Introduzione
I sensori fotoelettrici a riflessione diretta sono un tipo di sensore ottico comunemente utilizzati nelle applicazioni di automazione industriale. Hanno un emettitore di luce e un ricevitore integrati. Questi sensori rilevano la luce emessa che rimbalza su un oggetto e determinano quindi se un oggetto è presente.
Che cos'è un sensore fotoelettrico diffuso?
Un sensore fotoelettrico diffuso, noto anche come sensore a riflessione diretta è un sensore ottico di prossimità. Utilizza il principio di riflessione per rilevare oggetti nel suo raggio di rilevamento.
Il sensore ha una sorgente luminosa e un ricevitore alloggiati nella stessa confezione. Il raggio di luce viene emesso verso il target/oggetto e riflesso verso il sensore dal target.
L'oggetto stesso funge da riflettore, eliminando la necessità di un'unità riflettore separata. L'intensità della luce riflessa viene utilizzata per rilevare la presenza dell'oggetto.
Principio di funzionamento del sensore fotoelettrico diffuso
I sensori fotoelettrici diffusi, come ogni altro sensore fotoelettrico, hanno circuiti integrati per modulare, emettere, ricevere e demodulare il raggio di luce e controllare l'uscita. Hanno sia l'emettitore che il ricevitore integrati nello stesso alloggiamento.
Un sensore fotoelettrico, in generale, ha al suo interno alcuni circuiti:
- Modulatore e amplificatore
- Trasmettitore e ricevitore
- Rivelatore Amplificatore e Demodulatore
- Uscita
Stadio modulatore e amplificatore
Questa fase genera un segnale per accendere e spegnere rapidamente il LED. Il segnale ha tipicamente la forma di un'onda quadra.
Lo stadio dell'amplificatore utilizza il segnale dallo stadio del modulatore e pilota il LED. Alcuni sensori non hanno uno stadio modulatore ed emettono un raggio diretto. Questi tendono ad avere una portata maggiore, ma sono più soggetti a interferenze causate da sorgenti luminose esterne.
Stadio trasmettitore e ricevitore
Il trasmettitore è spesso un LED a causa del suo minor consumo energetico e velocità di commutazione. La luce emessa è nella gamma della luce visibile e della lunghezza d'onda dell'infrarosso. I LED rossi sono i più comuni tra i tipi di luce visibile.
Per ricevere il segnale viene utilizzato un fotodiodo/fototransistor. Per il tipo di emettitore pulsante, questo fototransistor è accoppiato spettrale con la lunghezza d'onda del LED dell'emettitore. Ciò garantisce che il fototransistor consenta il flusso di più corrente quando riceve la luce che cade nella lunghezza d'onda del LED dell'emettitore.
Amplificatore rivelatore e stadio demodulatore
Il segnale ricevuto viene amplificato e ulteriormente condizionato mediante filtraggio e livellamento. Il circuito del ricevitore funziona anche in sincronia con il trasmettitore, riducendo ulteriori possibilità di interruzioni esterne.
Questo aiuta il sensore a respingere eventuali raggi di luce indesiderati che emettono a frequenze diverse che sono diretti verso il sensore.
Stadio di uscita
Lo stadio di uscita riceve il segnale condizionato dal demodulatore e commuta l'uscita. Questo può essere l'approvvigionamento o il drenaggio per un sensore di tipo PNP/NPN, o semplicemente l'attivazione di un contatto normalmente aperto o normalmente chiuso per un sensore di tipo con uscita a relè.
Qual è la differenza tra sensori diffusi e retroriflettenti?
La principale differenza tra i due è il modo in cui rilevano gli oggetti. I sensori a riflessione diretta si basano sulla riflessione dell'oggetto. Il raggio deve essere riflesso dall'oggetto affinché il sensore lo rilevi. I sensori retroriflettenti si basano sull'interruzione di un raggio riflesso già esistente.
Il sensore monitora costantemente il riflesso della luce emessa da se stesso. Quando un oggetto ostruisce il raggio riflesso, il sensore rileva che l'oggetto è presente.
I sensori a riflessione diretta non richiedono un riflettore speciale poiché si basa sull'oggetto per riflettere il raggio. Ciò rende i sensori a diffusione diretta facili da installare e configurare. Il tipo retroriflettente necessita di un riflettore speciale posizionato attraverso il fascio.
Ci sono sia vantaggi che svantaggi in ogni tipo. I sensori retroriflettenti possono rilevare praticamente qualsiasi materiale, trasparente o traslucido, ma hanno un zona morta a distanze estremamente ravvicinate.
I sensori a riflessione diretta possono rilevare solo oggetti traslucidi/solidi, ma non hanno una zona morta.
I sensori retroriflettenti hanno una portata da alcuni centimetri a diversi metri mentre i sensori a diffusione hanno una portata di soli 10-35 mm circa. Entrambi hanno un cablaggio relativamente semplice e sono relativamente più facili da montare e calibrare.
Conclusione
I sensori a riflessione diretta possono essere visti in applicazioni in cui è richiesto il rilevamento di parti, scatole e altro materiale solido. Funzionano meglio con materiali lucidi/solidi come metallo e carta. Esistono anche altri tipi di sensori fotoelettrici come i sensori retroriflettenti e i sensori a sbarramento che possono sostituire i sensori a riflessione diretta. La selezione di un tipo di sensore corretto migliora notevolmente la precisione e le prestazioni del sistema.
