10 апреля 2020
Практически каждый технологический процесс нуждается в Оптических датчиках положения и перемещения, которые благодаря принципу работы и широкому разнообразию моделей разных производителей, помогают избежать финансовых затрат и гарантируют качественную продукцию.В сравнении с широко применяемыми в промышленности бесконтактными емкостными, индуктивными и ультразвуковыми датчиками положения, а также механическими концевыми выключателями, оптические датчики положения имеют ряд преимуществ:
- Бесконтактный метод контроля положения и перемещения объекта. Как следствие, отсутствует механический износ, дребезг контактов и ложные срабатывания;
- Зона срабатывания и обнаружения объекта от нескольких миллиметров до нескольких десятков метров в зависимости от типа датчика;
- Высокая скорость отклика. Датчики положения оптического типа с успехом применяются на конвейерных лентах, где объекты движутся с высокой скоростью и плотностью размещения на ленте. Датчики данного типа могут применяться не только для контроля объектов, но и для счета этих объектов. Частота переключений может достигать 30 кГц;
- Возможность обнаружения объектов очень малых размеров. Так как оптический луч оптических датчиков положения с помощью системы линз, диафрагм и оптоволоконных кабелей можно сфокусировать в очень тонкий пучок, это позволяет контролировать наличие объектов очень небольших размеров;
- Возможность обнаружения объектов из различных материалов. Если индуктивные и емкостные датчики накладывают определенные ограничения на такие характеристики контролируемого объекта как магнитные свойства и диэлектрическая проницаемость, то оптические датчики, при соответствующей настройке, с успехом обнаруживают объекты практически из любого материала. Оптические датчики положения используются в том числе и для обнаружения тонких и прозрачных объектов, таких как полиэтиленовая пленка. Обычно для этих целей используют датчики с видимым излучением красного цвета;
- Возможность настройки расстояния срабатывания для выборочного контроля и счета объектов, движущихся перед датчиком в несколько рядов;
- Наличие таймера срабатывания для подавления случайных оптических помех;
- Возможность обнаружения объектов с очень высокой температурой, например, литья, поковок, проката и т.п;
- Нечувствительность к магнитным полям, электростатическим помехам;
- Нечувствительность к ионизирующему излучению и возможность установки в крайне стесненном пространстве (для оптоволоконных оптических датчиков положения).
Три принципа действия оптических датчиков положения
Оптические датчики положения относятся к фотоэлектрическим датчикам, так как принцип их действия основан на обнаружении световых сигналов. При этом стоит понимать, что датчик может срабатывать как на свет, так и на затемнение.
В зависимости от того, на каком оптическом явлении основан принцип обнаружения объектов, оптические датчики положения делятся на три типа:
- тип T – датчики с приёмом прямого луча от излучателя;
- тип R – рефлекторные датчики с приемом луча, возвращенного от отражателя;
- тип D – диффузионные датчики с приемом луча, рассеянно отраженного от объекта контроля.
| Тип датчиков положения | Расстояние обнаружения объекта/ срабатывания | Материал объекта контроля | Достоинства метода измерений | Типовые области применения |
| Индуктивные датчики положения | до 60 мм | Металлические объекты | Возможность работы в условиях загрязненной рабочей среды, высокая частота переключений (до 3 кГц), высокая селективность (срабатывает только на металлы). Возможность измерения сквозь непрозрачные стенки | Металлообработка, автоматизированные склады, станкостроение и точная механика |
| Емкостные датчики положения | до 30 мм | Металлические и неметаллические объекты, жидкости, стекло | Высокая чувствительность и малая инерционность, возможность обнаружения объектов из практически любого материала. Возможность измерения сквозь непрозрачные стенки | Пищевая и химическая промышленность |
| Оптические датчики положения |
до 60 м для T-типа; до 35 м для R-типа; до 3 м для D-типа |
Металлические и неметаллические объекты, жидкости, стекло | Наибольший диапазон расстояний срабатывания, высокая частота переключений (до 30 кГц), возможность обнаружения объектов из практически любого материала, возможность обнаружения объектов с высокой температурой и объектов очень малых размеров | Электронная промышленность, конвейерные системы, контроль доступа и периметра, металлургия и др. |
| Магнитные датчики положения | до 120 мм | Объекты с магнитными свойствами | Возможность работы в условиях загрязненной рабочей среды, высокая селективность (срабатывает только на объекты с магнитными свойствами). Возможность измерения сквозь непрозрачные стенки | Определение положения поршня пневмоцилиндров, автоматизированные склады и т.д. |
К недостаткам оптических датчиков положения можно отнести:
- Возможность ложных срабатываний при работе в условиях высокой запыленности, тумана, интенсивной внешней засветки, низких температур, сильной вибрации;
- Невозможность обнаружения объекта через непрозрачную преграду или стенку резервуара или контейнера;
- Трудоемкая процедура совмещения оптических осей излучателя и приемника у датчиков T-типа при их монтаже, особенно если расстояние между ними превышает несколько десятков метров;
- Необходимость настройки чувствительности датчика у датчиков D-типа, в зависимости от отражающей способности поверхности контролируемых объектов;
- Постепенная деградация излучателя (светодиода) датчика, из-за чего интенсивность его излучения постепенно падает, и со временем может потребоваться подстройка чувствительности датчика;
- Наличие слепых зон у датчиков D и R-типа. Слепой называется зона от активной поверхности оптического датчика до минимального расстояния его срабатывания. В слепой зоне объект не обнаруживается датчиком.
Оптические датчики нашли широкое применение во многих отраслях промышленности благодаря своим высоким потребительским качествам, точности и высокой скорости обнаружения объектов, разнообразным исполнениям и относительно невысокой стоимости. Обилие различных аксессуаров и опций, таких как подогрев оптики, оптоволоконные удлинительные кабели, поляризационные фильтры, аналоговые, цифровые и дискретные выходные сигналы, лазерный излучатель вместо светодиодного существенно расширяют сферу применения данных датчиков как по условиям эксплуатации, так и по возможности их интеграции в существующую систему автоматизированного управления.
Источник: rusautomation.ru
