Fotoelektrik Sensörler - Teknolojiye Genel Bakış

Modülasyonlu Işık – Vericinin gönderdiği ışık, her bir sensör ailesi için benzersiz ve eşsiz olan bir frekansta iletilir. Alıcı, bu frekansta modüle olan ışığı tespit etmeye ve diğer tüm kaynaklardan gelen ortam ışığını yok saymaya ayarlanır.

Anahtarlama Frekansı – Hedef algılama alanına girerken ve algılama alanından çıkarken bir sensörün ayrık darbe gönderdiği maksimum hız.Basitçe ifade edersek, sensörün bir hedef geçerken ne kadar hızlı açılıp kapanabildiğini belirtir.

Kontrast – İki nesne arasındaki renk ve parlaklık farkı. Beyaz, tespiti en kolay renk ve siyah, tespiti en zor renktir.

Işın Spotu (veya Işık Spotu) – İletilen ışığın belirli bir mesafedeki çapı. Bu boyut, veri formlarında genellikle maksimum menzilde belirtilir ve verici lenslerinin diyafram açısının bir fonksiyonudur.

Etkin Işın – Sensör çıkışının durumunu değiştirmesi için ışık hüzmesi alanının tamamen kesilmesi gerekir. .Işık demeti kırıldığında anahtarlanan sensörler (örn, karşılıklı ve polarize reflektörden yansımalı sensörler) etkin ışınlara sahiptir.Işığı hedeften doğrudan yansıtıp uzaklaştıran sensörlerde (örn, cisimden yansımalı sensörler) etkin ışınlar yoktur.

Işıkla Çalışır (veya Işıkta Açık) – Alıcı, ışığı tespit ettiğinde çıkış durum değiştirir.

Karanlıkla Çalışır (veya Karanlıkla Açık) – Alıcı, ışığı tespit etmediğinde çıkış durum değiştirir.

Aşırı Kazanç – Sensörün gerçekte aldığı ışık enerjisinin, çıkış durumunu değiştirmek için gereken ışık enerjisine oranıdır.Çıkışı değiştirmek için gereken minimum kazanç değeri 1'dir.Bu eşiğin üzerindeki bir miktar, aşırı kazanç olarak değerlendirilir.Sensörün kirli alanlarda düzgün çalışıp çalışmadığını belirlemekte yararlıdır.

Etkin ışın çapı, eşbiçimlidir ve verici ve alıcı lenslerinin çapına yaklaşık olarak eşittir. Hedef en azından etkin ışın kadar büyük olduğu sürece, hedef ışını kesintiye uğrattığında çıkış değişecektir.

Bir ışınlı çift için çıkışlar:

• Aydınlık çalışma modunda cismi görmediğinde çıkış verir.
• Karanlık çalışma modunda cismi gördüğünde çıkış verir.

Birden çok karşılıklı sensörün yanyana montajında algılama alanlarının zahiri olarak birbiriyle çakışmamasına dikkat edin. Bunun basit bir çözümü, vericileri ve alıcıları gösterildiği gibi yer değiştirtmektir.

Işığı yansıtma özelliği çok fazla olan bir nesne şekildeki gibi bir konumda ışığı ilgili olmayan bir alıcıya yansıtarak hatalı bir çıkışa sebep olabilir. Bunun basit bir çözümü, sensörler arasına şekildeki gibi bariyerler koyarak rastgele yansımaları önlemektir.

Güneş ışığı, fotoelektrik vericilerle aynı ışık dalga boylarını içerdiği için, çok parlak ortam ışığı, alıcıları çoğu zaman aldatabilir. Bu durum, genellikle fotoelektrik sensörleri, garaj kapısı açıcılarda kullanıldığında ve güneş ışığı belirli bir açıda kapının çalışmasına müdahale ettiğinde görülebilmektedir. Bunun olası çözümleri; Alıcının görüş açısını ona göre konumlandırmak, bir bariyer eklemek veya verici ve alıcının yerini değiştirmektir.

