Introducción
Los sensores fotoeléctricos son el tipo de sensores que se utilizan para detectar objetos en función de una variedad de propiedades ópticas. Los sensores fotoeléctricos están hechos de un emisor de luz y un elemento receptor.
El sensor puede detectar la interrupción de un haz de luz reflejada y decidir si un objeto está presente o no.
En este artículo, hablaremos de sensores retrorreflectantes, que pertenecen a la familia de sensores fotoeléctricos. Veamos qué son los sensores retrorreflectantes, de qué están hechos y cómo podemos utilizarlos para detectar objetos.
¿Qué es un sensor retrorreflectante?
Un sensor retrorreflectante es un tipo de sensor fotoeléctrico que utiliza la interrupción de un haz de luz reflejada para detectar objetos. Hay dos tipos principales de sensores retrorreflectantes:
- Sensores retrorreflectantes estándar
- Sensores retrorreflectantes polarizados
Ambos tipos de sensores tienen el elemento emisor de haz de luz y detector / receptor integrados en la misma carcasa. El haz de luz emitido es reflejado por un retrorreflector de vuelta al sensor.
Cuando se coloca un objeto entre el sensor y el reflector, interrumpe el haz. La ausencia del haz de luz. hace que el sensor cambie su señal de salida.
Principio de funcionamiento del sensor retrorreflectante
Como se mencionó anteriormente, los sensores retrorreflectantes tienen tanto el emisor como el receptor integrados en la misma carcasa. Se coloca una unidad reflectora separada para reflejar el rayo de regreso al sensor.
Cuando un objeto entra en la región entre el reflector y el sensor, obstruye el haz de luz. Esta interrupción hace que el haz de luz se difunda y el sensor detecta el cambio. Luego hace que la salida cambie.
Un sensor fotoeléctrico, en general, tiene algunos bloques de circuitos en su interior:
- Modulador y amplificador
- Transmisor y receptor con unidad de objetivo / reflector
- Amplificador y demodulador detector
- Salida
Etapa de modulador y amplificador
En esta etapa, el circuito modulador genera una señal pulsada. Suele ser una onda cuadrada que se enciende y apaga rápidamente.
El amplificador amplifica esta señal y produce suficiente corriente para impulsar el LED emisor. La razón para utilizar un haz de luz pulsante es reducir la interferencia externa causada por otras fuentes de luz.
Pero hay sensores que usan luz no modulada. Los sensores con haces de luz no modulados tienen un alcance más largo, pero son susceptibles a la luz coherente y la interferencia de luz externa.
Transmisor y receptor con unidad de objetivo / reflector
Casi todos los sensores fotoeléctricos utilizan LED como transmisores / emisores debido a la velocidad y el bajo consumo de energía. El detector consta de un fotodetector / fotosensor.
Tanto el transmisor como el receptor tienen lentes para filtrar y dirigir el haz de luz. Los pulsos de luz transmitida son reflejados por el retrorreflector y recogidos por el fotodiodo.
Reflexión regular frente a retrorreflexión
Un reflector estándar como el vidrio refleja la luz en un ángulo igual al ángulo de incidencia del haz de luz. Siempre que el reflector se incline incluso un poco, el haz de luz reflejada puede dirigirse a otra parte que no sea el sensor.
Los retrorreflectores utilizan cubos de esquina, que están hechos de 3 superficies reflectantes individuales. Son perpendiculares (90 grados) entre sí. Pueden dirigir la luz reflejada hacia el haz de luz emitido incluso cuando el reflector está colocado en ángulo. Esto se llama "retrorreflexión".
Con el uso de un retrorreflector, puede desplazarse o inclinarse hasta 10-30 grados, y el sensor aún podrá detectar el haz reflejado.
Amplificador y demodulador detector
Esta etapa amplifica la señal del fotodetector y demodula la señal recibida. Envía una señal de control a la etapa de salida para cambiar la salida HIGH / LOW.
Etapa de salida
La etapa de salida consta del elemento de control final para conmutar la salida. Puede ser un circuito basado en transistor para sensores de tipo NPN / PNP o una salida de relé. Normalmente, esta etapa también consta de protección adicional, como protección contra cortocircuitos y diodos de protección contra polaridad inversa.
Este tipo de sensores fotoeléctricos utilizan el principio de retrorreflexión en su mecanismo de detección. Un retrorreflector puede reflejar un haz de luz de regreso a su fuente, independientemente del ángulo del reflector.
Esto ayuda a calibrar / alinear el sensor, ya que no es necesario que el sensor esté perfectamente perpendicular al reflector.
Sensores retrorreflectantes regulares frente a sensores retrorreflectantes polarizados
Los sensores retrorreflectantes regulares pueden detectar casi todos los objetos. Pero tienen problemas para detectar objetos brillantes como superficies pulidas o espejos. Un sensor retrorreflectante estándar no puede detectar tales objetos, ya que pueden ser "engañados" por el objeto brillante al reflejar el rayo emitido de regreso al sensor.
Un sensor retrorreflectante polarizado espera que el haz de luz sea polarizado por el reflector en 90 grados. Si el haz reflejado está polarizado a 90 grados, el sensor sabe que no hay ningún objeto.
Pero cuando un objeto reflectante entra entre el sensor y el reflector, el haz reflejado no está polarizado y el sensor puede detectar el objeto. El único objeto que puede interrumpir la funcionalidad de estos sensores son los retrorreflectores.
Sensor retrorreflectante vs sensor reflectante difuso
La principal diferencia entre estos dos tipos es el método de reflexión. Un sensor de reflexión difusa espera que la luz sea reflejada por el objeto, mientras que los sensores de espejo retrovisor esperan que el haz de luz sea interrumpido por el objeto para detectarlo.
