Introductie
Foto-elektrische sensoren zijn het type sensoren dat wordt gebruikt om objecten te detecteren op basis van verschillende optische eigenschappen. Foto-elektrische sensoren zijn gemaakt van een zenderlicht en een ontvangerelement.
De sensor kan de onderbreking van een gereflecteerde lichtstraal detecteren en beslissen of een object aanwezig is of niet.
In dit artikel gaan we het hebben over retroreflecterende sensoren, die tot de familie van foto-elektrische sensoren behoren. Laten we eens kijken wat retroreflecterende sensoren zijn, waar ze van gemaakt zijn en hoe we ze kunnen gebruiken om objecten te detecteren.
Wat is een retroreflecterende sensor?
Een retroreflecterende sensor is een soort foto-elektrische sensor die de onderbreking van een gereflecteerde lichtstraal gebruikt om objecten te detecteren. Er zijn twee hoofdtypen retroreflecterende sensoren:
- Standaard retroreflecterende sensoren
- Gepolariseerde retroreflecterende sensoren
Bij beide typen sensoren zijn de lichtstraalzender en het detector-/ontvangerelement in dezelfde behuizing ingebouwd. De uitgezonden lichtstraal wordt gereflecteerd door a retroreflector terug naar de sensor.
Wanneer een object tussen de sensor en de reflector wordt geplaatst, onderbreekt het de straal. De afwezigheid van de lichtstraal zorgt ervoor dat de sensor zijn uitgangssignaal verandert.
Werkingsprincipe van retroreflecterende sensor
Zoals hierboven vermeld, hebben retroreflecterende sensoren zowel de zender als de ontvanger in dezelfde behuizing ingebouwd. Er wordt een aparte reflectoreenheid geplaatst om de straal terug te reflecteren naar de sensor.
Wanneer een object in het gebied tussen de reflector en de sensor komt, blokkeert het de lichtstraal. Deze onderbreking zorgt ervoor dat de lichtstraal diffuus wordt en de sensor detecteert de verandering. Het zorgt er dan voor dat de output verandert.
Een foto-elektrische sensor heeft over het algemeen een paar blokken met schakelingen:
- Modulator en versterker
- Zender en ontvanger met doel-/reflectoreenheid
- Detectorversterker en demodulator
- uitgang
Modulator- en versterkertrap
In deze fase genereert het modulatorcircuit een gepulseerd signaal. Dit is vaak een blokgolf die snel aan en uit gaat.
De versterker versterkt dit signaal en produceert voldoende stroom om de emitter-LED aan te sturen. De reden om een pulserende lichtstraal te gebruiken is om externe interferentie veroorzaakt door andere lichtbronnen te verminderen.
Maar er zijn sensoren die niet-gemoduleerd licht gebruiken. Sensoren met niet-gemoduleerde lichtbundels hebben een groter bereik, maar zijn gevoelig voor coherent licht en externe lichtinterferentie.
Zender en ontvanger met doel-/reflectoreenheid
Bijna alle foto-elektrische sensoren gebruiken LED's als zenders/stralers vanwege de snelheid en het lage stroomverbruik. De detector bestaat uit een fotodetector/fotosensor.
Zowel zender als ontvanger hebben lenzen om de lichtstraal te filteren en te richten. De doorgelaten lichtpulsen worden gereflecteerd door de retroreflector en opgevangen door de fotodiode.
Regelmatige reflectie versus retroreflectie
Een standaard reflector zoals glas reflecteert licht onder een hoek die gelijk is aan de invalshoek van de lichtstraal. Telkens wanneer de reflector ook maar een klein beetje wordt gekanteld, kan de gereflecteerde lichtstraal ergens anders dan op de sensor worden gericht.
Retroreflectoren maken gebruik van hoekkubussen, die zijn gemaakt van 3 individuele reflecterende oppervlakken. Ze staan loodrecht (90 graden) op elkaar. Ze kunnen het gereflecteerde licht terugsturen naar de uitgestraalde lichtstraal, zelfs als de reflector onder een hoek is geplaatst. Dit wordt 'retroreflectie' genoemd.
Met behulp van een retroreflector kan deze worden verschoven of gekanteld tot 10-30 graden, en de sensor kan nog steeds de gereflecteerde straal detecteren.
