Princip delovanja optičnih senzorjev MD

    SVETLOBNA ZAPORA

Svetlobna zapora je sestavljena iz dveh prostorsko ločenih elektronskih naprav: oddajnika in sprejemnika. S to konstrukcijo dosegamo največje razdalje delovanja (do 60 m). Svetlobne zapore se pri krajših razdaljah, in zaradi tega nastajajoče svetlobne rezerve, uporabljajo predvsem pri težjih delovnih pogojih, kot so vlaga, prah …

Svetlobne zapore odlikuje velika stikalna točnost. Aktivni optični žarek je definiran s premerom svetlobnih okencev na oddajniku in sprejemniku.

Okenca lahko po potrebi z zaslonkami še zmanjšamo. Zaradi velike točnosti svetlobne zapore uporabljamo predvsem za naloge pozicioniranja. Za kotnea zaznavanja lahko uporabimo kotno izvedbo optike pri M18 ali kotne leče (namestimo na ravno izvedbo svetlobne zapore).

Svetloba oddajnika tvori svetlobni stožec, sprejemnik pa tvori sprejemni stožec. Ko oddajnik in sprejemnik poravnamo, se morata oddajni in sprejemni stožec prekrivati. V tem primeru bo svetlobna zapora delovala brezhibno.

Svetlobna zapora zazna vse predmete, ki prekinejo svetlobni žarek. Pri prozornih objektih nastopijo omejitve, ker prepuščajo svetlobo. V teh primerih si pomagamo z zamnjševanjem oddane svetlobe na oddajniku, ali pa z zmanjševanjem občutljivosti sprejemnika.

Primer:

DM serija M12 oddajnik sprejemnik  FA serije M18 oddajnik sprejemnik  Q50 kvader oddajnik sprejemnik

    ZRCALNA ZAPORA

Pri zrcalni zapori sta oddajnik in sprejemnik svetlobe vgrajena v istem ohišju. Svetloba oddajnika se mora na prizmatičnem (tripel) reflektorju ali odbojni foliji odbiti nazaj v sprejemnik. Razdalja delovanja je oddaljenost med zrcalno zaporo in reflektorjem. Razdaljo delovanja določa tudi velikost reflektorja oziroma refleksne folije. Z zrcalno zaporo dosegamo manjše razdalje (največ do 22m) delovanja kot pri svetlobnih zaporah. Imajo pa prednost pri montaži saj je potrebno priklop in instalacijo napraviti samo za eno napravo.

Optika oddajnika in sprejemnika sta v določeni medsebojni oddaljenosti. Zato prihaja med zrcalno zaporo in reflektorjem do najmanjše razdalje, pri kateri se svetloba oddajnika ne more več prehajati v sprejemnik. Od te točke pa do zrcalne zapore je slepo področje.

Nastavitev zrcalne zapore in reflektorje je preprosto. Kotna toleranca reflektorja proti optični osi je lahko +/-15°.

Zrcalne zapore zaznavajo vse predmete. Izjeme so predmeti, ki zrcalijo svetlobo. Ta problem se rešuje s pomočjo posebnih zrcalnih zapor, ki imajo vgrajen polarizacijski filter.

Primer: FAR serije

    ZRCALNA ZAPORA S POLARIZACIJSKIM FILTROM

Za zaznavanje predmetov, ki zrcalijo (steklenice, ALU pločevino, PET plastenke, plastiko...) moramo uporabiti zrcalno zaporo s polarizacijskim filtrom. Svetlobo, ki jo oddaja oddajnik, polarizacijski filter oddajnika “filtrira“ svetlobo in prepust samo valovanje v horizontalni smeri. Polarizirana svetloba  spremeni  ravnino na tripel reflektorju za kot 90° . (iz horizontalne v vertikalno ravnino)

Odbita in vertikalno orientirana svetloba preide skozi vertikalno postavljan filter sprejemnika in tako orientirano svetlobo sprejemnik zazna. V primeru, da pade horizontalno polarizirana svetloba na predmet, ki zrcali, se sicer svetloba od predmeta odbije, toda z isto to je horizontalno nihajno ravnino. Ta pa ne more skozi svetlobni filter sprejemnika in sprejemnik izgubi svetlobo ter zazna predmet.

Za prozorne predmete, ki prepuščajo svetlobo (PET plastenke, steklenice...) se uporabi posebna zrcalna zapora s polarizacijskim filtrom.

Primer: FARN serija  Q50 serija PNP  Q50 AC izvedba QMRN serija

    ZRCALNA ZAPORA Z AUTOKOLIMACIJSKIM PRINCIPOM

Zrcalne zapore imajo, zaradi določene oddaljenosti med oddajnikom in sprejemnikom, v bližini senzorja slepo področje. Pri praktičnih primerih, ko se razdalja med zrcalno zaporo in feflektorjem spreminja, je slepo področje za reflektor nezaželjeno. Odprava te pomankljivosti omogoča autokolimacijski princip.

