Nguyên tắc cơ bản của cảm biến quang điện

Nguyên tắc cơ bản của cảm biến quang điện
Như thế giới sản xuất càng trở nên tự động, cảm biến công nghiệp đã trở thành chìa khóa để tăng năng suất và sự an toàn. 
Cảm biến công nghiệp là những đôi mắt và đôi tai của các nhà máy mới, và chúng có tất cả các kích cỡ, hình dạng và công nghệ. 
Các công nghệ phổ biến nhất là quy nạp, dung, quang điện, từ và siêu âm. Mỗi công nghệ đều có điểm mạnh và điểm yếu, các yêu cầu của ứng dụng đó sẽ xác định những gì công nghệ nên được sử dụng. Bài viết này tập trung vào cảm biến quang và xác định những gì họ đang có, lợi thế của họ và một số chế độ hoạt động cơ bản. 
Cảm biến quang điện đều sẵn có trong cuộc sống hàng ngày. Họ giúp đỡ một cách an toàn kiểm soát việc đóng và mở cửa nhà để xe, bật vòi nước bồn rửa với làn sóng của một bàn tay, thang máy điều khiển, mở cửa tại các cửa hàng tạp hóa, phát hiện chiếc xe chiến thắng tại các sự kiện đua xe, và nhiều hơn nữa. Một cảm biến quang điện là một thiết bị có thể phát hiện một sự thay đổi cường độ ánh sáng. 
Thông thường, điều này có nghĩa là không phát hiện hoặc phát hiện các nguồn ánh sáng phát ra của cảm biến.Các loại ánh sáng và phương pháp mà mục tiêu là phát hiện thay đổi tùy thuộc vào cảm biến. 
Cảm biến quang điện được tạo thành từ một nguồn ánh sáng (LED), một máy thu (phototransistor), một bộ chuyển đổi tín hiệu, và một bộ khuếch đại. Phototransistor phân tích ánh sáng tới, xác minh rằng nó là từ các đèn LED, và phù hợp gây ra một đầu ra.


 
Cảm biến quang điện cung cấp nhiều lợi thế khi so sánh với các công nghệ khác. Cảm nhận được phạm vi cho cảm biến quang điện vượt xa các quy nạp, dung, từ, và các công nghệ siêu âm. Với kích thước nhỏ so với phạm vi cảm biến và một loạt độc đáo của nơi ở làm cho họ hoàn toàn phù hợp cho hầu như bất kỳ ứng dụng. Cuối cùng, với những tiến bộ liên tục trong công nghệ, cảm biến quang điện là giá cả cạnh tranh với công nghệ cảm biến khác. 
Sensing chế độ cảm biến quang điện cung cấp ba phương pháp chính của phát hiện mục tiêu: khuếch tán, retro phản xạ và thru-beam, với các biến thể của mỗi. Khuếch tán Chế độ Trong chế độ khuếch tán cảm, đôi khi được gọi là chế độ gần gũi, máy phát và máy thu được trong cùng một hộp. Ánh sáng từ máy phát tấn công các mục tiêu, phản xạ ánh sáng ở góc độ tùy ý.Một số trở về ánh sáng phản xạ đến người nhận, và mục tiêu là phát hiện. Bởi vì phần lớn năng lượng truyền bị mất do góc mục tiêu và khả năng phản chiếu ánh sáng, kết quả chế độ khuếch tán trong phạm vi cảm biến ngắn hơn có thể đạt được với chế độ retro phản xạ và thông qua tia. Ưu điểm là thiết bị phụ, chẳng hạn như một phản xạ hoặc nhận một riêng biệt, không bắt buộc. Các yếu tố ảnh hưởng đến phạm vi khuếch tán chế độ cảm biến bao gồm màu của mục tiêu, quy mô, và kết thúc vì những ảnh hưởng trực tiếp phản xạ của nó và do đó khả năng phản xạ ánh sáng trở lại để tiếp nhận các cảm biến. Bảng dưới đây minh họa tác dụng của các mục tiêu trên phạm vi cảm biến cho chế độ cảm biến khuếch tán. Chế độ khuếch tán phản xạ TABLE
 
* Các giá trị trong bảng xếp hạng này được dự định chỉ như hướng dẫn, như một loạt các yếu tố xác định phạm vi cảm biến chính xác trong một ứng dụng. Khuếch tán Convergent tia Chế độ Convergent chế độ chùm là một phương pháp hiệu quả hơn trong chế độ cảm biến khuếch tán. Trong chế độ chùm hội tụ, ống kính truyền là tập trung vào một điểm chính xác ở phía trước của bộ cảm biến và ống kính máy thu được tập trung vào cùng một điểm. Phạm vi cảm biến được cố định và xác định là điểm tập trung. Các cảm biến sau đó có thể phát hiện một đối tượng vào thời điểm đầu mối này, cộng hoặc trừ một số khoảng cách, được gọi là "cảm nhận cửa sổ". Đối tượng ở phía trước hoặc phía sau cửa sổ cảm biến này sẽ được bỏ qua. Các cửa sổ cảm ứng phụ thuộc vào phản xạ của mục tiêu và điều chỉnh độ nhạy. Bởi vì tất cả các năng lượng phát ra là tập trung vào một điểm duy nhất, một số lượng cao của tăng dư thừa có sẵn, cho phép các cảm biến để dễ dàng phát hiện các mục tiêu phản xạ hẹp hay thấp.



