Công tắc tiệm cận quang học

Công tắc tiệm cận quang học (cảm biến) ngày nay được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp nơi thiết bị được sử dụng để định vị, đếm và đơn giản là phát hiện các vật thể khác nhau. Việc sử dụng mã hóa trong các mạch cảm biến cho phép tránh tác động bên ngoài của các nguồn sáng lên chúng và do đó bảo vệ chống lại các báo động sai. Cảm biến trong vỏ nhiệt được thiết kế để hoạt động ở nhiệt độ thấp.

Các thiết bị này là các mạch điện tử phản ứng với sự thay đổi của thông lượng ánh sáng chiếu vào máy thu, nhờ đó sự hiện diện hoặc vắng mặt của một vật thể trong một khu vực nhất định của không gian được ghi lại. Mã hóa ánh sáng do nguồn phát ra (lựa chọn và điều chế không gian) cải thiện hiệu quả và, như đã đề cập ở trên, loại bỏ tác động của nhiễu.

Về mặt cấu trúc, hệ thống cảm biến bao gồm hai khối chức năng chính - nguồn bức xạ và bộ thu của nó. Đây có thể là hai vỏ riêng biệt hoặc một vỏ cho cả hai khối, tùy thuộc vào nguyên tắc hoạt động của một cảm biến (công tắc) cụ thể.

Nguồn hoặc bộ phát bao gồm các bộ phận sau: máy phát, bộ phát, chỉ báo, hệ thống quang học và vỏ, bên trong có một mạch được bảo vệ bằng khớp và bên ngoài - mọi thứ cần thiết để buộc chặt. Nhiệm vụ của máy phát là tạo ra một chuỗi xung tín hiệu cho máy phát.

Bản thân bộ phát là một đèn LED. Mô hình phát xạ của đèn LED được hình thành bởi hệ thống quang học. Chỉ báo cho biết có hoặc không có nguồn điện cho cảm biến. Vỏ bảo vệ chống lại các tác động cơ học bên ngoài và phục vụ cho việc lắp đặt thuận tiện tại vị trí ứng dụng của cảm biến.

Ngược lại, máy thu cũng có một hệ thống quang học tạo thành mô hình định hướng của máy thu và cung cấp lựa chọn. Bộ tách sóng quang phục vụ bóng bán dẫn quangcảm nhận bức xạ và chuyển đổi nó thành tín hiệu điện; một mạch khuếch đại có phần tử ngưỡng để cung cấp độ dốc đáng tin cậy với độ trễ; một công tắc điện tử để chuyển đổi tải và bộ điều chỉnh để điều chỉnh độ nhạy của máy thu sao cho các đối tượng được ghi lại rõ ràng so với nền xung quanh.

Có hai chỉ báo ở đây: đầu tiên hiển thị trạng thái của đầu ra, chỉ báo thứ hai hiển thị chất lượng của tín hiệu nhận được và cho phép bạn xác định dự trữ chức năng cho đối tượng được giám sát.

Trong trường hợp này, dự trữ chức năng đặc trưng cho tỷ lệ của quang thông mà bộ thu nhận được từ bộ phát so với giá trị tối thiểu của nó, giá trị này đã gây ra hoạt động. Dự trữ chức năng bù cho sự suy giảm tín hiệu do nhiễm bẩn quang học hoặc do các hạt aerosol gây nhiễu trong môi trường xung quanh.

Ví dụ:

• đèn báo sáng màu đỏ, có nghĩa là đối tượng được theo dõi có trong vùng kích hoạt;
• đèn vàng — cường độ của luồng ánh sáng nhận được giảm;
• màu xanh lục — cường độ của luồng ánh sáng nhận được là tối thiểu;
• tắt — đối tượng không nằm trong vùng làm việc của cảm biến.

Theo nguyên tắc hoạt động, cảm biến quang có ba loại:

Rào chắn (Loại T)

Công tắc quang loại rào cản hoạt động trên chùm tia trực tiếp và chứa hai phần riêng biệt, bộ phát và bộ thu, phải được đặt đồng trục đối diện nhau để luồng bức xạ do bộ phát (bộ phát) phát ra được định hướng và chạm chính xác vào bộ thu.

Khi chùm tia bị gián đoạn bởi một đối tượng, công tắc sẽ được kích hoạt. Cảm biến loại này có thể hoạt động ở khoảng cách hàng chục mét giữa máy phát và máy thu, ngoài ra chúng còn có khả năng cách âm tốt, không sợ bụi, không một giọt chất lỏng, v.v.

Nhưng cũng có nhược điểm:

• đôi khi cần phải đặt riêng dây nguồn cho từng phần trong hai phần ở khoảng cách xa;
• các đối tượng phản chiếu cao có thể gây ra báo động giả;
• các vật thể trong suốt có thể không đủ làm suy yếu chùm tia, điều này cần được tính đến.

Bộ điều chỉnh độ nhạy được sử dụng để loại bỏ những thiếu sót này. Và, tất nhiên, kích thước tối thiểu của đối tượng được phát hiện không được nhỏ hơn đường kính của chùm tia.

Khuếch tán (Loại D)

Cảm biến khuếch tán sử dụng chùm tia phản xạ từ một vật thể, phản xạ gương. Máy thu và máy phát nằm trong một vỏ. Bộ phát hướng dòng chảy đến vật thể, chùm tia được phản xạ từ bề mặt của nó theo các hướng khác nhau, tùy thuộc vào đặc điểm quang học của vật thể. Một phần của luồng quay trở lại nơi nó được máy thu chọn và công tắc được kích hoạt.

Ở đây, điều quan trọng là phải xem xét rằng các báo động sai có thể được gây ra bởi các vật thể phản chiếu nằm phía sau khu vực làm việc của quá trình cài đặt, phía sau đối tượng được kiểm soát. Để loại bỏ nhiễu như vậy, các công tắc có chức năng triệt tiêu nền được sử dụng.

Để chuẩn hóa khoảng cách mà cảm biến khuếch tán sẽ được kích hoạt, hãy lấy một tờ giấy trắng (10 x 10 cm cho khoảng cách lên tới 40 cm hoặc 20 x 20 cm cho khoảng cách phát hiện trên 40 cm) hoặc một tấm thép cán nóng và kiểm tra nó ở những điều kiện tương tự… Nói chung, trong các ngành khác nhau — theo những cách khác nhau.

Để chuẩn hóa chính xác hơn, khoảng cách được tính toán lại theo một bảng đặc biệt phản ánh các đặc tính phản chiếu của các vật liệu khác nhau và do đó, một hệ số hiệu chỉnh được thêm vào. Ví dụ: một cảm biến có giá trị 100mm, nhưng bạn muốn theo dõi các vật thể bằng thép không gỉ.

Hệ số hiệu chỉnh sẽ là 7,5, có nghĩa là khoảng cách truyền động an toàn sẽ lớn hơn 7,5 lần, cụ thể là 750 mm. Kích thước đối tượng nhỏ nhất được xác định bởi tính chất phản chiếu, độ tương phản và dự trữ chức năng của nó.

Phản xạ (loại R)

Ở đây ánh sáng phản xạ bởi gương phản xạ được sử dụng. Một máy thu có bộ phát trong một vỏ, chùm tia chiếu vào gương phản xạ sẽ bị phản xạ, đập vào máy thu và được kích hoạt. Khi đối tượng rời khỏi khu vực làm việc, một kích hoạt khác sẽ xảy ra. Các cảm biến loại này có thể hoạt động ở khoảng cách lên tới 10 mét và được sử dụng để cố định các vật thể trong mờ.