Thông qua cảm biến chùm, cũng là loại cảm biến quang điện đơn giản nhất. Chúng còn được gọi là 'cảm biến đối nghịch' do sự sắp xếp của chúng. Cảm biến bao gồm một thiết bị phát và một thiết bị thu, được bao bọc trong các vỏ riêng biệt.
Trong bài viết này, chúng ta hãy thảo luận về những thông qua cảm biến chùm tia, cách chúng được tạo ra và ứng dụng của chúng.
Cảm biến quang điện qua chùm tia là gì?
Cảm biến quang điện xuyên chùm là một cảm biến kích hoạt công tắc điện / xuất tín hiệu khi phát hiện ra chùm ánh sáng. Chúng bao gồm hai đơn vị riêng biệt, truyền và nhận.
Bộ phận phát phát ra một chùm ánh sáng nhằm vào bộ phận thu. Khi một vật thể cản trở chùm sáng, bộ thu phát hiện sự vắng mặt của chùm tia và kích hoạt đầu ra.
Thông qua cảm biến chùm tia tìm thấy các ứng dụng trong các ứng dụng như đếm các vật phẩm di chuyển xuống một đường băng tải.
Thông qua nguyên lý làm việc của cảm biến tia
Thông qua cảm biến chùm hoạt động một cách rất đơn giản. Họ sử dụng truyền tuyến tính tính chất của ánh sáng. Tính chất này mô tả rằng các sóng điện từ như ánh sáng có xu hướng truyền trên một đường thẳng trong một đồng nhất Trung bình.
Có hai thành phần chính trong thiết lập cảm biến quang học xuyên chùm:
- Bộ phát
- Bộ thu
Bộ phát
Bộ phận phát bao gồm một nguồn sáng, thường là một đèn LED phát ra ánh sáng trong quang phổ khả kiến. Bộ phận này cũng chứa một thiết lập thấu kính để lấy nét và định hướng chùm tia. Bằng mắt thường, nó sẽ giống như một chùm tia laze.
Hầu hết các máy phát chỉ có dây nguồn. Chúng có thể được bật / tắt bằng cách cung cấp hoặc loại bỏ nguồn điện. Một số cảm biến có thể có nhiều hơn hai dây, các dây bổ sung được sử dụng để điều khiển chùm tia.
Một số máy phát có thể phát ra chùm xung có tần số 500Hz.
Các hệ thống này có khả năng chống lại các nhiễu bên ngoài tốt hơn vì máy thu chỉ hoạt động với chùm xung.
Bộ thu
Bộ phận thu giám sát chùm tia do bộ phát phát ra. Tương tự như các loại cảm biến quang học khác, cảm biến xuyên tia có một vài giai đoạn quan trọng trong mạch của nó.
Hình dưới đây cho thấy sơ đồ khối chức năng của cảm biến và máy phát quang điện chùm qua.
- Điều chỉnh điện áp
- Bộ điều chỉnh điện áp cung cấp nguồn điện sạch cho mạch điện bên trong của cảm biến.
- Điốt quang và hệ thống thấu kính (bộ thu)
- Hệ thống thấu kính nhận chùm tia và áp dụng tính năng lọc quang học và hướng nó vào điốt quang. Điốt quang dẫn dòng điện khi chùm tia được hội tụ vào mặt cảm biến của nó. Tín hiệu này được khuếch đại bởi một op-amp. Độ lợi có thể điều chỉnh bằng cách sử dụng một chiết áp có sẵn trên vỏ cảm biến.
- Giai đoạn điều hòa tín hiệu
- Tín hiệu khuếch đại được lọc và khớp với tần số nhận. Điều này cho phép cảm biến theo dõi cụ thể chùm tia của máy phát và không bị gián đoạn bởi nguồn sáng bên ngoài. Bất kỳ chùm ánh sáng nào không đáp ứng tiêu chí tần số hoạt động của hệ thống sẽ được lọc ra ở giai đoạn này.
- Tín hiệu điều kiện sau đó được chuyển qua một mạch kích hoạt schmitt cung cấp tín hiệu điều khiển sạch đến giai đoạn đầu ra để bật / tắt đầu ra.
- Giai đoạn đầu ra
- Giai đoạn đầu ra bao gồm các thiết bị điện tử để điều khiển đầu ra. Tùy thuộc vào tín hiệu từ giai đoạn lọc và điều hòa tín hiệu, giai đoạn này chuyển đổi đầu ra / tắt.
- Có nhiều loại tùy chọn đầu ra khác nhau có sẵn như đầu ra bóng bán dẫn PNP, NPN và đầu ra rơ le Thường mở / Thường đóng. Hầu hết các cảm biến hiện có trên thị trường đều có tùy chọn NO / NC.
Ngoài các khối chính của mạch đã thảo luận ở trên, cảm biến công nghiệp có các thành phần bổ sung để đảm bảo độ tin cậy của cảm biến.
