Введение
Фотоэлектрические датчики - это датчики, используемые для обнаружения объектов на основе различных оптических свойств. Фотоэлектрические датчики состоят из излучателя света и приемного элемента.
Датчик может обнаруживать прерывание отраженного светового луча и определять, присутствует объект или нет.
В этой статье мы поговорим о световозвращающие датчики, которые относятся к семейству фотоэлектрических датчиков. Давайте посмотрим, что такое светоотражающие датчики, из чего они сделаны и как мы можем использовать их для обнаружения объектов.
Что такое датчик на отражение от рефлектора?
Светоотражающий датчик - это тип фотоэлектрического датчика, который использует прерывание отраженного светового луча для обнаружения объектов. Есть два основных типа светоотражающих датчиков:
- Стандартные световозвращающие датчики
- Поляризованные световозвращающие датчики
Оба типа датчиков имеют излучатель светового луча и элемент приемника / детектора, встроенные в один и тот же корпус. Излучаемый световой луч отражается ретрорефлектор вернемся к датчику.
Когда объект помещается между датчиком и отражателем, он прерывает луч. Отсутствие светового луча заставляет датчик изменять свой выходной сигнал.
Принцип работы световозвращающего датчика
Как упоминалось выше, у световозвращающих датчиков и излучатель, и приемник встроены в один и тот же корпус. Отдельный блок отражателя помещен для отражения луча обратно к датчику.
Когда объект попадает в область между рефлектором и датчиком, он препятствует прохождению светового луча. Это прерывание приводит к тому, что световой луч рассеивается, и датчик обнаруживает изменение. Затем это приводит к изменению вывода.
Фотоэлектрический датчик, как правило, имеет внутри несколько блоков схем:
- Модулятор и усилитель
- Передатчик и приемник с блоком мишень / отражатель
- Детекторный усилитель и демодулятор
- Результат
Ступень модулятора и усилителя
На этом этапе схема модулятора генерирует импульсный сигнал. Часто это прямоугольная волна, которая быстро включается и выключается.
Усилитель усиливает этот сигнал и вырабатывает ток, достаточный для возбуждения светодиода эмиттера. Причина использования пульсирующего светового луча - уменьшить внешние помехи, вызванные другими источниками света.
Но есть датчики, использующие немодулированный свет. Датчики с немодулированными световыми лучами имеют больший диапазон, но чувствительны к когерентному свету и внешним световым помехам.
Передатчик и приемник с блоком мишень / отражатель
Почти все фотоэлектрические датчики используют светодиоды в качестве передатчиков / излучателей из-за скорости и низкого энергопотребления. Детектор состоит из фотоприемник / фотосенсор.
И передатчик, и приемник имеют линзы для фильтрации и направления светового луча. Проходящие световые импульсы отражаются ретрорефлектором и улавливаются фотодиодом.
Регулярное отражение против обратного отражения
Стандартный отражатель, такой как стекло, отражает свет под углом, равным углу падения светового луча. Всякий раз, когда отражатель наклоняется даже на малейший угол, отраженный световой луч может быть направлен в другое место, кроме датчика.
В световозвращателях используются уголки-кубы, состоящие из 3-х отдельных отражающих поверхностей. Они перпендикулярны (90 градусов) друг другу. Они могут направлять отраженный свет обратно к излучаемому световому лучу, даже если отражатель расположен под углом. Это называется «световозвращение».
С помощью ретрорефлектора его можно смещать или наклонять до 10-30 градусов, при этом датчик по-прежнему сможет обнаруживать отраженный луч.
Детекторный усилитель и демодулятор
Этот каскад усиливает сигнал с фотоприемника и демодулирует принятый сигнал. Он выдает управляющий сигнал на выходной каскад, чтобы переключить выходной сигнал HIGH / LOW.
Выходной этап
Выходной каскад состоит из конечного элемента управления для переключения выхода. Это может быть транзисторная схема для датчиков типа NPN / PNP или релейный выход. Обычно эта ступень также состоит из дополнительной защиты, такой как защита от короткого замыкания и диоды защиты от обратной полярности.
Этот тип фотоэлектрических датчиков использует принцип обратное отражение в их чувствительном механизме. Ретрорефлектор может отражать световой луч обратно к его источнику, независимо от угла отражателя.
Это помогает откалибровать / выровнять датчик, поскольку датчик не обязательно должен быть идеально перпендикулярен отражателю.
Обычные датчики с отражением от света и датчики с поляризованным отражением от света
Обычные световозвращающие датчики могут обнаруживать практически все объекты. Но им трудно обнаружить блестящие объекты, такие как полированные поверхности или зеркала. Стандартный световозвращающий датчик не может обнаружить такие объекты, поскольку их может обмануть блестящий объект, отражая излучаемый луч обратно на датчик.
Поляризованный световозвращающий датчик предполагает, что световой луч будет поляризован отражателем на 90 градусов. Если отраженный луч поляризован на 90 градусов, датчик знает, что объекта нет.
Но когда между датчиком и отражателем попадает отражающий объект, отраженный луч не поляризован, и датчик, таким образом, может обнаружить объект. Единственный объект, который может нарушить работу этих датчиков, - это световозвращатели.
Датчик на отражение от рефлектора и датчик с диффузным отражением
Основное различие между этими двумя типами - метод отражения. Датчик диффузного отражения ожидает, что свет будет отражаться от объекта, в то время как датчики с обратным отражением ожидают, что световой луч будет прерван объектом для его обнаружения.
