| Оптические бесконтактные выключатели |
| 10.06.16 09:38 |
|
Оптические бесконтактные выключатели (датчики) широко применяются сегодня во многих отраслях, где используется оборудование, предназначенное для позиционирования, счета, да и просто для обнаружения различных объектов. Применение кодирования в схемах датчиков позволяет избежать постороннего влияния на них источников света, и защищает таким образом от ложных срабатываний. Для функционирования в условиях низких температур предназначены датчики в термокожухах.
 Данные приборы представляют собой электронные схемы, реагирующие на изменение светового потока, падающего на приемник, благодаря которому фиксируется наличие или отсутствие объекта в определенной области пространства. Кодирование светового излучения источника (пространственная селекция и модуляция) повышает эффективность, и, как упоминалось выше, сводит на нет влияние помех. Конструктивно система датчика включает в себя два главных функциональных блока — источник излучения и его приемник. Это могут быть два отдельных корпуса, либо один корпус для обоих блоков, в зависимости от принципа работы конкретного датчика (выключателя).
 Источник или излучатель состоит из следующих частей: генератор, излучатель, индикатор, оптическая система, и корпус, внутри которого расположена защищенная компаундом схема, а снаружи — все что нужно для крепежа. Задача генератора — вырабатывать последовательность сигнальных импульсов для излучателя. Непосредственно излучатель — это светодиод. Диаграмма направленности излучения светодиода формируется оптической системой. Индикатор свидетельствует о наличии либо отсутствии питания датчика. Корпус защищает от внешних механических воздействий, и служит для удобного монтажа на место применения датчика. Приемник, в свою очередь, также имеет оптическую систему, формирующую диаграмму направленности приемника, и обеспечивающую селекцию. Фотоприемник, которым служит фототранзистор, воспринимающий излучение, и преобразующий его в электрический сигнал; схему усилителя с пороговый элементом для обеспечения надежной крутизны фронта с гистерезисом; электронный ключ для коммутации нагрузки, и регулятор для настройки чувствительности приемника, чтобы объекты четко фиксировались на окружающем фоне. Индикаторов здесь два: первый показывает состояние выхода, второй — свидетельствует о качестве принимаемого сигнала и позволяет определить функциональный резерв по отслеживаемому объекту. В данном случае, функциональный резерв характеризует отношение получаемого приемником светового потока от излучателя к минимальному его значению, уже вызывающему срабатывание. Функциональный резерв компенсирует ослабление сигнала по причине загрязнения оптики или от мешающих аэрозольных частиц в окружающем пространстве. Например:
По принципу работы оптические датчики бывают трех типов: Барьерный (тип T)
 Оптические выключатели барьерного типа работают на прямом луче, и содержат две отдельные части, передатчик и приемник, которые должны быть расположены соосно друг напротив друга, чтобы поток излучения, испускаемый излучателем (передатчиком) был направлен и точно попадал на приемник. Когда луч прерывается объектом, происходит срабатывание выключателя. Датчики данного типа могут работать при расстоянии в десятки метров между передатчиком и приемником, к тому же они обладают хорошей помехозащищенностью, им не страшны ни пыль, ни капли жидкости и т. д. Но есть и недостатки:
Для приемлемого устранения названных недостатков и служит регулятор чувствительности. И, конечно, минимальный размер обнаруживаемого объекта не должен быть меньше диаметра луча. Диффузный (тип D)
 Датчики диффузного типа используют отраженный от объекта луч, зеркальное отражение. Приемник и передатчик находятся в едином корпусе. Излучатель направляет поток на объект, луч отражается от его поверхности в разных направлениях, в зависимости от оптических особенностей объекта. Частично поток возвращается назад, где улавливается приемником, и происходит срабатывание выключателя. Важно здесь учесть то, что ложные срабатывания могут быть вызваны отражающими объектами, расположенными за рабочей областью установки, за контролируемым объектом. Для устранения таких помех применяют выключатели с функцией подавления фона.
 С целью нормирования расстояния, на котором будет происходить срабатывание диффузного датчика, берут белый лист бумаги (10 на 10 см для расстояния до 40 см, либо 20 на 20 см для расстояния срабатывания более 40 см) или пластину горячекатаной стали, и проверяют в аналогичных условиях. Вообще, на разных производствах — по разному. Для более точной нормировки пересчет расстояния производят по специальной таблице, где отражены отражающие свойства различных материалов, в связи с чем добавляют поправочный коэффициент. Например, датчик имеет значение 100 мм, а нужно контролировать, скажем, объекты из нержавеющей стали. Поправочный коэффициент будет 7,5, значит расстояние надежного срабатывания будет в 7,5 раз больше, а именно 750 мм. Наименьший размер объекта определяют его отражающие свойства, контрастность и функциональный резерв. Рефлекторный (Тип R)
 Здесь используется отраженный от рефлектора луч. Приемник с излучателем в одном корпусе, луч, падая на рефлектор, отражается, попадает на приемник, происходит срабатывание. Когда объект выходит из рабочей зоны, происходит еще одно срабатывание. Датчики данного типа могут работать на расстоянии до 10 метров, и применяться для фиксации полупрозрачных объектов. |