Introdução
Os sensores são parte integrante de qualquer sistema de automação para permitir detectar a presença de objetos. Ao considerar sensores fotoelétricos, existem três tipos de sensores: através do feixe, reflexivo e difuso. Existe uma versão melhorada dos sensores de modo difuso chamados 'sensores de supressão de fundo'. Neste artigo, falaremos sobre sensores de supressão de fundo e como eles funcionam.
O que é um sensor de supressão de fundo?
Antes de falarmos sobre supressão de fundo, vamos atualizar nosso conhecimento sobre sensores fotoelétricos em geral. Sensores fotoelétricos usam sinais ópticos para detectar a presença de um objeto. Existem três tipos principais de sensores fotoelétricos: de feixe direto (thru-beam), retrorrefletivo e de modo difuso.
Tipos de sensores fotoelétricos
Os sensores de feixe são a forma mais simples de sensores fotoelétricos. Eles têm um transmissor e uma unidade receptora separados, colocados um de frente para o outro. Quando um objeto obstrui o laser/feixe de luz, a ausência do feixe de luz aciona o receptor. Este sinal pode ser usado para detectar se o objeto está presente ou não.
Os sensores retrorrefletivos têm o transmissor e o receptor integrados na mesma unidade. Um tipo especial de refletor é colocado ao longo do feixe que reflete o feixe transmitido de uma maneira específica de volta ao transmissor. Quando um objeto é colocado através do feixe, o feixe refletido é difundido e a quantidade de luz refletida muda. Isso permite que o sensor detecte até objetos transparentes devido à refração presente no próprio objeto. Os sensores retrorrefletivos dependem da interrupção do feixe para detectar o objeto.
Os sensores de reflexão difusa são o terceiro tipo de sensores fotoelétricos. Eles dependem do próprio objeto para refletir o feixe de luz de volta ao sensor. Sensores reflexivos difusos não precisam de um refletor por esse motivo.
Os sensores de modo difuso padrão usam a quantidade de luz refletida para detectar um objeto.
Problema com reflexão do modo difuso
Em muitos casos, os sensores reflexivos de modo difuso oferecem uma opção de calibração onde a distância/alcance de detecção pode ser ajustada. No entanto, como o sensor depende do objeto para refletir o feixe, qualquer objeto brilhante através do feixe que não seja o objeto também pode refletir o feixe. Isso causa gatilhos falsos e pode causar problemas significativos.
Por exemplo, um sensor de modo difuso padrão definido para detectar um objeto reflexivo dentro de 15 polegadas pode detectar falsamente outro objeto que também é altamente reflexivo, que pode estar a até 6 pés de distância.
Sensor de supressão de fundo
Os sensores de supressão de fundo ajudam a atenuar o problema discutido acima. É uma variação do sensor reflexivo de modo difuso que usa o 'princípio da triangulação'. Ao contrário de um sensor de modo difuso regular que mede a quantidade de luz refletida, os sensores de supressão de fundo medem em que ângulo a luz refletida incide sobre o sensor.
Princípio de Funcionamento do Sensor de Supressão de Fundo
Os sensores de supressão de fundo são semelhantes aos sensores de modo difuso. Eles têm o emissor e o receptor embutidos no mesmo invólucro e dependem do objeto detectado para refletir o feixe de volta.
Quando um objeto é colocado na frente de um sensor de supressão de fundo, o feixe é refletido de volta em um ângulo. Este ângulo muda dependendo da distância do sensor ao objeto. Quando o objeto está mais próximo, o ângulo é maior do que quando está longe.
Os tipos de sensores ajustáveis estão disponíveis em dois tipos: mecânicos ou elétricos. No tipo mecânico, o sensor pode ser calibrado por meio de um parafuso para ajustar o ponto de interesse para detectar o objeto. Nos modelos calibrados eletronicamente, o sensor possui um botão para 'aprender' o tipo de objeto e o fundo.
Como os sensores de supressão de fundo suprimem o fundo?
Os sensores de supressão de fundo possuem um mecanismo inteligente para medir a posição relativa do objeto em relação ao fundo. Isso torna esse tipo de sensor altamente imune a fundos que possuem propriedades reflexivas semelhantes às do objeto que está sendo detectado.
Ao contrário dos sensores de foco fixo ou de corte nítido, que não consideram o plano de fundo, os sensores de supressão de plano de fundo podem realmente distinguir o objeto de um plano de fundo colorido e texturizado semelhante.
Em um sensor de supressão de fundo, há um único emissor e vários receptores sensíveis à luz emitida. Isso também pode ser várias regiões do mesmo sensor no tipo de supressão eletrônica de fundo.
Quando não há nenhum objeto na frente do sensor, pode haver dois cenários.
- O feixe emitido é refletido pelo fundo
- O feixe emitido não é refletido pelo fundo
Se o feixe não for refletido pelo fundo, o sensor conclui que a distância ao objeto é infinita e não ativa sua saída. Se o fundo for reflexivo, o feixe refletido cai em uma área específica do receptor (na área superior do sensor na figura acima).
O sensor é calibrado/sintonizado para desconsiderar esta região do elemento sensor. Quando um objeto é colocado na frente do sensor, o ângulo do feixe refletido muda. Isso faz com que o feixe incida em uma parte diferente do sensor (ou outro elemento sensor em alguns modelos) que o sensor pode distinguir como uma detecção.
Na figura acima, observe como a posição mais próxima do sensor causa o maior ângulo no feixe refletido. O ângulo diminui à medida que o objeto se afasta do sensor.
Supressão mecânica de fundo vs. supressão eletrônica de fundo
Para otimizar custo e desempenho, existem dois tipos de sensores de supressão de fundo – tipos mecânicos e eletrônicos. O tipo eletrônico possui um único sensor grande onde o processamento do software é feito para definir e determinar a região de detecção do objeto. Isso é obtido por um sensor especial chamado Dispositivo Sensível à Posição (PSD). O processamento de software do sinal permite que uma filtragem adicional seja feita no sinal para reduzir artefatos de vibrações pesadas. Esta é uma das vantagens dos sensores eletrônicos BGS.
Nos tipos mecânicos, existem dois ou mais elementos sensores para fornecer maior precisão, melhor desempenho óptico e uma faixa de corte mais nítida com estabilidade de temperatura. Há também um sistema óptico para permitir o ajuste fino, o que aumenta o tamanho da unidade do sensor.
Conclusão
Neste artigo, discutimos os sensores de supressão de fundo. Esses sensores são muito úteis na detecção de materiais refletivos colocados em fundos com cores/texturas semelhantes. Pepperl + Fuchs é um dos fabricantes líderes do setor que fabrica sensores fotoelétricos de modo difuso com supressão de fundo.
