Introductie
Diffuus reflecterende foto-elektrische sensoren zijn een soort optische sensor die vaak worden gebruikt in industriële automatiseringstoepassingen. Ze hebben een ingebouwde lichtzender en een ontvanger. Deze sensoren detecteren het uitgestraalde licht dat van een object weerkaatst en bepalen daarmee of een object aanwezig is.
Wat is een diffuse foto-elektrische sensor?
Een diffuse foto-elektrische sensor, ook wel bekend als diffuus reflecterende sensor is een optische naderingssensor. Het maakt gebruik van het principe van afspiegeling om objecten in zijn detectiebereik te detecteren.
De sensor heeft een lichtbron en een ontvanger in hetzelfde pakket. De lichtstraal wordt uitgestraald naar het doel/object en door het doel teruggekaatst naar de sensor.
Het object zelf fungeert als reflector, waardoor een aparte reflectoreenheid niet nodig is. De intensiteit van het gereflecteerde licht wordt gebruikt om de aanwezigheid van het object te detecteren.
Werkingsprincipe van de diffuse foto-elektrische sensor:
Diffuse foto-elektrische sensoren hebben, net als elke andere foto-elektrische sensor, ingebouwde schakelingen om de lichtstraal te moduleren, uit te zenden, te ontvangen en te demoduleren en de output te regelen. Ze hebben zowel de zender- als de ontvangerelementen ingebouwd in dezelfde behuizing.
Een foto-elektrische sensor heeft over het algemeen een paar circuits:
- Modulator en versterker
- Zender en ontvanger
- Detectorversterker en demodulator
- uitgang
Modulator- en versterkertrap
Deze fase genereert een signaal om de LED snel aan en uit te zetten. Het signaal heeft typisch de vorm van een blokgolf.
De versterkertrap gebruikt het signaal van de modulatortrap en stuurt de LED aan. Sommige sensoren hebben geen modulatortrap en geven een directe straal af. Deze hebben meestal een groter bereik, maar zijn gevoeliger voor interferentie veroorzaakt door externe lichtbronnen.
Zender- en ontvangertrap
De zender is vaak een LED vanwege het lagere stroomverbruik en de schakelsnelheid. Het uitgestraalde licht bevindt zich in het zichtbare licht en het infrarode golflengtebereik. Rode LED's zijn de meest voorkomende onder de soorten zichtbaar licht.
Om het signaal te ontvangen wordt een fotodiode/fototransistor gebruikt. Voor het pulserende emittertype is deze fototransistor: spectraal gekoppeld met de golflengte van de emitter-LED. Dit zorgt ervoor dat de fototransistor meer stroom laat vloeien wanneer deze het licht ontvangt dat in de golflengte van de emitter-LED valt.
Detectorversterker en demodulatorfase
Het ontvangen signaal wordt versterkt en verder geconditioneerd door filtering en smoothing. Het ontvangercircuit werkt ook synchroon met de zender, waardoor de kans op externe onderbrekingen verder wordt verkleind.
Dit helpt de sensor om ongewenste lichtstralen te weren die op verschillende frequenties worden uitgestraald en die op de sensor zijn gericht.
Uitgangsfase
De eindtrap ontvangt het geconditioneerde signaal van de demodulator en schakelt de uitgang. Dit kan sourcing of draining zijn voor een sensor van het type PNP/NPN, of eenvoudigweg een normaal open of normaal gesloten contact activeren voor een sensor van het type relaisuitgang.
Wat is het verschil tussen diffuse en retroreflecterende sensoren?
Het belangrijkste verschil tussen de twee is hoe ze de objecten detecteren. Diffuus reflecterende sensoren vertrouwen op de reflectie van het object. De straal moet door het object worden gereflecteerd zodat de sensor deze kan detecteren. Retroreflecterende sensoren vertrouwen op de onderbreking van een reeds bestaande, gereflecteerde straal.
De sensor bewaakt constant de reflectie van het door hemzelf uitgestraalde licht. Zodra een object de gereflecteerde straal blokkeert, detecteert de sensor dat het object aanwezig is.
Diffuus-reflecterende sensoren hebben geen speciale reflector nodig, omdat deze afhankelijk is van het object om de straal te reflecteren. Hierdoor zijn de diffuse sensoren eenvoudig te installeren en configureren. Het retroreflecterende type heeft een speciale reflector nodig die over de straal wordt geplaatst.
Elk type heeft zowel voor- als nadelen. Retroreflecterende sensoren kunnen vrijwel elk materiaal detecteren, transparant of doorschijnend, maar hebben een dode zone op zeer korte afstanden.
Diffuus reflecterende sensoren kunnen alleen doorschijnende/vaste objecten detecteren, maar hebben geen dode zone.
Retroreflecterende sensoren hebben een bereik van enkele centimeters tot enkele meters, terwijl diffuse sensoren slechts ongeveer 10-35 mm bereik hebben. Beide hebben relatief eenvoudige bedrading en zijn relatief eenvoudiger te monteren en te kalibreren.
Conclusie
Diffuus reflecterende sensoren zijn te zien in toepassingen waar detectie van onderdelen, dozen en ander vast materiaal vereist is. Ze werken het beste met glanzende/vaste materialen zoals metaal en papier. Er zijn ook andere soorten foto-elektrische sensoren, zoals retroreflecterende sensoren en zendergestuurde sensoren die een vervanging kunnen zijn voor diffuus reflecterende sensoren. Door een correct sensortype te selecteren, worden de nauwkeurigheid en prestaties van het systeem aanzienlijk verbeterd.
