Optiskie tuvuma slēdži

Optiskie tuvuma slēdži (sensori) mūsdienās tiek plaši izmantoti daudzās nozarēs, kur iekārtas tiek izmantotas dažādu objektu pozicionēšanai, skaitīšanai un vienkāršai noteikšanai. Kodēšanas izmantošana sensoru ķēdēs ļauj izvairīties no gaismas avotu ārējās ietekmes uz tām un tādējādi pasargā no viltus trauksmes. Sensori siltuma korpusos ir paredzēti darbam zemā temperatūrā.

Šīs ierīces ir elektroniskas shēmas, kas reaģē uz gaismas plūsmas izmaiņām, kas krīt uz uztvērēju, kā rezultātā tiek reģistrēta objekta esamība vai neesamība noteiktā telpas zonā. Avota izstarotās gaismas kodēšana (telpiskā atlase un modulācija) uzlabo efektivitāti un, kā minēts iepriekš, noliedz traucējumu ietekmi.

Strukturāli sensoru sistēma ietver divus galvenos funkcionālos blokus - starojuma avotu un tā uztvērēju. Tie var būt divi atsevišķi korpusi vai viens korpuss abiem blokiem atkarībā no konkrētā sensora (slēdža) darbības principa.

Avots jeb emitētājs sastāv no šādām daļām: ģeneratora, emitera, indikatora, optiskās sistēmas un korpusa, kura iekšpusē atrodas ķēde, kas aizsargāta ar savienojumu, bet ārpusē - viss stiprināšanai nepieciešamais. Ģeneratora uzdevums ir ģenerēt raidītājam signālu impulsu secību.

Pats emitētājs ir LED. Gaismas diodes emisijas modeli veido optiskā sistēma. Indikators parāda sensora strāvas esamību vai neesamību. Korpuss aizsargā pret ārējām mehāniskām ietekmēm un kalpo ērtai uzstādīšanai sensora pielietošanas vietā.

Savukārt uztvērējam ir arī optiskā sistēma, kas veido uztvērēja virziena rakstu un nodrošina atlasi. Fotodetektors, kas kalpo fototranzistorskas uztver starojumu un pārvērš to elektriskā signālā; pastiprinātāja ķēde ar sliekšņa elementu, lai nodrošinātu uzticamu slīpumu ar histerēzi; elektronisks slēdzis slodzes pārslēgšanai un regulators uztvērēja jutības regulēšanai, lai objekti tiktu skaidri ierakstīti uz apkārtējā fona.

Šeit ir divi indikatori: pirmais parāda izejas statusu, otrais parāda saņemtā signāla kvalitāti un ļauj noteikt uzraugāmā objekta funkcionālo rezervi.

Šajā gadījumā funkcionālā rezerve raksturo uztvērēja no emitētāja saņemtās gaismas plūsmas attiecību pret tās minimālo vērtību, kas jau izraisa darbību. Funkcionālā rezerve kompensē signāla vājināšanos optikas piesārņojuma vai apkārtējās vides traucējošo aerosola daļiņu dēļ.

Piemēram:

• indikators iedegas sarkanā krāsā, kas nozīmē, ka izsekotais objekts atrodas sprūda zonā;
• dzeltenā gaisma — tiek samazināta saņemtās gaismas plūsmas intensitāte;
• zaļš — saņemtās gaismas plūsmas intensitāte ir minimāla;
• izslēgts — objekts neatrodas sensora darba zonā.

Saskaņā ar darbības principu optiskie sensori ir trīs veidu:

Barjera (T tips)

Barjeras tipa optiskie slēdži darbojas uz tiešā stara un satur divas atsevišķas daļas, raidītāju un uztvērēju, kuriem ir jāatrodas koaksiāli pretī viens otram, lai emitētāja (raidītāja) izstarotā starojuma plūsma būtu vērsta un precīzi trāpītu uztvērējam.

Kad staru pārtrauc kāds objekts, tiek iedarbināts slēdzis. Šāda veida sensori var strādāt desmitiem metru attālumā starp raidītāju un uztvērēju, turklāt tiem ir laba trokšņa izolācija, tie nebaidās no putekļiem, ne pilītes šķidruma utt.

Bet ir arī trūkumi:

• dažreiz ir nepieciešams pievilkt strāvas vadus atsevišķi katrai no abām daļām lielos attālumos;
• ļoti atstarojoši priekšmeti var izraisīt viltus trauksmes signālus;
• caurspīdīgi priekšmeti var nepietiekami vājināt staru, tas ir jāņem vērā.

Jutības regulatoru izmanto šo trūkumu pieņemamai novēršanai. Un, protams, minimālais atklātā objekta izmērs nedrīkst būt mazāks par stara diametru.

Difūzs (D tips)

Difūzie sensori izmanto staru, kas atstaro no objekta, spoguļattēlu. Uztvērējs un raidītājs atrodas vienā korpusā. Izstarotājs virza plūsmu uz objektu, stars tiek atstarots no tā virsmas dažādos virzienos, atkarībā no objekta optiskajām īpašībām. Daļa plūsmas atgriežas atpakaļ, kur to uztver uztvērējs, un tiek iedarbināts slēdzis.

Šeit ir svarīgi ņemt vērā, ka viltus trauksmes signālus var izraisīt atstarojoši objekti, kas atrodas aiz iekārtas darba zonas, aiz kontrolējamā objekta. Lai novērstu šādus traucējumus, tiek izmantoti slēdži ar fona slāpēšanas funkciju.

Lai standartizētu attālumu, kurā tiks iedarbināts difūzais sensors, paņemiet baltu papīra lapu (10 x 10 cm attālumam līdz 40 cm vai 20 x 20 cm, ja noteikšanas attālums ir lielāks par 40 cm) vai karsti velmētu tērauda plāksni un pārbaudiet to līdzīgos apstākļos... Kopumā dažādās nozarēs — dažādos veidos.

Precīzākai normalizēšanai attālums tiek pārrēķināts pēc īpašas tabulas, kas atspoguļo dažādu materiālu atstarojošās īpašības, un tāpēc tiek pievienots korekcijas koeficients. Piemēram, sensora vērtība ir 100 mm, bet jūs vēlaties uzraudzīt, piemēram, nerūsējošā tērauda objektus.

Korekcijas koeficients būs 7,5, kas nozīmē, ka drošais iedarbināšanas attālums būs 7,5 reizes lielāks, proti, 750 mm. Mazāko objekta izmēru nosaka tā atstarojošās īpašības, kontrasts un funkcionālā rezerve.

Reflekss (R tips)

Šeit tiek izmantota atstarotāja atstarotā gaisma. Uztvērējs ar emitētāju vienā korpusā, uz reflektora krītošais stars tiek atstarots, atsitas pret uztvērēju un tiek iedarbināts. Kad objekts atstāj darba zonu, notiek vēl viens sprūda. Šāda veida sensori var darboties līdz 10 metru attālumā un tiek izmantoti caurspīdīgu priekšmetu nostiprināšanai.