Capteurs à faisceau traversant, également le type le plus simple de capteurs photoélectriques. Ils sont également appelés « capteurs opposés » en raison de leur disposition. Le capteur se compose d'un émetteur et d'un récepteur, enfermés dans des boîtiers séparés.
Dans cet article, discutons de ce que sont grâce à des capteurs de faisceau, comment ils sont fabriqués et leurs applications.
Qu'est-ce qu'un capteur photoélectrique à faisceau traversant ?
Un capteur photoélectrique à faisceau traversant est un capteur qui actionne un interrupteur électrique/émet un signal lorsqu'un faisceau lumineux est détecté. Ils se composent de deux unités distinctes, Emetteur et récepteur.
L'unité émettrice émet un faisceau lumineux dirigé vers l'unité réceptrice. Lorsqu'un objet obstrue le faisceau lumineux, le récepteur détecte l'absence du faisceau et déclenche la sortie.
Les capteurs à faisceau traversant trouvent des applications dans des applications telles que le comptage d'articles voyageant le long d'une ligne de convoyeur.
Principe de fonctionnement du capteur de faisceau traversant
Les capteurs à faisceau traversant fonctionnent de manière très simple. Ils utilisent le propagation rectiligne propriété de la lumière. Cette propriété décrit que les ondes électromagnétiques telles que la lumière ont tendance à se déplacer en ligne droite dans un homogène moyen.
Il y a deux composants principaux dans une configuration de capteur optique à faisceau traversant :
- Unité de transmission
- Unité de réception
Unité émettrice
L'unité émettrice se compose d'une source lumineuse, généralement une LED qui émet de la lumière dans le spectre visible. Cette unité contient également une configuration d'objectif pour focaliser et diriger le faisceau. À l'œil nu, cela ressemblerait à un faisceau laser.
La plupart des émetteurs n'ont que les fils d'alimentation. Ils peuvent être allumés/éteints en alimentant ou en coupant l'alimentation. Certains capteurs peuvent avoir plus de deux fils, les fils supplémentaires sont utilisés pour contrôler le faisceau.
Certains émetteurs peuvent émettre un faisceau pulsé avec une fréquence de 500 Hz.
Ces systèmes sont plus résistants aux interférences externes car le récepteur ne fonctionne qu'avec le faisceau pulsé.
Récepteur
L'unité de réception surveille le faisceau émis par l'émetteur. Semblable à d'autres types de capteurs optiques, un capteur à barrage comporte quelques étapes clés dans ses circuits.
La figure ci-dessous montre le schéma fonctionnel d'un capteur photoélectrique à faisceau traversant et d'un émetteur.
- Régulateur de tension
- Le régulateur de tension fournit une alimentation propre aux circuits internes du capteur.
- Système photodiode et lentille (récepteur)
- Le système de lentilles reçoit le faisceau et applique un filtrage optique et le dirige sur la photodiode. La photodiode conduit le courant lorsque le faisceau est focalisé sur sa face de détection. Ce signal est amplifié par un ampli-op. Le gain est réglable à l'aide d'un potentiomètre disponible sur le boîtier du capteur.
- Étape de conditionnement du signal
- Le signal amplifié est filtré et adapté à la fréquence de réception. Cela permet au capteur de surveiller spécifiquement le faisceau de l'émetteur et de ne pas être interrompu par une source lumineuse externe. Tout faisceau lumineux ne répondant pas aux critères de fréquence de fonctionnement du système est filtré à ce stade.
- Le signal conditionné passe ensuite par un circuit de déclenchement de schmitt qui fournit un signal de contrôle propre à l'étage de sortie pour activer/désactiver la sortie.
- Étape de sortie
- L'étage de sortie comprend l'électronique pour contrôler la sortie. En fonction du signal de l'étage de conditionnement et de filtrage du signal, cet étage active/désactive la sortie.
- Il existe différents types d'options de sortie disponibles, telles que la sortie transistor PNP, NPN et la sortie relais normalement ouverte/normalement fermée. La plupart des capteurs disponibles sur le marché ont les deux options NO/NC.
Outre les blocs principaux des circuits décrits ci-dessus, les capteurs industriels ont des composants supplémentaires pour assurer la fiabilité du capteur.