Khuếch tán Mode với Background Suppression
chế độ khuếch tán cảm với đàn áp nền phát hiện mục tiêu chỉ lên đến một "cắt" khoảng cách nhất định, nhưng bỏ qua vật thể bên ngoài khoảng cách. Chế độ này cũng giảm thiểu độ nhạy cảm với màu sắc của một mục tiêu trong số các biến thể chế độ khuếch tán. Một lợi thế chính của chế độ khuếch tán với đàn áp nền là khả năng bỏ qua một đối tượng nền có thể được xác định không chính xác như một mục tiêu bằng một tiêu chuẩn khuếch tán cảm biến quang điện chế độ. Chế độ khuếch tán với đàn áp nền có thể hoạt động ở một khoảng cách cố định hoặc tại một khoảng cách biến. Bối cảnh đàn áp có thể được thực hiện về mặt kỹ thuật trong hai cách, hoặc cơ học hoặc điện tử.Khuếch tán Mode với Cơ Suppression nền Đối với đàn áp nền cơ khí, có hai yếu tố nhận trong bộ cảm biến quang điện, một trong số đó nhận được ánh sáng từ các mục tiêu và khác nhận được ánh sáng từ bối cảnh. Khi ánh sáng phản xạ ở người nhận mục tiêu lớn hơn so với ở người nhận nền, các mục tiêu được phát hiện và đầu ra được kích hoạt. Khi ánh sáng phản xạ ở người nhận nền là lớn hơn so với ở người nhận mục tiêu, mục tiêu không được phát hiện và đầu ra không thay đổi trạng thái. Các đầu mối có thể được điều chỉnh cho cơ cảm biến khoảng cách biến.





Khuếch tán Mode với điện Suppression nền
Với đàn áp nền điện tử, một vị trí thiết bị nhạy cảm (PSD) được sử dụng trong các cảm biến thay vì các bộ phận cơ khí. Máy phát phát ra một chùm ánh sáng, phản chiếu trở lại hai điểm khác nhau trên PSD từ cả hai mục tiêu và các vật liệu nền. Các cảm biến đánh giá ánh sáng nổi bật hai điểm này trên PSD và so sánh tín hiệu này với giá trị cài đặt trước để xác định xem tình trạng thay đổi sản lượng.

Chế độ Retro phản chiếu
chế độ Retro phản chiếu là chế độ chính thứ hai của cảm biến quang điện. Như với chế độ cảm biến khuếch tán, máy phát và máy thu được trong cùng một hộp, nhưng một phản xạ được sử dụng để phản chiếu ánh sáng từ máy phát lại cho người nhận. Các mục tiêu được phát hiện khi nó chặn các tia từ cảm biến quang điện để phản xạ. Chế độ Retro phản chiếu thường cho phép còn cảm dãy ô hơn chế độ khuếch tán do sự tăng hiệu quả của các phản xạ so với các phản xạ của hầu hết các mục tiêu. Màu sắc mục tiêu và kết thúc không ảnh hưởng đến phạm vi cảm biến trong chế độ retro phản xạ như họ làm với chế độ khuếch tán. Chế độ Retro phản chiếu cảm biến quang điện là có hoặc không có bộ lọc phân cực. Một bộ lọc phân cực chỉ cho phép ánh sáng ở một góc độ giai đoạn nhất định trở lại với người nhận, cho phép các cảm biến để xem một đối tượng sáng bóng như một mục tiêu và không chính xác như một phản xạ. Điều này là do ánh sáng phản xạ từ gương phản xạ thay đổi các giai đoạn của ánh sáng, trong khi ánh sáng phản xạ từ một mục tiêu sáng bóng thì không. Một cảm biến quang điện retro phản xạ phân cực phải được sử dụng với một phản xạ góc-cube, mà là một loại phản xạ với khả năng quay trở lại chính xác năng lượng ánh sáng, trên một trục song song, lại đến người nhận. Cảm biến retro phản xạ phân cực được đề nghị cho bất kỳ ứng dụng với mục tiêu phản xạ.



