Introduction
Les capteurs photoélectriques sont le type de capteurs utilisés pour détecter des objets en fonction de diverses propriétés optiques. Les capteurs photoélectriques sont constitués d'un émetteur de lumière et d'un élément récepteur.
Le capteur peut détecter l'interruption d'un faisceau lumineux réfléchi et décider si un objet est présent ou non.
Dans cet article, nous parlerons de capteurs rétro-réfléchissants, qui appartiennent à la famille des capteurs photoélectriques. Voyons ce que sont les capteurs rétro-réfléchissants, de quoi ils sont faits et comment nous pouvons les utiliser pour détecter des objets.
Qu'est-ce qu'un capteur rétro-réfléchissant ?
Un capteur rétro-réfléchissant est un type de capteur photoélectrique, qui utilise l'interruption d'un faisceau lumineux réfléchi pour détecter des objets. Il existe deux principaux types de capteurs rétro-réfléchissants :
- Capteurs rétro-réfléchissants standard
- Capteurs rétro-réfléchissants polarisés
Les deux types de capteurs ont l'émetteur de faisceau lumineux et l'élément détecteur/récepteur intégrés dans le même boîtier. Le faisceau lumineux émis est réfléchi par un rétroréflecteur retour au capteur.
Lorsqu'un objet est placé entre le capteur et le réflecteur, il interrompt le faisceau. L'absence de faisceau lumineux oblige le capteur à modifier son signal de sortie.
Principe de fonctionnement du capteur rétro-réfléchissant
Comme mentionné ci-dessus, les capteurs rétroréfléchissants ont à la fois un émetteur et un récepteur intégrés dans le même boîtier. Un réflecteur séparé est placé pour refléter le faisceau vers le capteur.
Lorsqu'un objet pénètre dans la zone entre le réflecteur et le capteur, il obstrue le faisceau lumineux. Cette interruption provoque la diffusion du faisceau lumineux et le capteur détecte le changement. Il provoque alors la modification de la sortie.
Un capteur photoélectrique contient en général quelques blocs de circuits à l'intérieur :
- Modulateur et amplificateur
- Émetteur et récepteur avec unité cible/réflecteur
- Détecteur Amplificateur et Démodulateur
- Sortie
Étage modulateur et amplificateur
Dans cette étape, le circuit modulateur génère un signal pulsé. Il s'agit souvent d'une onde carrée qui s'allume et s'éteint rapidement.
L'amplificateur amplifie ce signal et produit suffisamment de courant pour alimenter la LED de l'émetteur. La raison d'utiliser un faisceau lumineux pulsé est de réduire les interférences externes causées par d'autres sources lumineuses.
Mais il existe des capteurs qui utilisent une lumière non modulée. Les capteurs avec des faisceaux lumineux non modulés ont une portée plus longue, mais sont sensibles à la lumière cohérente et aux interférences lumineuses externes.
Émetteur et récepteur avec unité cible/réflecteur
Presque tous les capteurs photoélectriques utilisent des LED comme émetteurs/émetteurs en raison de la vitesse et de la faible consommation d'énergie. Le détecteur se compose d'un photodétecteur/photodétecteur.
L'émetteur et le récepteur ont tous deux des lentilles pour filtrer et diriger le faisceau lumineux. Les impulsions lumineuses transmises sont réfléchies par le rétroréflecteur et captées par la photodiode.
Réflexion régulière vs rétroréflexion
Un réflecteur standard comme le verre réfléchit la lumière à un angle égal à l'angle d'incidence du faisceau lumineux. Chaque fois que le réflecteur est incliné, même du tout petit peu, le faisceau lumineux réfléchi peut être dirigé ailleurs que sur le capteur.
Les rétroréflecteurs utilisent des cubes d'angle, qui sont constitués de 3 surfaces réfléchissantes individuelles. Ils sont perpendiculaires (90 degrés) l'un à l'autre. Ils peuvent renvoyer la lumière réfléchie vers le faisceau lumineux émis même lorsque le réflecteur est placé en biais. C'est ce qu'on appelle la « rétro-réflexion ».
Avec l'utilisation d'un rétroréflecteur, il peut être décalé ou incliné jusqu'à 10-30 degrés, et le capteur pourra toujours détecter le faisceau réfléchi.
