Doorstraalsensoren, ook het eenvoudigste type foto-elektrische sensoren. Vanwege hun opstelling worden ze ook wel 'tegengestelde sensoren' genoemd. De sensor bestaat uit een zender en een ontvanger, ingesloten in aparte behuizingen.
Laten we in dit artikel bespreken wat zijn via straalsensoren, hoe ze worden gemaakt en hun toepassingen.
Wat is een foto-elektrische sensor met doorgaande straal?
Een foto-elektrische sensor met doorgaande straal is een sensor die een elektrische schakelaar bedient/een signaal afgeeft wanneer een lichtstraal wordt gedetecteerd. Ze bestaan uit twee afzonderlijke eenheden, zender en ontvanger.
De zendereenheid zendt een lichtstraal uit die op de ontvangereenheid is gericht. Wanneer een object de lichtstraal blokkeert, detecteert de ontvanger de afwezigheid van de straal en activeert de output.
Via straalsensoren vinden toepassingen in toepassingen zoals het tellen van items die langs een transportband lopen.
Through Beam Sensor Werkingsprincipe:
Doorstraalsensoren werken op een zeer eenvoudige manier. Ze maken gebruik van de rechtlijnige voortplanting eigenschap van licht. Deze eigenschap beschrijft dat elektromagnetische golven zoals licht de neiging hebben om zich in een rechte lijn te verplaatsen homogeen medium.
Er zijn twee belangrijke componenten in een optische sensoropstelling met doorgaande straal:
- Zendereenheid
- Ontvangereenheid
Zendereenheid
De zendereenheid bestaat uit een lichtbron, typisch een LED die licht uitstraalt in het zichtbare spectrum. Dit apparaat bevat ook een lensopstelling om de straal te focussen en te richten. Met het blote oog ziet dit eruit als een laserstraal.
De meeste zenders hebben alleen de voedingsdraden. Ze kunnen worden in- en uitgeschakeld door stroom te leveren of te verwijderen. Sommige sensoren kunnen meer dan twee draden hebben, de extra draden worden gebruikt om de straal te regelen.
Sommige zenders kunnen een pulserende straal uitzenden met een frequentie van 500 Hz.
Deze systemen zijn beter bestand tegen externe interferenties omdat de ontvanger alleen met de pulserende straal werkt.
Ontvanger
De ontvangereenheid bewaakt de straal die door de zender wordt uitgezonden. Net als bij andere soorten optische sensoren, heeft een zender-ontvanger enkele belangrijke fasen in zijn circuits.
De onderstaande afbeelding toont het functionele blokschema voor een doorgaande bundel foto-elektrische sensor en zender.
- Spanningsregelaar
- De spanningsregelaar zorgt voor een schone stroomtoevoer naar het interne circuit van de sensor.
- Fotodiode en lenssysteem (ontvanger)
- Het lenssysteem ontvangt de straal, past optische filtering toe en richt deze op de fotodiode. De fotodiode geleidt stroom wanneer de straal op zijn detectievlak wordt gefocusseerd. Dit signaal wordt versterkt door een op-amp. De versterking is instelbaar met behulp van een potentiometer die beschikbaar is op de sensorbehuizing.
- Signaalconditioneringsfase
- Het versterkte signaal wordt gefilterd en afgestemd op de ontvangstfrequentie. Hierdoor kan de sensor specifiek de straal van de zender bewaken en niet worden onderbroken door een externe lichtbron. Elke lichtstraal die niet aan de werkfrequentiecriteria van het systeem voldoet, wordt in dit stadium uitgefilterd.
- Het geconditioneerde signaal wordt dan door een schmitt-triggercircuit die een schoon stuursignaal naar de uitgangstrap levert om de uitgang in/uit te schakelen.
- Uitgangsfase
- De eindtrap bestaat uit de elektronica om de uitgang te regelen. Afhankelijk van het signaal van de signaalverwerkings- en filtertrap schakelt deze trap de uitgang in/uit.
- Er zijn verschillende soorten uitgangsopties beschikbaar, zoals PNP, NPN-transistoruitgang en Normaal Open/Normaal Gesloten relaisuitgang. De meeste sensoren die op de markt verkrijgbaar zijn, hebben zowel NO/NC-opties.
Afgezien van de hoofdblokken van de hierboven besproken schakelingen, hebben industriële sensoren extra componenten om de betrouwbaarheid van de sensor te garanderen.
Dit omvat beschermingsdiodes tegen omgekeerde polariteit, overspannings-/overspanningsbeveiliging en LED-indicatoren om de huidige status van de sensor aan te geven.
