You probably do not come from: Denmark.  If necessary, change to: United States

Introduktion til fotoelektriske sensorer

Terminologi

Effektiv stråle – lysstrålens område, som skal afbrydes helt, for at sensorens output kan ændre tilstand.Sensorer, der skifter udgang, når lysstrålen brydes (dvs., sensorer med gennemgående stråle og polariserede, retro-reflektive sensorer) har effektive stråler.Sensorer, der kaster lyset direkte tilbage fra målet (dvs. diffuse sensorer), har ikke effektive stråler.

Light on (eller Normally Open) – output går høj, når modtageren registrerer lys.

Dark on (eller Normally Closed) – output går høj, når modtageren ikke registrerer lys.

Driftsreserve – forholdet mellem lysenergi, der reelt modtages af sensoren, og lysenergi, der skal bruges til at ændre outputstatus.En reserveværdi på 1 er det påkrævede minimum for at omkoble output.Alt over denne grænse betragtes som en driftsreserve.Den er nyttig til at fastlægge den funktionel drift af sensoren i forurenede områder.

Maksimal driftsreserve påkrævet Driftsmiljø
1.5X Ren luft: Ingen ophobning af skidt på linser eller reflektorer.
5X Lettere beskidt. Let ophobning af støv, skidt, olie, fugt osv. på linser eller reflektorer. Linser rengøres regelmæssigt.
10X Moderat beskidt: Tydelig forurening af linser eller reflektorer, men ikke tilsløret. Linser rengøres lejlighedsvist eller efter behov.
50X Meget beskidt: Kraftig forurening af linser. Tung tåge, dis, støv, røg eller oliefilm, minimal rengøring af linser

Den effektive stråle er ens i diameter og er omtrentlig lig diameteren for sender- og modtagerlinserne.Så længe målet er mindst lige så stort som den effektive stråle, vil outputtet skifte, når emnet bryder strålen.

Output for thru-beam sensorer:

  • Light on - udgangen aktiveres når emnet ikke er til stede.
  • Dark on - udgangen aktiveres, når emnet er til stede.

Overvejelser i forbindelse med installation

Ved montering af flere thru-beam sensorer skal det tilsikres, at den sendte stråle fra én sensor ikke påvirker andre modtagere.En enkel løsning er at veksle mellem sendere og modtagere som vist.

En meget reflekterende genstand, der passerer gennem en stråle, kan reflektere lys over på en ikke-forbundet modtager og forårsage et forkert signal.En enkel løsning er at anbringe forhindringer mellem sensorerne for at blokere vildfarne refleksioner.

Da sollys indeholder alle bølgelængder og dermed også de samme bølgelængder som fotoceller, kan et meget klart omgivende lys aktivere modtagerne.Dette ses ofte, når fotoelektriske sensorer bruges til døråbnere i hjemmets garage, og sollys fra en vis vinkel kan påvirke dørens betjening.Mulige løsninger kan være at vinkle sensorerne, tilføje en forhindring eller bytte rundt på sender og modtager.

Den effektive stråle fra polariserede, retro-reflektive sensorer er kegleformet. Nær sensoren er strålen omtrent den samme størrelse som senderlinsen.Nær reflektoren har den samme størrelse som reflektoren.Det betyder, at mindre genstande kan registreres, når de er tæt på sensoren, men ikke nødvendigvis når de er tæt på reflektoren.

Outputs for en polariseret, retro-reflektiv sensor:

  • Light on – udgangen aktiveres, når emnet ikke er til stede.
  • Dark on – udgangen aktiveres, når emnet er til stede.

Prismatiske reflektorer er nødvendige for polariserede, retro-reflektive sensorer.På grund af deres design kan disse reflektorer rotere den indkommende lysstråle 90 grader. Sensorerne er udstyret med polariserende filtre over linsen, så lysstråler kun vender i én retning. Reflektoren roterer lysbølgerne for at matche filtrets orientering på modtageren.

