сопротивлении нагрузки.

    Нагрузку можно подключать в любой провод, для постоянного напряжения важно соблюдать полярность. Для датчиков, рассчитанных на работу с переменным напряжением — не играет роли ни подключение нагрузки, ни полярность. Главное — обеспечить рабочий ток.

    3-х проводные. Наиболее распространены. Есть два провода для питания, и один — для нагрузки. Подробнее расскажу ниже.

    4-х и 5-ти проводные. Такое возможно, если используется два выхода на нагрузку (например, PNP и NPN (транзисторные), или переключающие (реле). Пятый провод — выбор режима работы или состояния выхода.

  5. Виды выходов датчиков по полярности.

    У всех дискретных датчиков может быть только 3 вида выходов в зависимости от ключевого (выходного) элемента.

Читайте также:  Самые популярные датчики для arduino

Релейный. Реле коммутирует в простейшем случае один из проводов питания, как это делается в бытовых датчиках движения или освещенности.

Универсальный вариант с «сухим» контактом, когда выходные контакты реле не связаны с питанием датчика. При этом обеспечивается полная гальваническая развязка, что является основным достоинством такой схемы.

То есть, независимо от напряжения питания датчика, можно включать/выключать нагрузку с любым напряжением.

Транзисторный PNP. На выходе — транзистор PNP, то есть коммутируется «плюсовой» провод. К «минусу» нагрузка подключена постоянно.

Транзисторный NPN. На выходе — транзистор NPN, то есть коммутируется «минусовой», или нулевой провод. К «плюсу» нагрузка подключена постоянно.

Фотодатчики и их применение

Пример оптического датчика с релейным выходом

Можно четко усвоить разницу, понимая принцип действия и схемы включения транзисторов. Поможет такое правило: Куда подключен эмиттер, тот провод питания и коммутируется. Другой полюс подключен к нагрузке постоянно. Ниже будут даны схемы включения датчиков, на которых будет хорошо видно эти отличия.

  1. Виды датчиков по состоянию выхода.

    Какой бы ни был датчик, один из основных его параметров — электрическое состояние выхода в тот момент, когда датчик не активирован (на него не производится какое-либо воздействие).

    Выход в этот момент может быть включен (на нагрузку подается питание), либо выключен. Соответственно, говорят — нормально открытый (НО) контакт или нормально закрытый (нормально замкнутый, НЗ) контакт. В иностранном обозначении — NO и NC.

    То есть, главное, что надо знать про транзисторные выходы датчиков — то, что их может быть 4 разновидности, в зависимости от полярности выходного транзистора и от исходного состояния выхода: PNP NO, PNP NC, NPN NO, NPN NC.

  2. Положительная и отрицательная логика работы.

    Это понятие относится скорее к исполнительным устройствам, которые подключаются к датчикам (контроллеры, реле). Отрицательная или положительная логика относится к уровню напряжения, который активизирует вход.

Отрицательная логика: вход контроллера активизируется (логическая «1») при подключении к НУЛЮ. Клемму S/S контроллера (общий провод для дискретных входов) при этом необходимо соединить с +24 В. Отрицательная логика используется для датчиков типа NPN.

Положительная логика: вход активизируется при подключении к +24 В. Клемму контроллера S/S необходимо соединить с нулем. Используйте положительную логику для датчиков типа PNP. Положительная логика применяется чаще всего.

В следующей статье мы рассмотрим реальные индуктивные датчики и их схемы включения.

Александр Ярошенко, автор блога «СамЭлектрик»

Фотоэлектрические датчики: назначение и устройство. Принцип работы фотоэлектрических датчиков

В сферах промышленности активно используются такие специализированные устройства как фотоэлектрические датчики, которые позволяют совершать наиболее точное обнаружение поступающего объекта без необходимости физического контакта.

Они применяются при установке различного оборудования, а также бывают разных типов и отличаются принципом действия. Можно выбрать подходящее устройство по его свойствам, а также, учитывая ситуацию, в которой будет применяться подобный датчик.

Фотодатчики и их применение

Во время своей работы фотоэлектрические датчики используют три возможных фотоэффекта, которые зависят от того, как изменяются свойства предмета при наличии изменений в уровне освещения.

  1. Эффекты бывают внешними, когда под воздействием получаемой световой энергии электроны вылетают из катода лампы.
  2. Внутренние эффекты отличаются тем, что сопротивление полупроводника зависит от уровня освещенности.
  3. Вентильный эффект появляется, когда возникает движущая сила, которая зависит от освещения.

Фотодатчики и их применение

Виды устройств

Можно встретить фотоэлектрические датчики аналогового или дискретного вида.

  1. У аналоговых выходной сигнал может меняться пропорционально имеющемуся уровню освещения. Обычно такие устройства применяют при создании элементов освещения, управляемых автоматически.
  2. Дискретные устройства изменяют значение на диаметрально противоположный показатель при достижении определенного уровня освещенности. Они могут выполнять всевозможные задачи на действующей технологической линии и широко используются в промышленности.