Detectorversterker en demodulator
Deze trap versterkt het signaal van de fotodetector en demoduleert het ontvangen signaal. Het stuurt een stuursignaal naar de eindtrap om de uitgang HOOG/LAAG te schakelen.
Uitgangsfase
De eindtrap bestaat uit het laatste bedieningselement om de uitgang te schakelen. Dit kan een op transistoren gebaseerd circuit zijn voor sensoren van het NPN/PNP-type, of een relaisuitgang. Meestal bestaat deze fase ook uit extra beveiliging, zoals kortsluitbeveiliging en diodes voor bescherming tegen omgekeerde polariteit.
Dit type foto-elektrische sensoren gebruiken het principe van: retroreflectie in hun waarnemingsmechanisme. Een retroreflector kan een lichtstraal direct terugkaatsen naar de bron, onafhankelijk van de hoek van de reflector.
Dit helpt bij het kalibreren/uitlijnen van de sensor, aangezien de sensor niet perfect loodrecht op de reflector hoeft te staan.
Normale retroreflecterende sensoren versus gepolariseerde retroreflecterende sensoren
Reguliere retroreflecterende sensoren kunnen bijna alle objecten detecteren. Maar ze hebben moeite met het detecteren van glanzende objecten zoals gepolijste oppervlakken of spiegels. Een standaard retroreflecterende sensor kan dergelijke objecten niet detecteren, omdat ze door het glanzende object 'voor de gek gehouden' kunnen worden door de uitgezonden straal terug te reflecteren naar de sensor.
Een gepolariseerde retroreflecterende sensor verwacht dat de lichtstraal 90 graden wordt gepolariseerd door de reflector. Als de gereflecteerde straal 90 graden gepolariseerd is, weet de sensor dat er geen object is.
Maar wanneer een reflecterend object tussen de sensor en de reflector komt, is de gereflecteerde bundel niet gepolariseerd en kan de sensor daardoor het object detecteren. Het enige object dat de functionaliteit van deze sensoren kan verstoren, zijn retroreflectoren.
Retroreflecterende sensor versus diffuus reflecterende sensor
Het belangrijkste verschil tussen deze twee typen is de reflectiemethode. Een diffuus reflecterende sensor verwacht dat het licht wordt gereflecteerd door het object, terwijl retroreflecterende sensoren verwachten dat de lichtstraal wordt onderbroken door het object om het te detecteren.
Retroreflecterende sensoren hebben ook een speciale retroreflector nodig om te kunnen functioneren.
Diffuus reflecterende sensoren hebben geen reflector nodig omdat het te detecteren object als reflector zelf fungeert.
Hierdoor zijn diffuus reflecterende sensoren makkelijker te monteren. Omdat de detectie echter is gebaseerd op het gereflecteerde licht door het object, hebben de fysieke omstandigheden zoals kleur en textuur van het object een directe invloed op de waarnemingsprestaties.
Retroreflecterende sensoren zijn minder gevoelig voor omstandigheden zoals kleur en hoek van het object dat wordt gedetecteerd. Ze kunnen worden gebruikt in toepassingen zoals het detecteren van transparante objecten zoals glas. Retroreflecterende sensoren hebben echter een dode zone op zeer korte afstanden.
Beide sensoren hebben enkele centimeters tot enkele meters detectieafstand, hebben een eenvoudige bedrading en zijn relatief eenvoudiger te monteren.
Retro-reflecterende sensortoepassing
Retroreflecterende sensoren vinden hun toepassing in vele industrieën, zoals de automobielindustrie, materiaalverwerking, machinebouw, voedsel en dranken en toegangscontrolesystemen.
Deze sensoren worden gebruikt in assemblagelijnen om een nauwkeurige positionering te bieden voor robotarmen om ze te grijpen. De gepolariseerde versie van retroreflecterende sensoren maakt de sensor immuun voor glanzende afwerkingen in onderdelen zoals carrosserieën.
In toepassingen zoals stapelkranen in magazijnen, worden foto-elektrische sensoren zoals retroreflecterende sensoren gekoppeld aan andere verbeteringen zoals optische datakoppelingen. Hierdoor kunnen de stapelkranen draadloos goederen nauwkeurig positioneren/ophalen en de inhoud op de barcodes uitlezen.
