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

Introducere privind senzorii fotoelectrici

Pentru a utiliza cel mai bine senzorii fotoelectrici, este util să înțelegeți spectrul radiației electromagnetice. Senzorii fotoelectrici ifm operează în domeniul de frecvență vizibil (în principal roșu) și în infraroșu.

Lumina roșie vizibilă
este cel mai bun tip ușor „universal” și este recomandat pentru majoritatea aplicațiilor. Majoritatea senzorilor ifm utilizează lumină roșie vizibilă.
Avantajul Dezavantajul

Ușor de detectat la intervale scurte, ceea ce îl face util ca ajutor de configurare

Afectat de culoare la distanțe lungi de detectare

Lumina cu infraroșu
Avantaje Dezavantajul

Nu este afectat de culoare la majoritatea distanțelor de detectare

Alegere bună pentru medii murdare – are capacitatea de a „pătrunde” prin praf, ceață, abur etc.

Invizibil pentru ochiul uman, îngreunând astfel configurarea

Lumina laser
Avantaje Dezavantaje

Abilitatea de detectare a țintelor mici la raze lungi de acțiune

Punctul de lumină mic permite puncte de comutare precise

Un fascicul vizibil roșu aprins poate fi folosit ca ajutor de configurare

LED-urile cu laser sunt, în general, mai scumpe decât LED-urile standard roșii vizibile sau infraroșii

Terminologie

Raza efectivă – {zona fasciculului de lumină care trebuie întrerupt complet pentru ca ieșirea senzorului să-și schimbe starea.Senzori care se schimbă atunci când raza de lumină este întreruptă (adică, senzori cu fascicul și senzori retroreflexivi polarizați) au fascicule eficiente.Senzorii care reflectă lumina direct față de țintă (adică, senzorii difuzi) nu au fascicule eficiente.

Funcționare în lumină (sau lumina aprinsă) – ieșirea schimbă starea când receptorul detectează lumina.

Funcționare întunecată (sau lumina stinsă) – ieșirea schimbă starea când receptorul nu detectează lumina.

Rezervă de lucru – raportul dintre energia de lumină recepționată efectiv de senzor și energia de lumină necesară pentru modificarea stării de ieșire.O valoare de aport de 1 este minimul necesar pentru comutarea ieșirii.Orice valoare peste acest prag este considerată rezervă de lucru.Este util în determinarea funcționării corespunzătoare a senzorului în zonele contaminate.

Rezerva de lucru maximă necesară Mediul de operare
1,5X Aer curat: Fără murdărie pe lentile sau reflectoare.
5X Ușor murdar. Acumulare ușoară de praf, murdărie, ulei, umiditate etc. pe lentile sau reflectoare; lentilele sunt curățate într-un program regulat.
10X Murdărie moderată: Contaminare evidentă a lentilelor sau a reflectoarelor, dar nu sunt întunecate; lentile curățate ocazional sau când este necesar.
50X Foarte murdare: Murdărie considerabilă a lentilelor; ceață densă, burniță, praf, fum sau ulei, curățarea minimă a lentilelor

Fasciculul efectiv are un diametru uniform și este aproximativ egal cu diametrul lentilelor emițătorului și receptorului.Atâta timp cât ținta este cel puțin la fel de mare ca fasciculul efectiv, ieșirea se va schimba atunci când ținta întrerupe fasciculul.

Ieșiri pentru o pereche de fascicule directe:

  • Ieșirile de funcționare a luminii se declanșează atunci când ținta nu este prezentă.
  • Ieșirile de funcționare pentru întuneric se aprind atunci când ținta este prezentă.

Considerații privind instalarea

La montarea mai multor perechi de fascicule directe, aveți grijă ca fasciculul transmis al unui senzor să nu interfereze cu alte receptoare.O soluție simplă este alternarea emițătorilor și receptoarelor, conform prezentării.

Un obiect cu reflexie extrem de mare, care trece printr-un fascicul, poate reflecta lumina spre un alt receptor, cauzând un semnal fals.O soluție simplă este de a pune bariere între senzori pentru a bloca orice reflexie rătăcită.

Deoarece lumina soarelui conține aceeași lungime de undă a luminii ca și emițătoarele fotoelectrice, lumina ambientală foarte strălucitoare poate păcăli adesea receptoarele.Acest fapt se observă în mod obișnuit atunci când senzorii fotoelectrici sunt folosiți pentru elementele de deschidere a ușilor de la garaj, iar lumina soarelui într-un anumit unghi poate interfera cu funcționarea ușii.Soluțiile posibile includ înclinarea senzorilor, adăugarea unei bariere sau inversarea emițătorului și receptorului.

Fasciculul efectiv al senzorilor retroreflexivi polarizați are formă conică. În apropierea senzorului, fasciculul are aproximativ dimensiunea lentilei emițătorului.În apropierea reflectorului, aceasta este dimensiunea reflectorului.Aceasta înseamnă că obiectele mai mici pot fi detectate atunci când sunt aproape de senzor, dar nu neapărat atunci când sunt aproape de receptor.