Оптический бесконтактный прибор регулирует изменение поступающего светового потока в рабочей области и может срабатывать на большом расстоянии, реагируя на изменение объектов, их отсутствие или присутствие. Конструкция этого прибора имеет две части, которые отвечают за правильное функционирование — это приемник и излучатель. Они могут находиться как в одном подходящем корпусе, так и в разных.

Фотодатчики и их применение

Группы устройств

В зависимости от используемого метода работы, фотоэлектрические датчики принято делить на четыре группы:

  1. Работающие по принципу пересечения луча. В этом случае излучатель и работающий с ним в паре приемник имеют два отдельных корпуса, поскольку этого требует технология работы. Два прибора устанавливаются друг напротив друга, а при взаимодействии излучатель посылает луч, который воспринимается приемником. Если какой-либо объект пересекает этот луч, то прибор тут же посылает соответствующий сигнал.
  2. Датчики с принципом отражения от рефлектора. Подобные приборы характеризуются тем, что у них излучатель и приемник располагаются в одном корпусе. Помимо этого агрегата, также используется специальный рефлектор, который устанавливается напротив прибора. Во время работы устройство посылает луч, он отражается от рефлектора и воспринимается приемником. Специальный поляризационный фильтр позволяет настроить работу оборудования так, чтобы устройство воспринимало только отражение от рефлектора и ничего лишнего. Рефлекторы бывают разными, поэтому их выбирают, исходя из имеющейся ситуации — дальности расстояния и особенностей монтажа. Если во время работы луч перестает отражаться и поступать к приемнику, значит, на линии появился какой-то объект, и сигнал об этом устройство передает дальше.
  3. Приборы с отражением света от объекта. У этих агрегатов приемник и сопутствующий ему излучатель также располагается в одном корпусе. В этом случае работа строится так, что рефлектор не нужен, поскольку его роль выполняют различные объекты — луч отражается от них, попадает в приемник, и датчик посылает нужный сигнал.
  4. Датчики с фиксированным отражением. По сути, это усовершенствованный вариант предыдущего варианта оборудования. Приборы работают по такому же принципу, но они более чутко улавливают и определяют состояние объекта. Например, при помощи подобных датчиков можно обнаружить вздувшуюся упаковку на линии или пакет, наполненный не до конца.
Читайте также:  Про светодиоды для чайников

Фотодатчики и их применение

Также датчики могут делиться не только по принципу работы, но и по своему назначению. Существуют приборы общего назначения и специализированные. Вторые предназначены для выполнения более узких задач и решения конкретных вопросов.

Например, они могут распознавать наличие этикетки, контрастной границы и других подобных элементов.

Все датчики выполняют задачу обнаружения каких-либо объектов на расстоянии, и в зависимости от особенностей элемента, это расстояние может значительно варьироваться.

Фотодатчики и их применение

Обычно производители сопровождают свои устройства специальными техническими паспортами, в которых с точностью прописываются все необходимые характеристики, помогающие правильно выбрать датчик.

Это весьма удобно, поскольку покупателю не нужно производить какие-то точные расчеты, чтобы подобрать подходящий прибор, а достаточно только соотнести его параметры с особенностями места установки и конкретной ситуацией, в которой будет применяться устройство.

  1. Практическая способность обнаружения является главной характеристикой для таких элементов, поскольку это означает, в каких условиях датчик сможет выполнять свою работу, также на этот показатель влияет заполнение угла зрения, оно может быть полным или неполным.
  2. Дальность действия – еще один важный параметр, он означает, на каком расстоянии прибор сможет действовать. Поскольку у всех датчиков оно может быть разным, встречаются варианты, которые работают на расстоянии нескольких сантиметров или устройства, рассчитанные на дальность в метрах.
  3. Ширина луча визирования также играет важную роль, поскольку от нее напрямую зависит разрешение датчика и то, с какими объектами он может работать.
  4. Время реакции также имеет значение при работе, здесь учитывается, с какой скоростью датчик будет обрабатывать объекты, а также его время включения и выключения. Необходимо, чтобы устройство успевало охватить все поступающие предметы, успевая за их движением по линии.
  5. Напряжение питания учитывается при выборе, поскольку внедрение датчиков в систему не должно оказывать серьезного влияния на ее работоспособность, если устройства слишком мощные, то следует заменить их вариантами, которые потребляют меньше энергии, чтобы они могли эффективно работать и выполнять свои функции, не нарушая общую деятельность линии производства.
  6. Также при выборе стоит учесть углы наведения датчика, особенности его присоединения и монтажа, габариты и вес, уровень защищенности — все это тоже имеет значение при работе устройства.

Выбирая фотодатчик, лучше обратить внимание на известных производителей, которые уже заслужили определенную репутацию на рынке.

Нужно, чтобы устройство было максимально безопасным и обладало простым в управлении интерфейсом — это позволит сделать работу с ним комфортной и удобной.

Также корпус датчика должен быть хорошо защищен от попадания пыли и влаги — это продлит срок его службы. Присоединительное место у него должно быть стандартным, чтобы не возникло проблем с монтажом.