Điều này bao gồm điốt bảo vệ phân cực ngược, bảo vệ quá áp / tăng áp và đèn LED chỉ báo để chỉ ra trạng thái hiện tại của cảm biến.
Thông qua ứng dụng cảm biến tia
Cảm biến quang điện có nhiều ứng dụng trong môi trường công nghiệp. Dưới đây là một số nơi sử dụng cảm biến quang điện chùm qua.
- Phát hiện và đếm vật thể trong dây chuyền sản xuất hoặc băng tải
- Chủ yếu được tìm thấy trong ngành công nghiệp chế biến thực phẩm và dược phẩm, các cảm biến này được sử dụng để phát hiện sự có mặt hoặc vắng mặt của các đối tượng trong tất cả các giai đoạn chế biến. Ví dụ, một giai đoạn đóng gói có thể sử dụng các cảm biến này để đếm chính xác một số lượng xác định các đối tượng được đóng gói.
- Hệ thống an ninh
- Thông qua cảm biến chùm tia có thể được sử dụng như một cơ chế 'dây ba chân' để phát hiện truy cập không mong muốn vào một khu vực an toàn. Nếu một người / động vật băng qua tia, tín hiệu có thể được sử dụng để kích hoạt khóa an toàn hoặc tạo ra cảnh báo.
Cảm biến xuyên tia có thể phát hiện điều gì?
Thông qua cảm biến chùm tia có thể phát hiện các vật liệu bị mờ đục như gỗ, kim loại, nhựa, thủy tinh khuếch tán, gương và các vật thể rắn khác.
Bất kỳ vật thể nào không cho phép ánh sáng đi qua đều có thể được cảm biến phát hiện. Chúng cũng có thể được sử dụng để phát hiện chất lỏng cho các ứng dụng như cảm biến mức.
Thông qua cảm biến chùm Ưu điểm và Nhược điểm
Cảm biến chùm tia nổi tiếng với phạm vi hoạt động vượt trội. Không giống như nhiều cảm biến khác, chúng có thể hoạt động cách xa nhau từ vài inch đến 300 mét. Đó là do sử dụng xà đơn để hoạt động.
Điều này cho phép cảm biến sử dụng mức năng lượng quang học cao nhất có thể vì chùm tia không bị phản xạ làm suy yếu.
Các cảm biến này có thể khắc phục các tình trạng như ống kính bị nhiễm bẩn, không khí xung quanh mờ ảo và các sai lệch nhỏ.
Có một số nhược điểm trong việc sử dụng cảm biến chùm tia. Vì có hai thiết bị phát và thu riêng biệt, quá trình lắp đặt có thể gặp một chút khó khăn.
Nó có thể yêu cầu hai giá đỡ để lắp và cáp dài hơn để cấp nguồn và truyền tín hiệu từ cảm biến.
Ngoài ra, cảm biến xuyên tia có thể không phát hiện được chính xác một đối tượng trong suốt vì chùm tia có thể bị rò rỉ qua đối tượng và chiếu sáng bộ thu.
Thông qua dây cảm biến tia
Cảm biến chùm tia có sẵn trong nhiều kết hợp dây khác nhau như:
- DC NPN NO hoặc NC
- DC PNP NO hoặc NC
- DC NPN NO + NC
- AC 2 dây NO hoặc NC
- Ngõ ra relay AC / DC
Cảm biến loại NO + NC sao cho đầu ra thường mở và đầu ra thường đóng bổ sung cho nhau. Hai tải riêng biệt có thể được kết nối với chúng.
Điều đáng nói là dòng điện điển hình mà cảm biến quang điện có thể xử lý là nhỏ hơn 400mA đối với loại DC hoặc AC và nhỏ hơn 2A đối với loại đầu ra rơle.
Do đó, việc kết nối trực tiếp cảm biến với tải như rơ le nguồn hoặc công tắc tơ có thể làm hỏng cảm biến khi chuyển mạch.
Thông qua giá cảm biến tia
Một cảm biến xuyên tia có thể có giá từ $ 30 đến $ 150. Giá thay đổi do các tính năng có sẵn như,
- Các chế độ bật sáng hoặc tối có thể cấu hình
- Phạm vi và độ nhạy
- Loại đầu ra
- Bảo vệ chống xâm nhập (xếp hạng IP)
Có một số cảm biến quang điện có thể cấu hình để hoạt động như cảm biến tia xuyên qua, khuếch tán hoặc cảm biến kiểu phản xạ cổ điển. Các cảm biến này thường đắt hơn các cảm biến đơn chức năng.
Kết luận
Trong bài viết này, chúng ta đã xem xét cấu tạo của cảm biến quang điện chùm qua, nguyên lý hoạt động và ứng dụng của chúng. Cảm biến thông qua chùm có phạm vi cảm biến cao nhất trong số các cảm biến quang điện.
Chúng có nhiều kích cỡ và hình dạng khác nhau để phù hợp với hầu hết mọi ứng dụng. Chúng có thể là một lý tưởng để phát hiện các vật thể mờ đục từ một khoảng cách đáng kể.