Détecteur Amplificateur et Démodulateur
Cet étage amplifie le signal du photodétecteur et démodule le signal reçu. Il envoie un signal de commande à l'étage de sortie pour commuter la sortie HAUT/BAS.
Étape de sortie
L'étage de sortie se compose de l'élément de commande final pour commuter la sortie. Il peut s'agir d'un circuit à transistor pour les capteurs de type NPN/PNP, ou d'une sortie relais. Typiquement, cette étape comprend également une protection supplémentaire telle qu'une protection contre les courts-circuits et des diodes de protection contre l'inversion de polarité.
Ce type de capteurs photoélectriques utilise le principe de rétroréflexion dans leur mécanisme de détection. Un rétroréflecteur peut refléter un faisceau lumineux jusqu'à sa source, indépendamment de l'angle du réflecteur.
Cela aide à calibrer/aligner le capteur car le capteur n'a pas besoin d'être parfaitement perpendiculaire au réflecteur.
Capteurs rétro-réfléchissants réguliers vs capteurs rétro-réfléchissants polarisés
Les capteurs rétroréfléchissants ordinaires peuvent détecter presque tous les objets. Mais ils ont du mal à détecter les objets brillants comme les surfaces polies ou les miroirs. Un capteur rétroréfléchissant standard ne peut pas détecter de tels objets car ils peuvent être "trompés" par l'objet brillant en réfléchissant le faisceau émis vers le capteur.
Un capteur rétro-réfléchissant polarisé s'attend à ce que le faisceau lumineux soit polarisé par le réflecteur de 90 degrés. Si le faisceau réfléchi est polarisé à 90 degrés, le capteur sait qu'il n'y a pas d'objet.
Mais lorsqu'un objet réfléchissant pénètre entre le capteur et le réflecteur, le faisceau réfléchi n'est pas polarisé et le capteur peut ainsi détecter l'objet. Le seul objet pouvant perturber le fonctionnement de ces capteurs sont les rétroréflecteurs.
Capteur rétro-réfléchissant vs capteur à réflexion diffuse
La principale différence entre ces deux types est la méthode de réflexion. Un capteur à réflexion diffuse s'attend à ce que la lumière soit réfléchie par l'objet, tandis que les capteurs rétro-réfléchissants s'attendent à ce que le faisceau lumineux soit interrompu par l'objet pour le détecter.
Les capteurs rétroréfléchissants ont également besoin d'un rétroréflecteur dédié pour fonctionner.
Les capteurs à réflexion diffuse n'ont pas besoin de réflecteur car l'objet à détecter agit comme le réflecteur lui-même.
Cela facilite le montage des capteurs à réflexion diffuse. Cependant, étant donné que la détection est basée sur la lumière réfléchie par l'objet, les conditions physiques telles que la couleur et la texture de l'objet affectent directement les performances de détection.
Les capteurs rétro-réfléchissants sont moins sensibles aux conditions telles que la couleur et l'angle de l'objet détecté. Ils peuvent être utilisés dans des applications telles que la détection d'objets transparents comme le verre. Cependant, les capteurs rétro-réfléchissants ont un zone morte à des distances extrêmement proches.
Les deux capteurs ont une distance de détection de plusieurs centimètres à plusieurs mètres, ont un câblage simple et sont relativement plus faciles à monter.
Application de capteur rétro-réfléchissant
Les capteurs rétro-réfléchissants trouvent leurs applications dans de nombreuses industries telles que l'automobile, la manutention, l'ingénierie des machines, l'agroalimentaire et les systèmes de contrôle d'accès.
Ces capteurs sont utilisés dans les chaînes de montage pour fournir un positionnement de précision aux bras robotiques pour les saisir. La version polarisée des capteurs rétroréfléchissants rend le capteur insensible aux finitions brillantes dans des pièces telles que la carrosserie.
Dans des applications telles que les transstockeurs dans les entrepôts, les capteurs photoélectriques tels que les capteurs rétro-réfléchissants sont couplés à d'autres améliorations telles que coupleurs de données optiques. Cela permet aux transstockeurs de positionner/récupérer avec précision les marchandises et de lire le contenu des codes-barres sans fil.