Toepassing via straalsensor
Foto-elektrische sensoren hebben veel toepassingen in industriële omgevingen. Hier zijn enkele waar doorstraalfoto-elektrische sensoren worden gebruikt.
- Objectdetectie en -telling in productielijnen of transportbanden
- Deze sensoren, die voornamelijk te vinden zijn in de voedselverwerkende en farmaceutische industrie, worden gebruikt om de aan- of afwezigheid van objecten in alle verwerkingsstadia te detecteren. Een verpakkingsstadium kan deze sensoren bijvoorbeeld gebruiken om nauwkeurig een bepaald aantal te verpakken objecten te tellen.
- Beveiligingssystemen
- Doorstraalsensoren kunnen worden gebruikt als een 'tripwire'-mechanisme om ongewenste toegang tot een beveiligd gebied te detecteren. Als een persoon/dier de straal overschrijdt, kan het signaal worden gebruikt om veiligheidssloten te activeren of een waarschuwing te genereren.
Wat kan een Through Beam-sensor detecteren?
Door straalsensoren zijn in staat om ondoorzichtige materialen zoals hout, metaal, plastic, diffuus glas, spiegels en andere vaste objecten te detecteren.
Elk object dat geen licht doorlaat, kan door de sensor worden gedetecteerd. Ze kunnen ook worden gebruikt om vloeistoffen te detecteren voor toepassingen zoals niveaumeting.
Doorstraalsensor Voordelen en nadelen
Doorstraalsensoren staan bekend om hun superieure werkbereik. In tegenstelling tot veel andere sensoren, kunnen ze werken van enkele centimeters tot 300 meter van elkaar. Dit komt door het gebruik van een enkele straal om te werken.
Hierdoor kan de sensor het hoogst mogelijke optische energieniveau gebruiken omdat de straal niet verzwakt wordt door reflectie.
Deze sensoren kunnen omstandigheden overwinnen zoals: lensvervuiling, wazige omgevingslucht en lichte verkeerde uitlijning.
Er zijn ook enkele nadelen aan het gebruik van doorstraalsensoren. Omdat er twee afzonderlijke zender- en ontvangereenheden zijn, kan het montageproces een beetje moeilijk zijn.
Het kan zijn dat er twee beugels nodig zijn voor montage en langere bekabeling om stroom te leveren aan en signalen van de sensor te verzenden.
Ook is het mogelijk dat een doorgaande bundelsensor een transparant object niet nauwkeurig kan detecteren, omdat de bundel door het object kan lekken en de ontvanger kan verlichten.
Bedrading via straalsensor
Doorstraalsensoren zijn verkrijgbaar in veel verschillende bedradingscombinaties, zoals:
- DC NPN NEE of NC
- DC PNP NO of NC
- DC NPN NEE+NC
- AC 2-draads NO of NC
- Relaisuitgang AC/DC
De sensoren van het NO+NC-type zijn zodanig dat de normaal open uitgang en de normaal gesloten uitgangen complementair zijn aan elkaar. Er kunnen twee afzonderlijke belastingen op worden aangesloten.
Het is vermeldenswaard dat de typische stroom die een foto-elektrische sensor aankan, minder is dan 400mA voor een DC- of AC-type en minder dan 2A voor een relaisuitgangstype.
Daarom kan het rechtstreeks aansluiten van de sensor op een belasting zoals een vermogensrelais of een contactor de sensor bij het schakelen beschadigen.
Prijs via straalsensor
Een zender-ontvanger kan tussen $ 30 en $ 150 kosten. De prijs varieert vanwege de beschikbare functies zoals,
- Configureerbare donker- of licht-aan modi
- Bereik en gevoeligheid
- Uitgangstype
- Ingress Protection (IP-classificatie)
Er zijn enkele foto-elektrische sensoren die configureerbaar zijn om te functioneren als zender-ontvanger, diffuse of retroreflecterende sensor. Deze sensoren zijn doorgaans duurder dan sensoren met een enkele functie.
Conclusie
In dit artikel hebben we gekeken naar de constructie van foto-elektrische sensoren met doorgaande bundel, hun werkingsprincipe en toepassingen. Doorstraalsensoren hebben het hoogste detectiebereik onder foto-elektrische sensoren.
Ze zijn verkrijgbaar in verschillende maten en vormen voor bijna elke toepassing. Ze kunnen ideaal zijn voor de detectie van ondoorzichtige objecten vanaf een aanzienlijke afstand.
