Giới thiệu
Cảm biến quang điện là loại cảm biến được sử dụng để phát hiện các đối tượng dựa trên nhiều đặc tính quang học. Cảm biến quang điện được làm bằng một phần tử phát ánh sáng và một phần tử thu.
Cảm biến có thể phát hiện sự gián đoạn đối với chùm ánh sáng phản xạ và quyết định xem có vật thể hay không.
Trong bài viết này, chúng ta sẽ nói về cảm biến phản xạ retro, thuộc họ cảm biến quang điện. Hãy xem cảm biến phản xạ ngược là gì, chúng được làm bằng gì và chúng ta có thể sử dụng chúng như thế nào để phát hiện các vật thể.
Cảm biến phản xạ ngược là gì?
Cảm biến phản xạ Retro là một loại cảm biến quang điện, sử dụng sự gián đoạn của chùm ánh sáng phản xạ để phát hiện các vật thể. Có hai loại cảm biến phản xạ ngược chính:
- Cảm biến phản xạ ngược tiêu chuẩn
- Cảm biến phản xạ ngược phân cực
Cả hai loại cảm biến đều có phần tử phát tia sáng và phần tử dò / thu được tích hợp trong cùng một vỏ. Chùm sáng phát ra bị phản xạ bởi một phản xạ trở lại cảm biến.
Khi một đối tượng được đặt giữa cảm biến và gương phản xạ, nó sẽ làm ngắt chùm tia. Sự vắng mặt của chùm sáng làm cho cảm biến thay đổi tín hiệu đầu ra của nó.
Nguyên lý làm việc của cảm biến phản xạ ngược
Như đã đề cập ở trên, cảm biến phản xạ có cả bộ phát và bộ thu được tích hợp trong cùng một vỏ. Một bộ phận phản xạ riêng biệt được đặt để phản xạ chùm tia trở lại cảm biến.
Khi một vật thể đi vào vùng giữa gương phản xạ và cảm biến, nó sẽ cản trở chùm sáng. Sự gián đoạn này làm cho chùm sáng khuếch tán và cảm biến phát hiện sự thay đổi. Sau đó, nó làm cho đầu ra thay đổi.
Nhìn chung, một cảm biến quang điện có một số khối mạch bên trong:
- Bộ điều chế và Bộ khuếch đại
- Bộ phát và bộ thu với bộ phận Mục tiêu / Bộ phản xạ
- Bộ khuếch đại và giải điều chế máy dò
- Đầu ra
Giai đoạn Bộ điều biến và Khuếch đại
Trong giai đoạn này, mạch điều chế tạo ra một tín hiệu xung. Đây thường là một sóng vuông bật và tắt nhanh chóng.
Bộ khuếch đại khuếch đại tín hiệu này và tạo ra dòng điện đủ để điều khiển đèn LED phát. Lý do sử dụng chùm sáng xung là để giảm nhiễu bên ngoài do các nguồn sáng khác gây ra.
Nhưng có những cảm biến sử dụng ánh sáng không điều chế. Cảm biến với chùm ánh sáng không điều chế có phạm vi xa hơn, nhưng dễ bị ánh sáng kết hợp và nhiễu ánh sáng bên ngoài.
Bộ phát và bộ thu với bộ phận Mục tiêu / Bộ phản xạ
Hầu như tất cả các cảm biến quang điện đều sử dụng đèn LED làm bộ phát / phát do tốc độ và mức tiêu thụ điện năng thấp. Máy dò bao gồm một bộ tách sóng / cảm biến quang.
Cả máy phát và máy thu đều có thấu kính để lọc và định hướng chùm sáng. Các xung ánh sáng truyền qua được phản xạ bởi bộ phản xạ ngược và được lấy bởi điốt quang.
Phản chiếu thông thường so với Phản xạ ngược
Một vật phản xạ tiêu chuẩn như thủy tinh phản xạ ánh sáng với góc bằng góc tới của chùm sáng. Bất cứ khi nào gương phản xạ bị nghiêng dù chỉ một chút, chùm ánh sáng phản xạ có thể được hướng đến nơi khác ngoài cảm biến.
Các tấm phản xạ phản xạ sử dụng các hình khối góc, được làm từ 3 bề mặt phản xạ riêng lẻ. Chúng vuông góc (90 độ) với nhau. Chúng có thể hướng ánh sáng phản xạ trở lại chùm ánh sáng phát ra ngay cả khi gương phản xạ được đặt ở một góc. Đây được gọi là 'phản xạ ngược'.
Với việc sử dụng bộ phản xạ ngược, nó có thể bị lệch hoặc nghiêng tới 10-30 độ và cảm biến vẫn có thể phát hiện chùm tia phản xạ.
Bộ khuếch đại và giải điều chế máy dò
Giai đoạn này khuếch đại tín hiệu từ bộ tách sóng quang và giải điều chế tín hiệu nhận được. Nó xuất tín hiệu điều khiển đến tầng đầu ra để chuyển đầu ra CAO / THẤP.