Liften gebruiken ook retroreflecterende sensoren om de positie van de deuren en de lift zelf te detecteren om maximale betrouwbaarheid en prestaties te garanderen.
Retro reflecterende sensoropstelling
Retroreflecterende sensoren zijn verkrijgbaar in twee soorten: donker aan (NC) en licht aan (NEE). Het dark-on-type schakelt de uitgang in wanneer een object tussen de sensor en de reflector wordt geplaatst. Het light-on type zet de uitgang aan als er geen object aanwezig is.
Dit is gemakkelijker te onthouden dan normaal gesloten (NC) of normaal open (NO). Sommige sensoren hebben beide configuraties, terwijl andere een keuzeschakelaar kunnen hebben om de werkingsmodus te selecteren
Hieronder staan de typische bedradingsschema's voor verschillende soorten retroreflecterende sensoren.
Er zijn twee LED's op foto-elektrische sensoren. EEN groene LED aangeven energieEn een oranje/rode LED om de detectie aan te geven. Om een retroreflecterende sensor te kalibreren, zijn er twee opties: inleerknop of potentiometer.
Om een sensor met een potentiometer te kalibreren, plaatst u de sensor met zijn reflector en draait u de potentiometer totdat beide LED's uitgaan. Stel de potentiometer af totdat de groene LED blijft branden als er geen object is, en zowel LED's lichten op wanneer het object aanwezig is.
Veelgestelde vragen over retroreflecterende sensoren
Q: Mijn standaard retroreflecterende sensor geeft me een verkeerde aflezing bij het detecteren van een glanzend metaal als doelwit. Hoe kan ik dit corrigeren?
A: Dit is een veelvoorkomend probleem bij standaard retroreflecterende sensoren. Een selecteren gepolariseerd retro-reflecterend sensor met een hoek-kubus retro-reflector zal dit probleem oplossen.
Q: Ik ben op zoek naar een retroreflecterende sensor die een heldere glazen fles op een transportband kan detecteren voor een teltoepassing. Wat zou de beste optie zijn?
A: A gepolariseerde retroreflecterende sensor met duidelijke objectdetectie zal het beste werken voor dergelijke toepassingen. Deze sensoren zullen ook geen dode zone hebben, wat in de meeste gevallen een voordeel zal zijn.
Q: Wat is het beste type reflector om te gebruiken met retroreflecterende sensoren?
A: Hoekvormige retroreflectoren zijn in de meeste gevallen compatibel met alle soorten retroreflecterende sensoren. Echter, gepolariseerde retroreflecterende sensoren Dan moet je gebruik hoek-kubusvormige reflectoren om hun topprestaties te garanderen.
Q: Zijn er reflectoropties voor extreme temperaturen?
A: Er zijn reflectoren die bestand zijn tegen hoge temperaturen van 120 tot 500 graden Celsius. Voor gebruik bij extreem lage temperaturen zijn er reflectoren die zijn uitgerust met ingebouwde verwarmingselementen om de vorming van mist/ijs te voorkomen.
Heeft een retroreflecterende sensor een reflector nodig?
Het simpele antwoord zou zijn: Ja. Dit is echter afhankelijk van de toepassing van de sensor. Een retroreflecterende sensor kan technisch gezien worden gebruikt in plaats van een diffuus reflecterende sensor als het object dat wordt gedetecteerd zelf een retroreflector of iets dergelijks is.
De configureerbare licht-aan en/of donker-aan configuratie van de sensor maakt deze benadering eenvoudiger.
Om de hoogste nauwkeurigheid te garanderen, is het gebruik van een reflector echter van vitaal belang. Aan de andere kant werken gepolariseerde sensoren helemaal niet zonder een polariserende retroreflector.
Conclusie
In dit artikel bespraken we de retroreflecterende sensoren en hun principiële werking, samen met hun toepassingen. Optische sensoren zijn over het algemeen een goede keuze om objecten zonder contact te detecteren en hebben een groter detectiebereik dan andere sensortypes.
Door het juiste type foto-elektrische sensor voor uw toepassing te selecteren, wordt de detectienauwkeurigheid aanzienlijk vergroot en wordt een zuivere output met minimale valse triggers verkregen.