Etkin ışın, sensörden gelmekte olup koni şeklindedir. Sensörün yakınında, ışın yaklaşık olarak verici lenslerinin boyutundadır.Reflektörün yakınında, boyutu reflektörün boyutundadır.Yani, küçük nesneler, sensöre yakın olduğunda tespit edilebilir, fakat alıcıya yakın olmaları gerekmez.

Reflektörden yansımalı polarizasyon filtreli sensor için çıkışlar:

• Aydınlık çalışma modunda cismi görmediğinde çıkış verir.
• Karanlık çalışma modunda cismi gördüğünde çıkış verir.

Prizmatik reflektörler, reflektörden yansımalı polarize sensor için gereklidir.Tasarımları gereği bu reflektörler, gelen etkin ışını 90 derece döndürür. Sensörler, lenslerin üzerinde polarizasyon filtreleriyle donatılmıştır ve bu sayede ışık dalgaları sadece tek bir doğrultuda yönlendirilir.Reflektör, ışık dalgalarını alıcıdaki filtrenin yönüyle eşleşecek şekilde döndürür.

Parlak hedefler, sensöre yüksek yoğunlukta ışık geri döndürebilir, fakat ışık uygun şekilde yönlendirilmediği için, parlak hedefler bir hatalı sinyale neden olmaz.

Hedef Etkileri:

Büyük nesneler, daha çok ışık yansıtarak daha büyük bir algı menzili sağlar.

Görünür kırmızı ışık sensörlerle daha açık renkler, koyu renklerden daha uzun mesafede algılanabilir. [Nbsp] Hedef renk, kızılötesi sensörlerde çok daha az etkiye sahiptir. [Nbsp] Parlak yüzeyler düz veya mat yüzeylerden daha uzun mesafede algılanabilir.

Pürüzsüz yüzeylerin kaba yüzeylere göre daha iyi bir yansıtma kalitesi vardır. Örneğin, pürüzsüz bir mavi plastik hedef, bir mavi kadife hedefe göre daha çok ışık yansıtır.

Sensöre dik olan düz hedefler, açılı düz hedeflere oranla daha çok ışık yansıtır. Ayrıca düz olmayan hedefler, ışığı sensörün uzağına bükmeye ve dolayısıyla enerji ve algılama mesafesi kaybına neden olmaya meyillidir.

Bu sensörler, hedefin arka planında hatalı etkinleşmeyi önleyen özel olarak tasarlanmış cisimden yansımalı sensörlerdir. Aşağıdakiler dahil birkaç teknoloji, arka planı bastırır: Sabit mesafe, Triangülasyon prensibi, Diyot dizisi, PMD uçuş zamanı

Triangülasyon Prensibi
Bu teknoloji, arka plan bastırmayı sağlamak için iki alıcı eleman kullanır. Ayar için bir potansiyometre kullanarak, bir alıcının hedefi ve diğerinin de arka planı tespit ettiği noktayı belirlemek için bir ayna mekanik olarak yerleştirilir. Ardından, sensör bu iki noktanın ortasına ayarlanır. Sensör, ışığın hedeften mi, yoksa arka plandan mı geldiğini belirlemek için alınan ışığın açısını değerlendirir.

PMD Uçuş Zamanı
PMD (Fotonik Karıştırma Cihazı), ışığın sensörden hedefe gitmesi ve tekrar geri dönmesi için geçen zamanı ölçerek sensör ile nesne (ve sensör ile arka plan) arasındaki mesafeyi belirler.

Bir lazer diyot, bir modülasyonlu lazer ışını üretir. Hedef tarafından yansıtılan ışık, bir lens aracılığıyla foto duyarlı bir çipe (PMD Akıllı Piksel) yönlendirilir. Ardından çip, gelen ışık dalgalarını karşılaştırır ve hedefin mesafesine ilişkin sonuçlar çıkarır.