Svetlobo iz oddajnika usmerimo na reflektor skozi polpropustno zrcalo. Odbita svetloba od reflektorja pade tudi na isto polpropustno zrcali in svetlobo pošlje na sprejemnik. S takšno konstrukcijo dosežemo, da sta svetlobni stožec oddajnika in sprejemnika enaka in skladna. Zato zrcalne zapore, ki delujejo na autokolimacijskem principu, nimajo slepega področja. Razdalje delovanja pa so pri teh zrcalnih zaporah občutno manjše.

    SVETLOBNO TIPALO

Pri svetlobnem tipalu sta oddajnik in sprejemnik svetlobe vgrajena v isto ohišje. Svetloba se pri svetlobnem tipalu odbija od predmeta nazaj v sprejemnik svetlobnega tipala. V kolikor predmeta pred tipalom ni, sprejemnik ne dobi svetlobe, v primeru prisotnosti predmeta, se svetloba od predmeta odbije v sprejemnik in  senzor zazna predmet. Tipalna razdalja je geometrijska razdalja med svetlobnim tipalom in predmetom. Močno je odvisna od sposobnosti odbijanja svetlobe od predmeta. Za brezhibno delovanje je zato potrebno moč svetlobe z vijakom občutljivosti nastaviti. Montaža svetlobnega tipala je enostavna in cenovno ugodna.

Primer: FAI serija 0,4m   FAI serija 1m   QM serija 0,4m 1m  Q50 serija PNP Q50 serija RELE izhod

    SVETLOBNO TIPALO Z IZLOČITVIJO OZADJA

Svetlobna tipala, ki so neobčutljiva za ozadje, delujejo na osnovi triangulacije. S tem principom  dosežemo zelo natančno nastavljeno področje delovanja v območju svetlobnega stožca oddajnika. Zaradi velike stikalne točnosti se sme predmet, ki ga naj svetlobno tipalo zaznava, gibati le v nastavljenem področju delovanja tipala. Montaža tipala z izločenim ozadjem je popolnoma enaka kot pri tipalih in zrcalnih zaporah. Uporaba teh tipal je povsod tam, kjer bi lahko ozadje motilo delovanje osnovnega tipala.

Primer: FARN serija  Q50 serija (MODEL Q50IS/B0-0E)

    SVETLOBNO TIPALO Z IZLOČITVIJO OSPREDJA /OZADJA

Posebna izvedba svetlobnih tipal, ki zaznavajo predmete na nastavljeni razdalji pred predmetom in za predmetom. S programiranjem senzorja določimo obe območji, ki jih senzor zaznava. Praktični primer uporabe: za zaznavanje predmetov na tekočem traku.

    LASERSKI SVETLOBNI SENZORJI

Za potrebe po zelo finem zaznavanju predmetov se uporabljajo optični senzorji s lasersko svetlobo oddajnika. Izvedbe: optično tipalo, zrcalna zapora, svetlobna zapora.

Primer: FAL serija tipalo zrcalna zapora  

    LASERSKO SVETLOBNO TIPALO

Za aplikacije zaznavanja predmetov majhnih dimenzij (žica, vijaki, konica, predmeti na težko dostopnih mestih, zaznavanje predmetov skozi režo...)

Primer: FAL serija tipalo

    LASERSKA ZRCALNA ZAPORA

Za zaznavanje majhnih predmetov preko odbojnega stekla. Zelo primerna za delovanje na daljših razdaljah in za hitre preklope. Prednost pri montaži: ni potrebno napeljevati na drugo stran električni instalacije zaradi odbojnega stekla.

Primer: FALN serije

    LASERSKA SVETLOBNA ZAPORA

Za zaznavanje majhnih predmetov preko laserskega žarka v izvedbi oddajnik/sprejemnik. Zelo primerna za delovanje na daljših razdaljah brez vplivov drugiv dejavnikov (prah, megla...).

Primer: FALN serije

 APLIKACIJSKI OPTIČNI SENZORJI 

Aplikacijski oz. namenski senzorji se uporabljajo za točno določeno aplikacijo v industrijskem procesu. Delimo jih na:

- aparat svetlobnega vodnika (zaznavanje predmetov preko optičnega vodnika) SSF FX serija

- viličaste (zaznavanje predmetov, vrtenja zobnika)

- viličaste za nalepke (za pakirne in etikirne naprave)

- kontrastni senzorji (za potrebe tiskarske in pakirne industrije)

- luminescenčni senzorji (za zaznavanje predmetov, ki imajo UV občutljiv barvni zapis: lesna, keramična, pakirna industrija).

- merilniki razdalje (za merjenje razdalj s pomočjo, rdeče, laserske svetlobe, ultrazvoka)

    APARAT SVETLOBNEGA VODNIKA

Za zaznavanje majhnih predmetov na težko dostopnih mestih in kjer je temperatura v aplikaciji povečana (vpliv temperature na delovanje običajnih senzorjev). Funkcija kot tipalo (odboj svetlobe od predmeta), kot zrcalna zapora (predmet prekine žarek med svetlobnim vodnikom in odbojnim steklom) in kot svetlobna zapora (predmet prekine žarek med oddajnikom in sprejemnikom).

