Optické spínače priblíženia

Optické bezdotykové spínače (snímače) sú dnes široko používané v mnohých priemyselných odvetviach, kde sa zariadenia používajú na polohovanie, počítanie a jednoduchú detekciu rôznych objektov. Použitie kódovania v obvodoch snímačov umožňuje vyhnúť sa vonkajším vplyvom svetelných zdrojov na ne a tým chrániť pred falošnými poplachmi. Snímače v tepelných krytoch sú určené na prevádzku pri nízkych teplotách.

Tieto zariadenia sú elektronické obvody, ktoré reagujú na zmenu svetelného toku dopadajúceho na prijímač, vďaka čomu sa zaznamenáva prítomnosť alebo neprítomnosť objektu v určitej oblasti priestoru. Kódovanie svetla vyžarovaného zdrojom (priestorový výber a modulácia) zlepšuje účinnosť a ako je uvedené vyššie, neguje účinky rušenia.

Štrukturálne obsahuje senzorový systém dva hlavné funkčné bloky — zdroj žiarenia a jeho prijímač. Môžu to byť dve samostatné puzdrá, alebo jedno puzdro pre oba bloky, v závislosti od princípu činnosti konkrétneho snímača (spínača).

Zdroj alebo žiarič pozostáva z nasledujúcich častí: generátor, žiarič, indikátor, optický systém a puzdro, vo vnútri ktorého je obvod chránený kĺbom a vonku - všetko potrebné na upevnenie. Úlohou generátora je generovať sekvenciu signálnych impulzov pre vysielač.

Samotný žiarič je LED. Vyžarovací vzor LED je tvorený optickým systémom. Indikátor zobrazuje prítomnosť alebo neprítomnosť napájania snímača. Puzdro chráni pred vonkajšími mechanickými vplyvmi a slúži na pohodlnú inštaláciu v mieste aplikácie snímača.

Prijímač má zasa aj optický systém, ktorý tvorí smerový vzor prijímača a zabezpečuje výber. Fotodetektor, ktorý slúži fototranzistorktorý sníma žiarenie a premieňa ho na elektrický signál; obvod zosilňovača s prahovým prvkom na zabezpečenie spoľahlivého sklonu s hysterézou; elektronický spínač pre spínanie záťaže a regulátor pre nastavenie citlivosti prijímača tak, aby boli objekty zreteľne zaznamenané proti okolitému pozadiu.

Sú tu dva indikátory: prvý zobrazuje stav výstupu, druhý zobrazuje kvalitu prijímaného signálu a umožňuje určiť funkčnú rezervu pre sledovaný objekt.

V tomto prípade funkčná rezerva charakterizuje pomer svetelného toku prijatého prijímačom z vysielača k jeho minimálnej hodnote, ktorá už spôsobuje prevádzku. Funkčná rezerva kompenzuje útlm signálu v dôsledku znečistenia optiky alebo rušivých častíc aerosólu v okolí.

Napríklad:

• indikátor sa rozsvieti na červeno, čo znamená, že sledovaný objekt je prítomný v spúšťacej zóne;
• žlté svetlo — intenzita prijatého svetelného toku sa zníži;
• zelená — intenzita prijatého svetelného toku je minimálna;
• vypnuté — objekt sa nenachádza v pracovnej oblasti snímača.

Podľa princípu činnosti sú optické senzory troch typov:

Bariéra (typ T)

Optické spínače bariérového typu pracujú na priamom lúči a obsahujú dve samostatné časti, vysielač a prijímač, ktoré musia byť umiestnené koaxiálne oproti sebe, aby tok žiarenia vysielaný vysielačom (vysielačom) smeroval a presne dopadal na prijímač.

Keď je lúč prerušený predmetom, spínač sa spustí. Senzory tohto typu môžu pracovať vo vzdialenosti desiatok metrov medzi vysielačom a prijímačom, okrem toho majú dobrú izoláciu hluku, neboja sa prachu, ani kvapky kvapaliny atď.

Ale sú tu aj nevýhody:

• niekedy je potrebné položiť napájacie vodiče oddelene ku každej z dvoch častí na veľké vzdialenosti;
• vysoko reflexné predmety môžu spôsobiť falošné poplachy;
• priehľadné predmety nemusia dostatočne oslabiť lúč, treba to vziať do úvahy.

Na prijateľné odstránenie týchto nedostatkov slúži regulátor citlivosti. A samozrejme, minimálna veľkosť detekovaného objektu by nemala byť menšia ako priemer lúča.

Difúzne (typ D)

Difúzne senzory využívajú lúč odrazený od objektu, zrkadlový odraz. Prijímač a vysielač sú v jednom kryte. Emitor smeruje tok na objekt, lúč sa odráža od jeho povrchu v rôznych smeroch, v závislosti od optických charakteristík objektu. Časť toku ide späť, kde ju zachytáva prijímač a aktivuje sa spínač.

Tu je dôležité vziať do úvahy, že falošné poplachy môžu byť spôsobené reflexnými predmetmi umiestnenými za pracovnou oblasťou inštalácie, za kontrolovaným objektom. Na odstránenie takéhoto rušenia sa používajú spínače s funkciou potlačenia pozadia.

Na štandardizáciu vzdialenosti, pri ktorej sa spustí difúzny senzor, si vezmite biely list papiera (10 x 10 cm pre vzdialenosti do 40 cm alebo 20 x 20 cm pre vzdialenosť detekcie nad 40 cm) alebo oceľový plech valcovaný za tepla a otestujte to v podobných podmienkach... Vo všeobecnosti v rôznych odvetviach — rôznymi spôsobmi.

Pre presnejšiu normalizáciu sa vzdialenosť prepočítava podľa špeciálnej tabuľky, ktorá odráža reflexné vlastnosti rôznych materiálov, a preto sa pridáva korekčný faktor. Napríklad snímač má hodnotu 100 mm, ale chcete monitorovať povedzme predmety z nehrdzavejúcej ocele.

Korekčný faktor bude 7,5, čo znamená, že bezpečná aktivačná vzdialenosť bude 7,5-krát väčšia, konkrétne 750 mm. Najmenšia veľkosť objektu je určená jeho reflexnými vlastnosťami, kontrastom a funkčnou rezervou.

Reflex (typ R)

Tu sa využíva svetlo odrazené reflektorom. Prijímač s vysielačom v jednom kryte, lúč dopadajúci na reflektor sa odrazí, zasiahne prijímač a spustí sa. Keď objekt opustí pracovnú oblasť, objaví sa ďalší spúšťač. Senzory tohto typu môžu pracovať na vzdialenosť až 10 metrov a používajú sa na fixáciu priesvitných predmetov.