Giai đoạn đầu ra
Giai đoạn đầu ra bao gồm phần tử điều khiển cuối cùng để chuyển đổi đầu ra. Đây có thể là mạch dựa trên bóng bán dẫn cho cảm biến loại NPN / PNP hoặc đầu ra rơle. Thông thường, giai đoạn này cũng bao gồm bảo vệ bổ sung như bảo vệ ngắn mạch và điốt bảo vệ phân cực ngược.
Loại cảm biến quang điện này sử dụng nguyên tắc hồi tưởng trong cơ chế cảm nhận của chúng. Một bộ phản xạ có thể phản xạ một chùm ánh sáng trở lại nguồn của nó, không phụ thuộc vào góc của bộ phản xạ.
Điều này giúp hiệu chỉnh / căn chỉnh cảm biến vì cảm biến không cần phải hoàn toàn vuông góc với gương phản xạ.
Cảm biến phản xạ ngược thông thường và cảm biến phản xạ ngược phân cực
Cảm biến phản xạ phản xạ thông thường có thể phát hiện hầu hết tất cả các đối tượng. Nhưng họ gặp khó khăn khi phát hiện những đồ vật sáng bóng như bề mặt được đánh bóng hoặc gương. Một cảm biến phản xạ ngược tiêu chuẩn không thể phát hiện những vật thể như vậy vì chúng có thể bị vật thể sáng bóng 'đánh lừa' bằng cách phản xạ chùm tia phát ra trở lại cảm biến.
Một cảm biến phản xạ ngược phân cực hy vọng chùm ánh sáng được phản xạ phân cực 90 độ. Nếu chùm tia phản xạ bị phân cực 90 độ, cảm biến biết rằng không có vật thể nào.
Nhưng khi một đối tượng phản xạ đi vào giữa cảm biến và gương phản xạ, chùm tia phản xạ không bị phân cực và do đó cảm biến có thể phát hiện ra đối tượng. Đối tượng duy nhất có thể làm gián đoạn chức năng của các cảm biến này là các bộ phản xạ ngược.
Cảm biến phản xạ ngược so với cảm biến phản xạ khuếch tán
Sự khác biệt chính giữa hai loại này là phương pháp phản xạ. Cảm biến phản xạ khuếch tán mong đợi ánh sáng được phản xạ bởi đối tượng trong khi cảm biến phản xạ ngược mong đợi chùm ánh sáng bị gián đoạn bởi đối tượng để phát hiện ra nó.
Cảm biến phản xạ ngược cũng cần một bộ phản xạ ngược chuyên dụng để hoạt động.
Cảm biến phản xạ khuếch tán không cần gương phản xạ vì đối tượng được phát hiện hoạt động như chính vật thể phản xạ.
Điều này giúp cho các cảm biến phản xạ khuếch tán được lắp dễ dàng hơn. Tuy nhiên, vì việc phát hiện dựa trên ánh sáng phản xạ của đối tượng, các điều kiện vật lý như màu sắc và kết cấu của đối tượng ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất cảm biến.
Cảm biến phản xạ ngược ít bị ảnh hưởng bởi các điều kiện như màu sắc và góc của đối tượng được cảm nhận. Chúng có thể được sử dụng trong các ứng dụng như phát hiện các vật thể trong suốt như thủy tinh. Tuy nhiên, các cảm biến phản xạ ngược có vùng nguy hiểm ở khoảng cách cực kỳ gần.
Cả hai cảm biến đều có khoảng cách phát hiện từ vài cm đến vài mét, có hệ thống dây điện đơn giản và tương đối dễ lắp hơn.
Ứng dụng cảm biến phản xạ ngược
Cảm biến phản xạ ngược tìm thấy các ứng dụng của chúng trong nhiều ngành như ô tô, xử lý vật liệu, kỹ thuật máy, thực phẩm và đồ uống và hệ thống kiểm soát truy cập.
Các cảm biến này được sử dụng trong các dây chuyền lắp ráp để cung cấp khả năng định vị chính xác cho các cánh tay robot nắm lấy chúng. Phiên bản phân cực của cảm biến phản xạ phản xạ làm cho cảm biến miễn nhiễm với các lớp hoàn thiện bóng ở các bộ phận như thân xe.
Trong các ứng dụng như cần cẩu xếp chồng trong nhà kho, cảm biến quang điện như cảm biến phản xạ ngược được kết hợp với các cải tiến khác như bộ ghép dữ liệu quang học. Điều này cho phép các cần cẩu xếp chồng lên nhau để định vị / lấy hàng một cách chính xác và đọc nội dung trên mã vạch một cách không dây.
Thang máy cũng sử dụng cảm biến phản xạ ngược để phát hiện vị trí của cửa ra vào và bản thân thang máy để đảm bảo độ tin cậy và hiệu suất tối đa.