Cela comprend des diodes de protection contre l'inversion de polarité, une protection contre les surtensions/surtensions et des indicateurs LED pour indiquer l'état actuel du capteur.
Application de capteur de faisceau traversant
Les capteurs photoélectriques ont de nombreuses applications dans les environnements industriels. Voici quelques exemples d'utilisation des capteurs photoélectriques à faisceau traversant.
- Détection et comptage d'objets dans les lignes de production ou les convoyeurs
- Principalement présents dans les industries agroalimentaires et pharmaceutiques, ces capteurs sont utilisés pour détecter la présence ou l'absence d'objets à toutes les étapes de la transformation. Par exemple, une étape d'emballage peut utiliser ces capteurs pour compter avec précision un nombre défini d'objets à emballer.
- Systèmes de sécurité
- Les capteurs à faisceau traversant peuvent être utilisés comme un mécanisme de « fil-piège » pour détecter les accès indésirables à une zone sécurisée. Si une personne/un animal traverse le faisceau, le signal peut être utilisé pour déclencher des verrous de sécurité ou générer une alerte.
Que peut détecter un capteur de barrage ?
Les capteurs à faisceau traversant sont capables de détecter des matériaux opaques tels que le bois, le métal, le plastique, le verre diffus, les miroirs et autres objets solides.
Tout objet ne laissant pas passer la lumière peut être détecté par le capteur. Ils peuvent également être utilisés pour détecter des liquides pour des applications telles que la détection de niveau.
Avantages et inconvénients du capteur de faisceau traversant
Les capteurs de barrage sont bien connus pour leur plage de fonctionnement supérieure. Contrairement à de nombreux autres capteurs, ils peuvent fonctionner à une distance de quelques pouces jusqu'à 300 mètres l'un de l'autre. Cela est dû à l'utilisation d'un seul faisceau pour fonctionner.
Cela permet au capteur d'utiliser le niveau d'énergie optique le plus élevé possible car le faisceau n'est pas affaibli par la réflexion.
Ces capteurs peuvent surmonter des conditions telles que contamination des lentilles, air ambiant brumeux et légers désalignements.
L'utilisation de capteurs à faisceau traversant présente également certains inconvénients. Comme il y a deux unités d'émission et de réception distinctes, le processus de montage peut être un peu difficile.
Il peut nécessiter deux supports pour le montage et un câblage plus long pour alimenter et transmettre les signaux du capteur.
De plus, un capteur de faisceau traversant peut ne pas être capable de détecter avec précision un objet transparent car le faisceau peut fuir à travers l'objet et illuminer le récepteur.
Câblage du capteur de faisceau
Les capteurs de barrage sont disponibles dans de nombreuses combinaisons de câblage différentes, telles que :
- DC NPN NO ou NF
- DC PNP NO ou NF
- CC NPN NO+NF
- AC 2 fils NO ou NC
- Sortie relais AC/DC
Les capteurs de type NO+NC sont tels que la sortie normalement ouverte et les sorties normalement fermées sont complémentaires l'une de l'autre. Deux charges distinctes peuvent y être connectées.
Il convient de mentionner que le courant typique qu'un capteur photoélectrique peut gérer est inférieur à 400 mA pour un type CC ou CA et inférieur à 2 A pour un type à sortie relais.
Par conséquent, connecter le capteur directement à une charge telle qu'un relais de puissance ou un contacteur peut endommager le capteur lors de la commutation.
Prix du capteur à faisceau traversant
Un capteur barrage peut coûter de 30 $ à 150 $. Le prix varie en fonction des fonctionnalités disponibles telles que,
- Modes sombres ou allumés configurables
- Portée et sensibilité
- Le type de sortie
- Indice de protection (indice IP)
Certains capteurs photoélectriques sont configurables pour fonctionner en tant que capteur de type barrage, diffus ou rétroréfléchissant. Ces capteurs sont généralement plus chers que les capteurs à fonction unique.
Conclusion
Dans cet article, nous avons examiné la construction de capteurs photoélectriques à faisceau traversant, leur principe de fonctionnement et leurs applications. Les capteurs de barrage ont la plage de détection la plus élevée parmi les capteurs photoélectriques.
Ils sont disponibles en différentes tailles et formes pour s'adapter à presque toutes les applications. Ils peuvent être idéaux pour la détection d'objets opaques à une distance considérable.