Оптические датчики

Оптический бесконтактный датчик (выключатель)

Опти́ческие да́тчики — электронные устройства, способные под воздействием электромагнитного излучения в видимом, инфракрасном и ультрафиолетовом диапазонах подавать единичный или совокупность сигналов на вход регистрирующей или управляющей системы. Оптические датчики реагируют на непрозрачные и полупрозрачные предметы, водяной пар, дым, аэрозоли.

Оптические датчики являются разновидностью бесконтактных датчиков, так как механический контакт между чувствительной областью датчика (сенсором) и воздействующим объектом отсутствует. Это свойство оптических датчиков обуславливает их широкое применение в автоматизированных системах управления.

Дальность действия оптических датчиков обычно намного больше, чем у других типов бесконтактных датчиков.

Оптические датчики называют ещё оптическими бесконтактными выключателями, фотодатчиками, фотоэлектрическими датчиками.

Устройство типичного датчика

излучатель оптического датчика

Излучатель датчика состоит из:

  • Корпус
  • Излучатель
  • Подстроечный элемент
  • Генератор
  • Индикатор

приёмник оптического датчика

Приёмник датчика состоит из:

  • Корпус
  • Фотодиод
  • Подстроечный элемент
  • Электронный ключ
  • Триггер
  • Демодулятор
  • Индикатор

Типы устройства и принцип действия

По типу устройства оптические датчики делятся на моноблочные и двухблочные. В моноблочных излучатель и приёмник находятся в одном корпусе. У двухблочных датчиков источник излучения и приёмник оптического сигнала расположены в отдельных корпусах и при работе разнесены в пространстве.

По принципу работы выделяют три группы оптических датчиков:

тип T — датчики барьерного типа (приём луча от отдельно стоящего излучателя)
тип R — датчики рефлекторного типа (приём луча, зеркально отражённого от объекта или катафотом, закреплённым на объекте)
тип D — датчики диффузионного типа (приём луча, рассеянно отражённого объектом)

У датчиков барьерного типа излучатель и приёмник находятся в отдельных корпусах, которые устанавливаются друг напротив друга на одной оси светового пучка.

Расстояние между излучателем и приёмником может достигать 100 метров. Предмет, попавший в активную зону оптического датчика, прерывает прохождение луча.

Изменение светового потока фиксируется приёмником, появившийся сигнал после обработки подаётся на управляемое устройство.

Датчики рефлекторного типа содержат в одном корпусе и передатчик оптического сигнала и его приёмник. Для отражения луча используется рефлектор (катафот).

Датчики такого типа часто используются на конвейере для подсчёта единиц продукции. Для обнаружения объектов с зеркальной, отражающей металлической поверхностью в датчиках рефлекторного типа используют поляризационный фильтр.

Дальность действия датчиков рефлекторного типа может достигать 8 метров.

В датчиках диффузионного отражения источник оптического сигнала и его приёмник находятся в одном корпусе. Приёмник учитывает интенсивность луча, отражённого контролируемым объектом.

Для точности срабатывания в датчиках данного типа может включаться функция подавления внешней засветки.

Дальность действия зависит от отражательных свойств объекта, может быть определена с помощью поправочного коэффициента, и при использовании стандартной отражающей поверхности может достигать 2 метров.

Оптические датчики обычно имеют индикатор рабочего состояния и, как правило, регулятор чувствительности, который даёт возможность настроить срабатывание на объект, находящийся на неблагоприятном фоне.

Современные оптические датчики имеют режимы работы:

  • «DARK ON»;
  • «LIGHT ON».
  • Эти режимы были специально введены для оптических датчиков, для лучшего понимания, как ведет себя выходной сигнал с датчика при наличии или отсутствии светового луча.
  • Режим «DARK ON» означает — переключение коммутационных элементов при прерывании светового луча.
  • Режим «LIGHT ON» означает — переключение коммутационных элементов при наличии светового луча.
  • Источником излучения в современных оптических датчиках являются светодиоды.

Схема подключения

На выходе оптического датчика обычно стоит транзистор PNP- или NPN-типа с открытым коллектором.

Сфера применения

Оптические датчики как составная часть автоматизированных систем управления технологическими процессами широко применяются для определения наличия и подсчёта количества предметов, присутствия на их поверхности наклеек, надписей, этикеток или меток, позиционирования и сортировки предметов.

С помощью оптических датчиков можно контролировать расстояние, габариты, уровень, цвет и степень прозрачности. Их устанавливают в системы автоматического управления освещением, приборы дистанционного управления, используют в охранных системах.

См. также

  • Датчик
  • Оптика
  • Катафот

Литература

  • Виглеб Г. Датчики. Устройство и применение. Москва. Издательство «Мир», 1989
  • Катыс Г. П. Библиотека по автоматике, вып. 6. Оптические датчики температуры. «Госэнергоиздат», 1959
  • Окоси Т. Волоконно-оптические датчики, 1990
Эту статью следует викифицировать.Пожалуйста, оформите её согласно правилам оформления статей.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Adblock
detector