Dodatni pribor (povečevalne leče, kotne leče, zaščitni kovinski plašč pred mehanskimi poškodbami...) nam pomaga za reševanje bolj posebnih aplikacij s svetlobnimi vodniki.

Primer: SSF serija   FX serija

    VILIČASTI OPTIČNI SENZORJI

Svetlobna zapora vgrajena v kovinsko ali plastično ohišje nudi natančno zaznavanje (majhnih predmetov na tekočem traku in štetje impulzov zobnikov). Posebne izvedbe so primerne za zaznavanje nalepk na pakirnih in etikirnih strojih).

Primer: Za detekcijo nalepk  Viličasti senzor

    KONTRASTNI SENZORJI

Posebni optični senzorji za zaznavanje oznak v tiskarski in pakirni industriji. Senzor oddaja belo svetlobo ob spremembi kontrasta - temna/barvna oznaka senzor vklopi izhod. Osnovna izvedba kontrastnih senzorjev omogoča enostavno nastavitev za preproste aplikacije. Za reševanje zahtevnih aplikacij so na izbiro zmogljivi kontrastni senzorji (z digitalnim in analognim izhodom).

Primer: LTB serija

    LUMINESCENČNI SENZORJI

Za potrebe pakirne, lesne, keramične, papirne, farmacevske, kozmetične industrije se uporabljajo luminescenčni senzorji, ki oddajajo ultravijolično svetlobo. Predmeti, ki so označeni z oznakami, ki reagirajo na ultravijolično svetlobo so prepoznani preko te vrste senzorjev. Osnovna izvedba luminescenčnih senzorjev omogoča enostavno nastavitev za preproste aplikacije. Za reševanje zahtevnih aplikacij so na izbiro zmogljivi luminescenčni senzorji (z digitalnim in analognim izhodom).

    ULTRAZVOČNI SENZORJI IN MERILNIKI RAZDALJ

Za potrebe tipanja sipkih meterialov, tekočin, raznobarvnih izdelkov in merjenje razdalj v skladiščih, tekočih trakovih, nivoja v silosih, bazenih... se uporabljajo ultrazvočni senzorji in merilniki razdalj. Delujejo s pomočjo ultrazvoka z ustrezno temperaturno kompenzacijo. Izhodi so stikalni (ultrazvočna stikala NO/NC) ali analogni: ultrazvočni senzorji z izhodom 0-10V oz. 4-20 mA. Z različnimi načini delovanja (PNP/NPN preklop, nastavljiva histereza npr. za vklop črpalke in retrorefleks posebnih modelov omogoča rešitve v procesih avtomatizacije.

Primer: UK1 serija do 2,2m   UK6 serija do 1,2m  UT30 do 8m

    REFLEKTORJI - ODBOJNA STEKLA

Za učinkovito zaznavanje predmetov preko zrcalnih zapor (brez) z polarizacijaskim filtrom se uporabljajo tripel odbojna stekla. Poznamo veliko izvedb: za normalna okolja, kemijsko agresivna okolja (odbojna stekla odporna na kisline, luge, čistila), za povišane temperature do 500°C, za vgradnjo v vakumske komore (odpornost na pritisk/vakum), za laserske zrcalne zapore (fina struktura prizm) in odbojna stekla z protimeglitvenim sistemom (uporaba v okoljih, kjer se spreminja temperatura).

Primer: Odsevna stekla

    OPTIČNI VODNIKI - SVETLOBNA VLAKNA

Uporabljajo se povsod kjer bi povišana temperatura vplivala na delovanje običajnega optične senzorja. Primerni so v aplikacijah, kjer ni prostora za vgradnjo običajnih optičnih senzorjev. Z njimi zaznavamo majhne premete kot so vijaki, žice, pini, kovice... Poznamo dve izvedbi optičnih vodnikov. Prva izvedba deluje kot tipalo (odboj svetlobe od predmeta), druga izvedba kot svetlobna zapora (prekinitev žarka med oddajnim in sprejmnim vodnikom). Pritrditev optičnega vodnika se izvrši preko pritrditvene glave z navojem. 

Primer:  Tehnični podatki serije plastični stekleni  trgovina >>Svetlobni vodniki

    NOSILCI SENZORJEV

Za kvalitetno namestitev vseh vrst optičnih senzorjev uporabljamo različne pritrditvene nosilce. Vsaka serija optični senzorjev ima že predpisan nosilec, tako da ja namestitev res enostavna preko vijakov. Z nosilci optični senzor zaščitimo pred mehanskimi poškodbami, premikanjem in s tem izgubo optičnega snopa, lažje nastavljanje pri natančnih aplikacijah z laserskimi senzorji (gibljivi nosilec). Velikosti nosilcev za senzorje: M8, M12, M18, M30 in kvader izvedbe.

Primer: Nosilci

Za več informacij o delovanju optičnih senzorjev in pribora za priklop in montažo nas kontaktirajte.  peter.meh@fbselektronik.com