Thiết lập cảm biến phản xạ Retro
Cảm biến phản xạ retro có sẵn trong hai loại: bật tối (NC) và bật sáng (KHÔNG). Loại bật sáng tối sẽ bật đầu ra khi có vật thể được đặt giữa cảm biến và gương phản xạ. Loại bật sáng bật đầu ra khi không có đối tượng.
Điều này dễ ghi nhớ hơn là Thường đóng (NC) hoặc Thường mở (NO). Một số cảm biến có cả hai cấu hình trong khi các cảm biến khác có thể có công tắc bộ chọn để chọn chế độ hoạt động
Dưới đây là các sơ đồ đi dây điển hình cho các loại cảm biến phản xạ ngược khác nhau.
Có hai đèn LED trên cảm biến quang điện. MỘT đèn LED xanh để chỉ quyền lực, Và một LED cam / đỏ Để chỉ ra sự phát hiện. Để hiệu chỉnh một cảm biến phản phản xạ, có hai tùy chọn: nút dạy trong hoặc một chiết áp.
Để hiệu chỉnh cảm biến với chiết áp, hãy thiết lập cảm biến với gương phản xạ của nó và xoay chiết áp cho đến khi cả hai đèn LED đều tắt. Điều chỉnh chiết áp cho đến khi đèn LED xanh ở trên khi không có đối tượng, và cả hai Đèn LED sáng lên khi có đối tượng.
Câu hỏi thường gặp về Cảm biến phản xạ ngược
Q: Cảm biến phản xạ ngược tiêu chuẩn của tôi cho phép tôi đọc sai khi phát hiện mục tiêu là kim loại sáng bóng. Làm thế nào tôi có thể sửa lỗi này?
A: Đây là một vấn đề phổ biến với các cảm biến phản xạ phản xạ tiêu chuẩn. Chọn một phản xạ ngược phân cực cảm biến với một phản xạ retro góc khối lập phương sẽ loại bỏ vấn đề này.
Q: Tôi đang tìm kiếm một cảm biến phản xạ phản xạ có khả năng phát hiện một chai thủy tinh trong suốt trên băng tải cho một ứng dụng đếm. Lựa chọn tốt nhất sẽ là gì?
một: một cảm biến phản xạ ngược phân cực với khả năng phát hiện đối tượng rõ ràng sẽ hoạt động tốt nhất cho các ứng dụng như vậy. Các cảm biến này cũng sẽ không có vùng chết, đây sẽ là lợi thế trong hầu hết các trường hợp.
Q: Loại chóa phản xạ tốt nhất để sử dụng với cảm biến phản xạ phản xạ là gì?
A: Bộ phản xạ phản xạ hình khối góc tương thích với tất cả các loại cảm biến phản xạ ngược trong hầu hết các trường hợp. Tuy nhiên, cảm biến phản xạ ngược phân cực phải sử dụng gương phản xạ kiểu hình khối góc để đảm bảo hiệu suất cao nhất của chúng.
Q: Có bất kỳ tùy chọn phản xạ nào cho nhiệt độ khắc nghiệt không?
Đáp: Có chóa đèn chịu được nhiệt độ cao từ 120 đến 500 độ C. Để sử dụng ở nhiệt độ cực thấp, có những tấm phản xạ được trang bị bộ phận làm nóng tích hợp để ngăn sương mù / băng tích tụ.
Cảm biến phản xạ ngược có cần phản xạ không?
Câu trả lời đơn giản sẽ là Vâng. Tuy nhiên, điều này phụ thuộc vào ứng dụng của cảm biến. Về mặt kỹ thuật, một cảm biến phản xạ ngược có thể được sử dụng thay cho cảm biến phản xạ khuếch tán nếu đối tượng được phát hiện là vật phản xạ ngược hoặc tương tự.
Cấu hình bật sáng và / hoặc bật tối có thể định cấu hình của cảm biến giúp cho việc tiếp cận này trở nên dễ dàng hơn.
Tuy nhiên, để đảm bảo độ chính xác cao nhất, việc sử dụng gương phản xạ là rất quan trọng. Mặt khác, cảm biến phân cực hoàn toàn không hoạt động nếu không có gương phản xạ ngược phân cực.
Kết luận
Trong bài viết này, chúng tôi đã thảo luận về các cảm biến phản xạ ngược và hoạt động nguyên lý của chúng, cùng với các ứng dụng của chúng. Cảm biến quang học nói chung là một lựa chọn tốt để phát hiện các đối tượng mà không cần tiếp xúc, và có phạm vi cảm biến cao hơn các loại cảm biến khác.
Chọn loại cảm biến quang điện thích hợp cho ứng dụng của bạn sẽ làm tăng đáng kể độ chính xác của cảm biến và sẽ cung cấp đầu ra rõ ràng với mức kích hoạt sai tối thiểu.