Skinnende mål kan returnere højintensivt lys til sensoren, men da lyset ikke er ordentligt orienteret, forårsager de skinnende genstande ikke et forkert signal.

Emnets påvirkninger:

Større genstande reflekterer mere lys, hvilket resulterer i en større tasteafstand.

Med synlige røde sensorer kan lysere farver registreres med længere rækkevidde end mørkere farver.Målfarven har meget mindre indvirkning på infrarøde sensorer.Skinnende flader kan registreres med længere rækkevidde end flade eller matte overflader.

Glatte overflader har bedre reflekterende kvalitet end ujævne flader.Et glat, blåt plastemne vil for eksempel reflektere mere lys end et emne af blåt fløjl.

Flade emner vinkelret på sensoren vil reflektere mere lys end flade emner i en vinkel..Emner, der ikke er flade, har tendens til at lede lys væk fra sensoren, hvilket forårsager energitab og en mindre tasteafstand.

Baggrundsinterferens
En diffus sensor registrerer alt lys, der reflekteres over på modtageren, uanset kilden.Lys, der kastes tilbage fra baggrunden, ligner lyset fra emnet og er særligt problematisk, når baggrunden er mere reflekterende end målet, og når målet og baggrunden er meget tæt på hinanden.

For at reducere registrering af baggrunden:

  1. Lav den om ved at male den med en mørk, heldækkende farve.
  2. Lav om på sensorens vinkel i forhold til baggrunden.
  3. Reducer sensorens følsomhed ved at “lukke af” for baggrunden.
  4. Brug en diffus sensor med indbygget baggrundsudblænding.

Fast rækkevidde
Sender- og modtagerlinsernes position er vinklet for at oprette en registreringszone.Genstande i registreringszonen reflekterer lys ind i modtagerlinsen og registreres.Genstande uden for registreringszonen (enten for tæt på eller for langt væk) har ikke den korrekte geometri til at returnere lyset til modtageren.Denne metode bruges normalt til korte rækkevidder og kan ikke justeres.

Trianguleringsprincippet
Denne teknologi bruger to modtagende elementer til at opnå baggrundsudblænding.Ved hjælp af et potentiometer til justering anbringes et spejl mekanisk til at fastlægge det punkt, hvor én modtager registrerer målet, og den anden registrerer baggrunden.Sensoren justeres derefter halvvejs mellem disse to punkter.Sensoren vurderer vinklen på det modtagne lys for at fastlægge, om lyset kommer fra målet eller baggrunden.

Diodearray
Denne metode svarer til trianguleringsprincippet bortset fra, at modtagerne er en 63-diodearray.De ekstra modtagere muliggør nøjagtig baggrundsudblænding (dvs. målet og baggrunden kan være meget tætte).Diodearraysensorer er udstyret med en mikroprocessor og programmeres elektronisk via trykknapper.

PMD time-of-flight
PMD (Photonic Mixer Device) fastlægger afstanden mellem sensoren og genstanden (og sensoren og baggrunden) ved at måle den tid, det tager for lyset at nå fra sensoren til målet og tilbage igen.

En laserdiode genererer en moduleret laserstråle.Lyset, der reflekteres af målet, ledes hen mod en fotosensitiv chip (PMD Smart Pixel) via en linse.Chippen sammenligner derefter de indkommende lysbølger og bestemmer afstanden til emnet.

Diagram of sensor using time of flight technology

Lysbølger spredes fra laserlyskilden. Når lyset kastes tilbage fra emnet, skifter fasemønsteret, og skiftet er direkte proportionalt med afstanden.

Denne beskyttede teknologi giver:

  • Robust registrering af små, reflekterende emner
  • Hurtig installation på grund af uafhængighed af farve og vinkel
  • Oplysninger om målt afstand via IO-Link

Laserafstandssensorerne ODG, O1D, O5D og OID fra ifm bruger alle denne teknologi.