Magyar
A modern ipari automatizálás elképzelhetetlen optikai érzékelők nélkül. Megbízható objektumérzékelésüknek köszönhetően kulcsfontosságú szerepet játszanak a vezérlésekben, gyártás optimalizálásban és a minőségellenőrzés területén. De vajon, hogyan működnek ezek a technológiai szenzorok és mi teszi lehetővé a sokoldalú felhasználásukat? Ez a blogposzt részletesen bemutatja az optikai érzékelők alapvető működési elveit és a különböző típusok jellemzőit.
Adó-vevős fénysorompó
Az egymással szemben elhelyezett, különálló adó és vevő közé kerülő céltárgyak érzékelésére alkalmas, melyek megszakítják az adóból a vevőbe tartó fénynyalábot.
Egyutas megnevezése is előfordul ennek a működési módnak, mert a fény, a többi működési módtól eltérően, csak teszi meg az utat, az adóból visszatükrözés nélkül, közvetlenül a vevőbe jut. Ezért az adó-vevős fénysorompókkal érhető el a legnagyobb távolság illetve teljesítménytartalék.
Az egyutas fénysorompók különösen ajánlottak nehéz környezeti körülmények, például erős szennyeződés esetén.
A telepítésük és üzembe helyezésük a legnehezebb, mert a vevőhöz és az adóhoz is kábelt kell vezetni, továbbá ügyelni kell az optikai tengelyük egymáshoz illesztésére.
Tükörreflexiós
Az adó és a vevő egy közös tokozásban van, velük szemben helyezkedik el egy fényvisszaverő felület, jellemzően prizma, amit az adóból kibocsátott fényt visszaveri a vevőre. Az érzékelő és a prizma közé kerülő céltárgy érzékelhető, amikor az megszakítja a fénynyalábot.
Nagy távolság átfogására képesek, így számottevő teljesítménytartalékkal, megbízhatóan működtethetők, a beállításuk pedig egyszerű, elég az érzékelővel a prizmára célozni. Ezért a tükörreflexiós a legelterjedtebb optikai érzékelő.
Döntő többségük polárszűrős kivitelben áll rendelkezésre, amivel elkerülhető, hogy fényes tárgyak, a prizmához hasonlóan visszaverjék a fényt, és így érzékelési hibát okozzanak. A prizma ugyanis 90°-kal elforgatja az adóból polárszűrőn keresztül kibocsátott fényt – a fényes tárgyak azonban nem -, így csak a prizmáról visszavert fény jut vissza az adóhoz képest 90°-kal elforgatott polarizációs síkú szűrővel ellátott vevőbe.
Tárgyreflexiós
A tárgyreflexiós érzékelők ugyancsak egyetlen tokozásban egyesítik az adót és a vevőt, a fénynyaláb azonban az érzékelendő tárgyról verődik vissza, és teszi azt érzékelhetővé.
Mivel jóval kevesebb fény jut vissza a vevőbe mint a prizmás érzékelőnél, a lehetséges kapcsolási távolság ezeknél a típusoknál a legalacsonyabb. A kapcsolási távolság nemcsak az érzékelőtől, hanem a céltárgy fényvisszaverő képességétől is függ, a specifikált kapcsolási távolságok fehér papírlap érzékelésére értendők.
Tárgyreflexiós érzékelőket általában akkor célszerű használni, ha a tükörreflexiós típusok alkalmazása nehézségbe ütközik, valamiért nem helyezhető el az ellenoldali prizma.
A visszavert nyaláb fogadásának, feldolgozásának módja alapján a működési elv tovább bontható:
Energetikus
A vevőbe visszavert fény intenzitását alapján döntenek az energetikus érzékelők a kapcsolásról. Érzékenységállításuk a kapcsolási pontot befolyásolja.
Az energetikus elven működő tárgyreflexiós érzékelők kapcsolási távolsága nagymértékben függ a céltárgy fényvisszaverő képességétől, így egy fehér felületet jóval messzebbről képesek észlelni, mint egy feketét. Ezt a tulajdonságukat kihasználva alkalmasak arra is, hogy például sötét jeleket észleljenek egy fehér háttéren.
Háttérelnyomásos
A háttérelnyomásos érzékelőben több érzékelőelem van elhelyezve, melyek azt kihasználva teszik az érzékelést közel függetlenné a céltárgy felületének a tulajdonságaitól, hogy a visszavert fény vetületének a pozíciója az érzékelőben attól függ, hogy az adóból kibocsátott fény milyen távolságból verődik vissza.
Az érzékenység állítása az érzékelőelemek elmozdításával történik a „közeli” vagy a „távoli” érzékelőelem(ek) irányába, vagy elektronikusan kijelölve a „közeli” és „távoli” elemek határát, érzékelés pedig akkor történik, mikor a „közeli” fényérzékelő(k)re több fény jut, mint a „távoli(ak)ra”.
Háttérelnyomásos működési módnál, az érzékelési távolság ha nem is teljesen, de nagymértékben független a céltárgy fényvisszaverő képességétől.
Háttértompításos
A háttértompításos érzékelők a háttérelnyomásos érzékelőkhöz hasonlóan segítségül hívják a háromszögeléses működési elvet, ugyanis egy a vevő elé helyezett diafragma korlátozza a távolról visszaérkező fénynek a vevőelemre jutását. Ettől eltekintve ugyanúgy a vevőbe visszajutó fény intenzitása alapján érzékelnek, mint az energetikus érzékelők.
A háttértompításos érzékelők fekete/fehér tulajdonság tekintetébe az energetikus és a háttérelnyomásos érzékelők közé esnek, némileg kevésbé befolyásolja a céltárgy felülete illetve színe a kapcsolási távolságot, mint az energetikus érzékelőknél, ugyanakkor a háttérelnyomásos érzékelőkénél kedvezőbb az áruk.
Előtérelnyomásos
Az előtérelnyomásos érzékelők, miként az alkalmazásuk is, nagyon ritkák. Olyanok mint a háttérelnyomásosak, azzal a lényeges különbséggel, hogy akkor kapcsolnak, ha a „távoli” érzékelőelemkre jut több fény.
Gyakorlatilag egy prizma nélküli tükörreflexiós érzékelőhöz hasonlítható működést mutatnak: a kapcsolási távolságukat egy tetszőleges háttérhez igazítva, akkor fog változni a kimenetük, mikor a háttérnél közelebbről verődik vissza a fény, vagy nem jut vissza fény az érzékelőbe, vagyis amikor egy céltárgy az érzékelő és a háttér közé kerül, akkor is, ha a például fényes céltárgy az adó összes fényét másfelé tükrözi el.
Összefoglalás
Ahogy fent olvashatjuk az optikai érzékelők világa rendkívül sokféle és összetett. A különböző típusok legyen szó adó-vevős fénysorompókról, tükörreflexiós érzékelőkről vagy tárgyreflexiósokról, specifikus előnyökkel járnak és különféle alkalmazási területekkel rendelkeznek. A megfelelő optikai érzékelő kiválasztása éppen ezért kiemelkedően fontos az ipari folyamatok hatékonyságának maximalizálásához.