Los sensores retrorreflectores también necesitan un retrorreflector dedicado para funcionar.
Los sensores de reflexión difusa no necesitan un reflector, ya que el objeto a detectar actúa como el reflector en sí.
Esto hace que los sensores de reflexión difusa sean más fáciles de montar. Sin embargo, dado que la detección se basa en la luz reflejada por el objeto, las condiciones físicas como el color y la textura del objeto afectan directamente el rendimiento de la detección.
Los sensores retrorreflectantes son menos susceptibles a condiciones como el color y el ángulo del objeto que se detecta. Se pueden utilizar en aplicaciones como la detección de objetos transparentes como el vidrio. Sin embargo, los sensores retrorreflectantes tienen un zona muerta a distancias extremadamente cortas.
Ambos sensores tienen una distancia de detección de varios centímetros a varios metros, tienen un cableado simple y son relativamente más fáciles de montar.
Aplicación de sensor retrorreflectante
Los sensores retrorreflectantes encuentran sus aplicaciones en muchas industrias como la automotriz, manipulación de materiales, ingeniería de máquinas, alimentos y bebidas y sistemas de control de acceso.
Estos sensores se utilizan en líneas de montaje para proporcionar un posicionamiento de precisión para que los brazos robóticos los agarren. La versión polarizada de los sensores retrorreflectantes hace que el sensor sea inmune a los acabados brillantes en partes como la carrocería.
En aplicaciones como transelevadores en almacenes, los sensores fotoeléctricos como los sensores retrorreflectantes se combinan con otras mejoras como acopladores de datos ópticos. Esto permite que los transelevadores coloquen / recuperen mercancías con precisión y lean el contenido de los códigos de barras de forma inalámbrica.
Los ascensores también utilizan sensores retrorreflectantes para detectar la posición de las puertas y el propio ascensor para garantizar la máxima fiabilidad y rendimiento.
Configuración del sensor reflectante retro
Los sensores reflectantes retro están disponibles en dos tipos: oscuro (NC) y encendido (NO). El tipo oscuro enciende la salida cuando se coloca un objeto entre el sensor y el reflector. El tipo de luz enciende la salida cuando no hay ningún objeto presente.
Esto es más fácil de memorizar que Normalmente Cerrado (NC) o Normalmente Abierto (NO). Algunos sensores tienen ambas configuraciones, mientras que otros pueden tener un interruptor selector para seleccionar el modo de operación.
A continuación se muestran los diagramas de cableado típicos para diferentes tipos de sensores retrorreflectantes.
Hay dos LED en sensores fotoeléctricos. A LED verde para indicar industria , Y un LED naranja / rojo para indicar la detección Para calibrar un sensor retrorreflectivo, hay dos opciones: botón de aprendizaje o un potenciómetro.
Para calibrar un sensor con un potenciómetro, configure el sensor con su reflector y gire el potenciómetro hasta que ambos LED se apaguen. Ajuste el potenciómetro hasta que LED verde permanece encendido cuando no hay ningún objeto, y ambas Los LED se encienden cuando el objeto está presente.
Preguntas frecuentes sobre sensores retrorreflectantes
Q: Mi sensor retrorreflectante estándar me da una lectura falsa cuando detecta un metal brillante como objetivo. ¿Cómo puedo corregir esto?
R: Este es un problema común con los sensores retrorreflectantes estándar. Seleccionar un retrorreflectante polarizado sensor con un catadióptrico de esquina-cubo eliminará este problema.
Q: Estoy buscando un sensor retrorreflectante que sea capaz de detectar una botella de vidrio transparente en un transportador para una aplicación de conteo. Cual seria la mejor opcion?
A: A sensor retrorreflectante polarizado con detección clara de objetos funcionará mejor para tales aplicaciones. Estos sensores tampoco tendrán zona muerta, lo que será una ventaja en la mayoría de los casos.
Q: ¿Cuál es el mejor tipo de reflector para usar con sensores retrorreflectantes?
R: Los retrorreflectores de esquina-cubo son compatibles con todos los tipos de sensores retrorreflectantes en la mayoría de los casos. Sin embargo, sensores retrorreflectantes polarizados debe Utilice reflectores de estilo de cubo de esquina para garantizar su máximo rendimiento.
Q: ¿Hay opciones de reflector para temperaturas extremas?
R: Hay reflectores que pueden soportar altas temperaturas de 120 a 500 grados Celsius. Para el uso en temperaturas extremadamente bajas, hay reflectores que vienen equipados con elementos calefactores incorporados para evitar la acumulación de niebla / hielo.
¿Un sensor retrorreflectante necesita un reflector?
La respuesta simple sería sí. Sin embargo, esto depende de la aplicación del sensor. Un sensor retrorreflector se puede utilizar técnicamente en lugar de un sensor de reflexión difusa si el objeto que se detecta es en sí mismo un retrorreflector o similar.
La configuración configurable de luz y / u oscuridad del sensor facilita este enfoque.
Sin embargo, para garantizar la máxima precisión, el uso de un reflector es vital. Por otro lado, los sensores polarizados no funcionan en absoluto sin un catadióptrico polarizador.
Conclusión
En este artículo, discutimos los sensores retrorreflectantes y su funcionamiento principal, junto con sus aplicaciones. Los sensores ópticos en general son una buena opción para detectar objetos sin contacto y tienen un rango de detección más alto que otros tipos de sensores.
La selección de un tipo de sensor fotoeléctrico adecuado para su aplicación aumentará en gran medida la precisión de la detección y proporcionará una salida limpia con un mínimo de falsos disparadores.