Для работы датчиков на отражение от рефлектора также требуется специальный световозвращатель.
Датчики с диффузным отражением не нуждаются в отражателе, поскольку обнаруживаемый объект действует как отражатель.
Это упрощает установку датчиков диффузного отражения. Однако, поскольку обнаружение основано на отражении света объектом, физические условия, такие как цвет и текстура объекта, напрямую влияют на характеристики восприятия.
Датчики с отражением от света менее чувствительны к таким условиям, как цвет и угол обзора объекта. Их можно использовать в таких приложениях, как обнаружение прозрачных объектов, таких как стекло. Однако светоотражающие датчики имеют мертвая зона на очень близких расстояниях.
Оба датчика имеют расстояние срабатывания от нескольких сантиметров до нескольких метров, имеют простую проводку и относительно легче монтируются.
Применение световозвращающего датчика
Датчики с отражением от рефлектора находят свое применение во многих отраслях промышленности, таких как автомобилестроение, транспортировка материалов, машиностроение, продукты питания и напитки, а также системы контроля доступа.
Эти датчики используются на сборочных линиях, чтобы обеспечить точное позиционирование роботизированных манипуляторов для их захвата. Поляризованная версия световозвращающих датчиков делает датчик невосприимчивым к глянцевой поверхности таких деталей, как кузов.
В таких приложениях, как краны-штабелеры на складах, фотоэлектрические датчики, такие как датчики с отражением от света, сочетаются с другими усовершенствованиями, такими как оптические соединители данных. Это позволяет кранам-штабелерам точно позиционировать / извлекать товары и считывать содержимое штрих-кодов по беспроводной сети.
В лифтах также используются световозвращающие датчики для определения положения дверей и самого лифта, чтобы обеспечить максимальную надежность и производительность.
Настройка ретроотражающего датчика
Датчики на отражение от рефлектора бывают двух типов: темный (NC) и свет (НЕТ). Тип с включенным затемнением включает выход, когда объект помещается между датчиком и отражателем. Тип включения включает выход, когда нет никакого объекта.
Это легче запомнить, чем нормально замкнутый (NC) или нормально разомкнутый (NO). Некоторые датчики имеют обе конфигурации, в то время как другие могут иметь селекторный переключатель для выбора режима работы.
Ниже приведены типовые схемы подключения различных типов световозвращающих датчиков.
На фотоэлектрических датчиках есть два светодиода. А зеленый светодиод , чтобы указать, мощностьюИ оранжевый / красный светодиод для индикации обнаружения.Для калибровки световозвращающего датчика есть два варианта: кнопка обучения или потенциометр.
Чтобы откалибровать датчик с помощью потенциометра, установите датчик с его отражателем и поворачивайте потенциометр, пока оба светодиода не погаснут. Отрегулируйте потенциометр до тех пор, пока зеленый светодиод остается включенным, когда нет объекта, и изоферменты печени Светодиоды загораются, когда объект присутствует.
Часто задаваемые вопросы о датчиках на отражение от рефлектора
Q: Мой стандартный световозвращающий датчик дает мне ложные показания при обнаружении блестящего металла в качестве цели. Как я могу это исправить?
О: Это обычная проблема со стандартными световозвращающими датчиками. Выбор поляризованный световозвращающий датчик с угловой световозвращатель устранит эту проблему.
Q: Я ищу световозвращающий датчик, способный обнаруживать прозрачную стеклянную бутылку на конвейере для подсчета. Какой вариант лучше всего?
A: A поляризованный световозвращающий датчик с четким обнаружением объекта лучше всего подойдет для таких приложений. Эти датчики также не будут иметь мертвой зоны, что в большинстве случаев будет преимуществом.
Q: Какой тип отражателя лучше всего использовать со световозвращающими датчиками?
Ответ: Световозвращатели с угловым кубом в большинстве случаев совместимы со всеми типами световозвращающих датчиков. Тем не мение, поляризованные световозвращающие датчики должен Используйте отражатели в виде углового куба, чтобы обеспечить их максимальную эффективность.
Q: Есть ли варианты отражателей для экстремальных температур?
О: Существуют отражатели, которые выдерживают высокие температуры от 120 до 500 градусов Цельсия. Для использования при экстремально низких температурах существуют отражатели, оснащенные встроенными нагревательными элементами для предотвращения образования тумана / льда.
Нужен ли рефлектор для световозвращающего датчика?
Простой ответ был бы да. Однако это зависит от области применения датчика. Световозвращающий датчик технически может использоваться вместо датчика диффузного отражения, если обнаруживаемый объект сам является ретрорефлектором или аналогичным ему.
Настраиваемая конфигурация светового и / или темного сенсора упрощает этот подход.
Однако для обеспечения максимальной точности использование отражателя жизненно важно. С другой стороны, поляризованные датчики вообще не работают без поляризационного светоотражателя.
Заключение
В этой статье мы обсудили светоотражающие датчики и их принцип действия, а также их применение. Оптические датчики в целом являются хорошим выбором для бесконтактного обнаружения объектов и имеют более широкий диапазон чувствительности, чем другие типы датчиков.
Выбор подходящего типа фотоэлектрического датчика для вашего приложения значительно повысит точность измерения и обеспечит чистый выходной сигнал с минимальным количеством ложных срабатываний.