Ieșiri pentru o barieră luminoasă retro-reflexive polarizate:

  • Ieșirile de funcționare a luminii se declanșează atunci când ținta nu este prezentă.
  • Ieșirile de funcționare pentru întuneric se aprind atunci când ținta este prezentă.

Reflectoarele prismatice sunt necesare pentru bariere luminoase retro-reflexive polarizate.Prin designul lor, aceste reflectoare rotesc cu 90 de grade raza de lumină primită. Senzorii sunt echipați cu filtre polarizante peste lentile, astfel încât undele de lumină sunt orientate doar într-o singură direcție. Reflectorul rotește undele luminoase pentru a se potrivi cu orientarea filtrului de pe receptor.

Țintele strălucitoare pot reflecta lumină de înaltă intensitate către senzor, dar întrucât lumina nu este orientată corespunzător, țintele strălucitoare nu vor provoca un semnal fals.

Influențe asupra țintei:

Obiectele mai mari reflectă mai multă lumină, ceea ce cauzează o distanță de detectare mai mare.

Cu ajutorul senzorilor roșii vizibili, culorile mai deschise pot fi detectate la o distanță mai lungă decât culorile mai închise.Culoarea țintă are un efect mult mai mic asupra senzorilor cu infraroșu.Suprafețele strălucitoare pot fi detectate la distanțe mai mari decât suprafețele plane sau mate.

Suprafețele netede au proprietăți mai bune de reflexie comparativ cu suprafețele neregulate.O țintă netedă din plastic albastru, spre exemplu, va reflecta mai multă lumină decât o țintă din catifea albastră.

Țintele plane, perpendiculare față de senzor vor reflecta mai multă lumină față de țintele plane în unghi.De asemenea, țintele ne-plane tind să devieze lumina departe de senzor, ceea ce cauzează o pierdere a energiei și a distanței de detectare.

Interferențe de fundal
Un senzor difuz detectează toată lumina reflectată în receptor, indiferent de sursa sa.Lumina reflectată din fundal pare la fel cu lumina din țintă și este, în special, perturbatoare atunci când fundalul are un grad de reflexie mai mare decât al țintei și când ținta și fundalul sunt foarte apropiate.

Pentru a reduce detectarea fundalului:

  1. Modificați-l prin vopsirea cu o vopsea întunecată și plată.
  2. Schimbați unghiul senzorului față de fundal.
  3. Reduceți sensibilitatea senzorului pentru a „elimina” fundalul prin reglare.
  4. Folosiţi un senzor difuz cu funcţie încorporată de suprimare a fundalului.

Distanţă fixă
Poziția emițătorului și a lentilelor receptorului sunt înclinate pentru crearea unei zone de detectare.Obiectele din zona de detecție reflectă lumina în lentilele receptoare și sunt detectate.Obiectele din afara zonei de detectare (fie prea aproape, fie prea departe) nu au geometria corectă pentru a returna lumina către receptor.Această metodă este utilizată în mod normal pentru distanţe scurte și nu este reglabilă.

Principiul triangulaţiei
Această tehnologie folosește două elemente receptoare pentru eliminarea fundalului.Folosind un potențiometru pentru reglare, o oglindă este poziționată mecanic pentru a determina punctul în care un receptor detectează ținta, iar celălalt detectează fundalul.Senzorul este apoi reglat la jumătatea distanței dintre aceste două puncte.Senzorul evaluează unghiul luminii primite pentru a determina dacă lumina provine din țintă sau din fundal.

Reţeaua de diode
Această metodă este similară cu principiul triangulaţiei, exceptând dacă receptorii sunt o reţea de 63 de diode.Receptorii suplimentari permit o suprimare de precizie a fundalului (adică, ţinta şi fundalul pot fi foarte apropiate).Senzorii cu reţea de diode sunt echipaţi cu un microprocesor și sunt programaţi electronic cu ajutorul butoanelor.

Durata emisiei PMD
PMD (Dispozitivul de mixaj fotonic) determină distanța dintre senzor și obiect (și senzor și fundal) măsurând timpul necesar pentru ca lumina să călătorească de la senzor la țintă și înapoi.

O diodă laser generează un fascicul laser modulat.Lumina reflectată de țintă este direcționată spre un cip fotosensibil (PMD Smart Pixel), printr-o lentilă.Cipul compară apoi undele de lumină primite și evaluează distanța până la țintă.

Diagram of sensor using time of flight technology

Undele de lumină sunt propagate de la sursa luminii laser. Când lumina este reflectată de țintă, modelul de fază se schimbă, iar schimbarea este direct proporțională cu distanța.

Această tehnologie proprie oferă:

  • Detectarea robustă a țintelor mici cu reflexie
  • Instalare rapidă datorită independenței culorii și a unghiului
  • Informații la distanță măsurate prin IO-Link

Toţi senzorii de distanță cu laser ODG, O1D, O5D şi OID ai ifm folosesc această tehnologie.