Сквозные лучевые датчики, также самый простой тип фотоэлектрических датчиков. Их также называют «противоположными датчиками» из-за их расположения. Датчик состоит из передатчика и приемного устройства, заключенных в отдельные корпуса.
В этой статье давайте обсудим, что такое через датчики луча, как они сделаны и их применение.
Что такое фотоэлектрический датчик на просвет?
Фотоэлектрический датчик на пересечение луча - это датчик, который приводит в действие электрический переключатель / выдает сигнал при обнаружении светового луча. Они состоят из двух отдельных блоков, Передатчик и приемник.
Блок передатчика излучает световой луч, направленный в сторону блока приемника. Когда объект препятствует прохождению светового луча, приемник определяет отсутствие луча и запускает выход.
Сквозные лучевые датчики находят применение в таких приложениях, как подсчет предметов, перемещающихся по конвейерной линии.
Принцип работы датчика сквозного луча
Сквозные лучевые датчики работают очень просто. Они используют прямолинейное распространение свойство света. Это свойство описывает, что электромагнитные волны, такие как свет, имеют тенденцию распространяться по прямой линии в гомогенный средний.
В установке сквозного оптического датчика есть два основных компонента:
- Блок передатчика
- Приемник
Передатчик
Блок передатчика состоит из источника света, обычно светодиода, который излучает свет в видимом спектре. Это устройство также содержит установку линз для фокусировки и направления луча. Невооруженным глазом это выглядело бы как лазерный луч.
У большинства передатчиков есть только провода питания. Их можно включать / выключать путем подачи или отключения питания. Некоторые датчики могут иметь более двух проводов, дополнительные провода используются для управления лучом.
Некоторые передатчики могут излучать пульсирующий луч с частотой 500 Гц.
Эти системы более устойчивы к внешним помехам, поскольку приемник работает только с пульсирующим лучом.
Приемник
Приемное устройство контролирует луч, излучаемый передатчиком. Подобно другим типам оптических датчиков, датчик пересечения луча имеет несколько ключевых этапов в своей схеме.
На рисунке ниже показана функциональная блок-схема сквозного фотоэлектрического датчика и передатчика.
- Регулятор напряжения
- Регулятор напряжения обеспечивает чистое питание внутренней схемы датчика.
- Фотодиодно-линзовая система (приемник)
- Система линз принимает луч, применяет оптическую фильтрацию и направляет его на фотодиод. Фотодиод проводит ток, когда луч фокусируется на чувствительной поверхности. Этот сигнал усиливается операционным усилителем. Коэффициент усиления регулируется с помощью потенциометра, расположенного на корпусе датчика.
- Этап формирования сигнала
- Усиленный сигнал фильтруется и согласовывается с частотой приема. Это позволяет датчику специально контролировать луч передатчика и не прерывать его из-за внешнего источника света. На этом этапе отфильтровывается любой световой луч, не соответствующий критериям рабочей частоты системы.
- Затем условный сигнал проходит через схема триггера Шмитта который обеспечивает чистый управляющий сигнал для выходного каскада для включения / выключения выхода.
- Выходной этап
- Выходной каскад состоит из электроники для управления выходом. В зависимости от сигнала от каскада преобразования и фильтрации сигнала этот каскад включает / выключает выход.
- Доступны различные типы выходных опций, такие как PNP, транзисторный выход NPN и нормально открытый / нормально закрытый релейный выход. Большинство датчиков, доступных на рынке, имеют оба варианта NO / NC.
Помимо основных блоков схемы, рассмотренной выше, промышленные датчики имеют дополнительные компоненты, обеспечивающие надежность датчика.
Сюда входят диоды защиты от обратной полярности, защита от перенапряжения / перенапряжения и светодиодные индикаторы для индикации текущего состояния датчика.
Применение датчика сквозного луча
Фотоэлектрические датчики находят множество применений в промышленных условиях. Вот где используются сквозные фотоэлектрические датчики.
- Обнаружение и подсчет объектов на производственных линиях или конвейерах
- Эти датчики, в основном используемые в пищевой и фармацевтической промышленности, используются для обнаружения наличия или отсутствия предметов на всех этапах обработки. Например, на этапе упаковки эти датчики могут использоваться для точного подсчета определенного количества объектов, подлежащих упаковке.
- Охранные системы
- Сквозные лучевые датчики могут использоваться в качестве «натяжного» механизма для обнаружения нежелательного доступа в безопасную зону. Если человек / животное пересекает луч, сигнал может использоваться для срабатывания предохранителей или генерации предупреждения.
Что может обнаружить датчик сквозного луча?
Сквозные лучевые датчики способны обнаруживать непрозрачные материалы, такие как дерево, металл, пластик, рассеянное стекло, зеркала и другие твердые предметы.
Любой объект, который не пропускает свет, может быть обнаружен датчиком. Их также можно использовать для обнаружения жидкостей в таких областях, как определение уровня.
Преимущества и недостатки сквозного лучевого датчика
Датчики сквозного луча хорошо известны своим превосходным рабочим диапазоном. В отличие от многих других датчиков, они могут работать на расстоянии от нескольких дюймов до 300 метров друг от друга. Это связано с использованием одного луча для работы.
Это позволяет датчику использовать максимально возможный уровень оптической энергии, поскольку луч не ослабляется из-за отражения.
Эти датчики могут преодолевать такие условия, как Загрязнение линз, мутный окружающий воздух и небольшие перекосы.
Есть и недостатки в использовании сквозных лучевых датчиков. Поскольку есть два отдельных блока передатчика и приемника, процесс монтажа может быть немного сложным.
Для установки могут потребоваться два кронштейна и более длинные кабели для подачи питания на датчик и передачи сигналов от него.
Кроме того, датчик сквозного луча может быть не в состоянии точно обнаружить прозрачный объект, поскольку луч может просачиваться через объект и освещать приемник.
Проводка датчика сквозного луча
Датчики сквозного луча доступны во многих различных комбинациях проводки, таких как:
- DC NPN NO или NC
- DC PNP NO или NC
- DC NPN NO + NC
- 2-проводный AC, нормально разомкнутый или нормально замкнутый
- Релейный выход AC / DC
Датчики типа NO + NC таковы, что нормально открытый выход и нормально закрытый выходы дополняют друг друга. К ним можно подключить две отдельные нагрузки.
Стоит отметить, что типичный ток, с которым может работать фотоэлектрический датчик, составляет менее 400 мА для типа постоянного или переменного тока и менее 2 А для типа релейного выхода.
Следовательно, подключение датчика напрямую к нагрузке, такой как силовое реле или контактор, может повредить датчик при переключении.
Цена на датчик сквозного луча
Датчик пересечения луча может стоить от 30 до 150 долларов. Цена варьируется в зависимости от доступных функций, таких как,
- Настраиваемые режимы включения темного или светлого
- Диапазон и чувствительность
- Тип выхода
- Защита от проникновения (рейтинг IP)
Существуют некоторые фотоэлектрические датчики, которые можно настроить для работы в качестве датчика на пересечение луча, рассеянного или световозвращающего типа. Эти датчики обычно дороже, чем однофункциональные датчики.
Заключение
В этой статье мы рассмотрели конструкцию сквозных фотоэлектрических датчиков, их принцип работы и применение. Сквозные лучевые датчики имеют самый высокий диапазон чувствительности среди фотоэлектрических датчиков.
Они доступны в различных размерах и формах, чтобы соответствовать практически любому применению. Они могут быть идеальным вариантом для обнаружения непрозрачных объектов на значительном расстоянии.