Les ascenseurs utilisent également des capteurs rétro-réfléchissants pour détecter la position des portes et de l'ascenseur lui-même afin d'assurer une fiabilité et des performances maximales.
Configuration du capteur rétro-réfléchissant
Les capteurs rétro-réfléchissants sont disponibles en deux types : foncé (NC) ainsi que allumé (NON). Le type sombre active la sortie lorsqu'un objet est placé entre le capteur et le réflecteur. Le type lumineux active la sortie lorsqu'aucun objet n'est présent.
Ceci est plus facile à mémoriser que Normalement Fermé (NC) ou Normalement Ouvert (NO). Certains capteurs ont les deux configurations tandis que d'autres peuvent avoir un sélecteur pour sélectionner le mode de fonctionnement
Vous trouverez ci-dessous les schémas de câblage typiques des différents types de capteurs rétro-réfléchissants.
Il y a deux LED sur les capteurs photoélectriques. UNE LED verte pour indiquer powerEt un LED orange/rouge pour indiquer la détection. Pour calibrer un capteur rétroréfléchissant, il y a deux options : bouton d'apprentissage ou potentiomètre.
Pour calibrer un capteur avec un potentiomètre, installez le capteur avec son réflecteur et tournez le potentiomètre jusqu'à ce que les deux LED s'éteignent. Réglez le potentiomètre jusqu'à ce que le LED verte reste allumé quand il n'y a pas d'objet, et tous les deux Les LED s'allument lorsque l'objet est présent.
FAQ sur les capteurs rétro-réfléchissants
Q: Mon capteur rétroréfléchissant standard me donne une fausse lecture lors de la détection d'un métal brillant comme cible. Comment puis-je corriger cela?
R : Il s'agit d'un problème courant avec les capteurs rétroréfléchissants standard. Sélection d'un rétro-réfléchissant polarisé capteur avec un rétro-réflecteur coin-cube éliminera ce problème.
Q: Je recherche un capteur rétroréfléchissant capable de détecter une bouteille en verre transparent sur un convoyeur pour une application de comptage. Quelle serait la meilleure option ?
A: A capteur rétro-réfléchissant polarisé avec détection d'objet clair fonctionnera mieux pour de telles applications. Ces capteurs n'auront pas non plus de zone morte, ce qui sera avantageux dans la plupart des cas.
Q: Quel est le meilleur type de réflecteur à utiliser avec des capteurs rétroréfléchissants ?
R : Les rétroréflecteurs Corner-cube sont compatibles avec tous les types de capteurs rétroréfléchissants dans la plupart des cas. Pourtant, capteurs rétro-réfléchissants polarisés must utiliser des réflecteurs de style coin-cube pour assurer leur performance maximale.
Q: Existe-t-il des options de réflecteur pour les températures extrêmes ?
R : Certains réflecteurs peuvent résister à des températures élevées de 120 à 500 degrés Celsius. Pour une utilisation à des températures extrêmement basses, il existe des réflecteurs équipés d'éléments chauffants intégrés pour empêcher l'accumulation de brouillard/glace.
Un capteur rétro-réfléchissant a-t-il besoin d'un réflecteur ?
La réponse simple serait Oui. Cependant, cela dépend de l'application du capteur. Un capteur rétroréfléchissant peut techniquement être utilisé à la place d'un capteur à réflexion diffuse si l'objet détecté est lui-même un rétroréflecteur ou similaire.
La configuration configurable light-on et/ou dark-on du capteur facilite cette approche.
Cependant, pour assurer la plus grande précision, l'utilisation d'un réflecteur est vitale. En revanche, les capteurs polarisés ne fonctionnent pas du tout sans rétro-réflecteur polarisant.
Conclusion
Dans cet article, nous avons discuté des capteurs rétro-réfléchissants et de leur principe de fonctionnement, ainsi que de leurs applications. Les capteurs optiques en général sont un bon choix pour détecter des objets sans contact et ont une plage de détection plus élevée que les autres types de capteurs.
La sélection d'un type de capteur photoélectrique approprié pour votre application augmentera considérablement la précision de la détection et fournira une sortie propre avec un minimum de faux déclencheurs.
