Introducción
Los sensores son una parte integral de cualquier sistema de automatización para permitir detectar la presencia de objetos. Al considerar los sensores fotoeléctricos, existen tres tipos de sensores: de barrera, reflectantes y difusos. Hay una versión mejorada de los sensores de modo difuso llamados "sensores de supresión de fondo". En este artículo, hablaremos sobre los sensores de supresión de fondo y cómo funcionan.
¿Qué es un sensor de supresión de fondo?
Antes de hablar sobre la supresión de fondo, actualicemos nuestros conocimientos sobre los sensores fotoeléctricos en general. Los sensores fotoeléctricos utilizan señales ópticas para detectar la presencia de un objeto. Hay tres tipos principales de sensores fotoeléctricos: de haz pasante (thru-beam), retrorreflectantes y de modo difuso.
Tipos de sensores fotoeléctricos
Los sensores de barrera son la forma más simple de sensores fotoeléctricos. Tienen una unidad de transmisor y receptor separados colocados uno frente al otro. Cuando un objeto obstruye el haz de luz/láser, la ausencia del haz de luz activa el receptor. Esta señal se puede utilizar para detectar si el objeto está presente o no.
Los sensores retrorreflectantes tienen tanto el transmisor como el receptor integrados en la misma unidad. Se coloca un tipo especial de reflector a través del haz que refleja el haz transmitido de una manera específica hacia el transmisor. Cuando un objeto se coloca a través del haz, el haz reflejado se difunde y la cantidad de luz reflejada cambia. Esto permite que el sensor detecte incluso objetos transparentes debido a la refracción presente en el propio objeto. Los sensores retrorreflectantes se basan en la interrupción del haz para detectar el objeto.
Los sensores de reflexión difusa son el tercer tipo de sensores fotoeléctricos. Se basan en el propio objeto para reflejar el haz de luz de vuelta al sensor. Los sensores de reflexión directa no necesitan un reflector por este motivo.
Los sensores de modo difuso estándar utilizan la cantidad de luz reflejada para detectar un objeto.
Problema con la reflexión en modo difuso
En muchos casos, los sensores reflectantes de modo difuso ofrecen una opción de calibración en la que se puede ajustar la distancia/rango de detección. Sin embargo, dado que el sensor depende del objeto para reflejar el haz, cualquier objeto brillante a través del haz que no sea el objeto también puede reflejar el haz. Esto provoca disparadores falsos y puede causar problemas significativos.
Por ejemplo, un sensor de modo difuso estándar configurado para detectar un objeto reflectante dentro de las 15 pulgadas puede detectar falsamente otro objeto que también es altamente reflectante y que puede estar a una distancia de hasta 6 pies.
Sensor de supresión de fondo
Los sensores de supresión de fondo ayudan a mitigar el problema mencionado anteriormente. Es una variación del sensor reflexivo de modo difuso que utiliza el 'principio de triangulación'. A diferencia de un sensor de modo difuso regular que mide la cantidad de luz reflejada, los sensores de supresión de fondo miden en qué ángulo la luz reflejada cae sobre el sensor.
Principio de funcionamiento del sensor de supresión de fondo
Los sensores de supresión de fondo son similares a los sensores de modo difuso. Tienen tanto el emisor como el receptor integrados en la misma carcasa y confían en que el objeto que se detecta refleje el haz.
Cuando se coloca un objeto frente a un sensor de supresión de fondo, el haz se refleja en ángulo. Este ángulo cambia dependiendo de la distancia del sensor al objeto. Cuando el objeto está más cerca, el ángulo es mayor que cuando está lejos.
Los tipos de sensores ajustables están disponibles en dos tipos: mecánicos o eléctricos. En el tipo mecánico, el sensor se puede calibrar mediante un tornillo para ajustar el punto de interés para detectar el objeto. En los modelos calibrados electrónicamente, el sensor tiene un botón para 'aprender' el tipo de objeto y el fondo.
¿Cómo suprimen el fondo los sensores de supresión de fondo?
Los sensores de supresión de fondo tienen un mecanismo inteligente para medir la posición relativa del objeto con respecto al fondo. Esto hace que este tipo de sensor sea altamente inmune a los fondos que tienen propiedades reflectantes similares a las del objeto que se detecta.
A diferencia de los sensores de enfoque fijo o de corte nítido, que no tienen en cuenta el fondo en absoluto, los sensores de supresión de fondo pueden distinguir el objeto de un fondo de color con textura similar.
En un sensor de supresión de fondo, hay un solo emisor y múltiples receptores que son sensibles a la luz emitida. Esto también puede ser varias regiones del mismo sensor en el tipo de supresión de fondo electrónico.
Cuando no hay ningún objeto frente al sensor, puede haber dos escenarios.
- El haz emitido es reflejado por el fondo.
- El haz emitido no se refleja en el fondo.
Si el haz no es reflejado por el fondo, el sensor concluye que la distancia al objeto es infinita y no activa su salida. Si el fondo es reflectante, el rayo reflejado cae en un área particular del receptor (en el área superior del sensor en la imagen de arriba).
El sensor está calibrado/sintonizado para ignorar esta región del elemento sensor. Cuando se coloca un objeto frente al sensor, el ángulo del haz reflejado cambia. Esto hace que el rayo brille en una parte diferente del sensor (u otro elemento de detección en algunos modelos) que el sensor puede distinguir como una detección.
En la imagen de arriba, observe cómo la posición más cercana al sensor provoca el ángulo más grande en el haz reflejado. El ángulo disminuye a medida que el objeto se aleja del sensor.
Supresión mecánica de fondo frente a supresión electrónica de fondo
Para optimizar el costo y el rendimiento, hay dos tipos de sensores de supresión de fondo: tipos mecánicos y electrónicos. El tipo electrónico tiene un solo sensor grande donde se realiza el procesamiento de software para establecer y determinar la región de detección de objetos. Esto se logra mediante un sensor especial llamado dispositivo sensible a la posición (PSD). El procesamiento de software de la señal permite realizar un filtrado adicional en la señal para reducir los artefactos de las fuertes vibraciones. Esta es una de las ventajas de los sensores BGS electrónicos.
En los tipos mecánicos, hay dos o más elementos de detección para proporcionar una mayor precisión, un mejor rendimiento óptico y un rango de corte más definido con estabilidad de temperatura. También hay un sistema óptico que permite un ajuste fino, lo que aumenta el tamaño de la unidad del sensor.
Conclusión
En este artículo, discutimos los sensores de supresión de fondo. Estos sensores son muy útiles para detectar material reflectante colocado en fondos de colores o texturas similares. Pepperl + Fuchs es uno de los fabricantes líderes en la industria que fabrica sensores fotoeléctricos de modo difuso que tienen supresión de fondo.