Không phân cực cảm biến quang retro phản xạ thường cho phép còn cảm dãy hơn các phiên bản phân cực, nhưng sai có thể xác định một mục tiêu sáng bóng như một phản xạ. 
Chế độ Retro phản chiếu để phát hiện đối tượng rõ ràng phát hiện đối tượng rõ ràng có thể đạt được với một chế độ retro phản xạ cho rõ ràng đối tượng phát hiện cảm biến quang điện. Những cảm biến sử dụng một mạch trễ thấp để phát hiện những thay đổi nhỏ trong ánh sáng đó thường xảy ra khi cảm nhận đối tượng rõ ràng. Cảm biến chế độ đối tượng rõ ràng sử dụng các bộ lọc phân cực trên cả hai máy phát cảm biến và máy thu để giảm phản ứng sai lệch gây ra bởi sự phản xạ từ mục tiêu. 
Chế độ Retro phản chiếu với đàn áp foreground cảm biến Retro phản chiếu với đàn áp foreground sẽ không sai xác định mục tiêu bóng như các phản xạ khi họ trong một khoảng cách nhất định, hoặc vùng chết. Chế độ này thích hợp cho việc phát hiện pallet co bọc, như một cảm biến chế độ retro phản xạ tiêu chuẩn có thể nhầm lẫn che bóng cho một phản xạ và không thay đổi trạng thái. Khẩu độ quang ở phía trước của các yếu tố truyền và nhận trong các nhà sản xuất cảm biến một khu vực để loại bỏ phát hiện có sai sót của vật liệu phản chiếu. 
Thru-beam chế độThru-beam chế độ cũng được gọi là phản đối mode-- là phương pháp chính thứ ba và cuối cùng của phát hiện cho cảm biến quang điện.Chế độ này sử dụng hai nơi ở riêng biệt, một cho truyền và một cho người nhận. Ánh sáng từ máy phát là nhằm mục đích nhận và khi một mục tiêu phá vỡ chùm ánh sáng này, sản lượng trên thu được kích hoạt. Chế độ này là hiệu quả nhất của ba, và cho phép các dãy cảm biến tốt nhất cho các cảm biến quang điện. Thru-beam cảm biến chế độ có sẵn trong một loạt các phong cách. Phổ biến nhất bao gồm một nhà máy phát, một nhà máy thu, và một chùm ánh sáng giữa hai nơi ở. Một loại khác là "khe" hay "ngã ba" cảm biến quang điện có kết hợp cả truyền và nhận vào một nhà ở, không có sự liên kết cần thiết. Lưới ánh sáng là mảng của nhiều máy phát khác nhau trong một nhà ở và nhiều người nhận khác nhau trong nhà ở khác, trong đó, khi nhắm vào nhau, tạo ra một "tờ" ảo của chùm tia sáng. 
Sợi quang cảm biến Cảm biến sợi hướng dẫn ánh sáng từ máy phát thông qua một trong hai nhựa hoặc thủy tinh các loại cáp được gọi là cáp sợi quang. Trong các ứng dụng liên quan đến các mục tiêu nhỏ hoặc điều kiện không thuận lợi, cáp sợi quang có thể là giải pháp tối ưu. Cáp sợi quang cho phép một trong hai chế độ hoặc thông qua chùm chế độ cảm biến khuếch tán. Cáp sợi thủy tinh quang được xây dựng từ sợi thủy tinh nhỏ được gói lại với nhau bên trong một vỏ bọc ứng dụng cụ thể. Kính cáp sợi quang thường hơn gồ ghề hơn các phiên bản nhựa, hiệu quả hơn trong truyền dẫn ánh sáng dẫn đến các dãy cảm lâu hơn, và làm việc tốt với cả ánh sáng màu đỏ và hồng ngoại nhìn thấy được. Cáp sợi nhựa quang được sản xuất từ một dẫn chất monofilament nhựa nhẹ và được đặt trong một chiếc áo khoác PVC bảo vệ. Cáp sợi quang nhựa thường linh hoạt và hiệu quả hơn so với các phiên bản kính hơn, có thể được cắt theo chiều dài, và chỉ làm việc với ánh sáng nhìn thấy.
SIDEBAR / BOX ứng dụng cụ quang điện Cảm biến Ngoài các chế độ tiêu chuẩn của hoạt động cho các cảm biến quang điện, một số ứng dụng cảm biến cụ thể cũng tồn tại. . Những cảm biến này được sử dụng để giải quyết nhiều ứng dụng quang điện phi truyền thống, chẳng hạn như phát hiện các thay đổi trong màu sắc của một mục tiêu, chỉ tiêu xốp và dấu hiệu vô hình trên các sản phẩm 
Ví dụ về các cảm biến ứng dụng cụ thể bao gồm: màu - cảm biến màu có sẵn trong một loạt các phong cách và các tùy chọn. Việc hầu hết các cảm màu cơ bản là đơn vị kênh duy nhất, mà có thể được lập trình để phát hiện một màu duy nhất. Đơn vị tiên tiến hơn có thể phát hiện lên đến mười hoặc nhiều màu sắc độc đáo và cho phép nhiều màu được lập trình trên cùng một kênh. Ứng dụng tiêu biểu bao gồm kiểm soát chất lượng mà màu sắc khác nhau được ghi trên sản phẩm, như một giai đoạn của sản xuất là hoàn tất. Một ứng dụng khác có thể sẽ là chương trình nhiều sắc thái của màu trên cùng một kênh. Những màu sắc có thể chỉ ra các nhà sản xuất phạm vi chấp nhận phương sai màu cho một sản phẩm hoàn thành trong một nhuộm hoặc ép ứng dụng. 
Contrast - cảm biến tương phản được sử dụng để phát hiện ra sự khác biệt trong hai màu sắc hoặc phương tiện truyền thông. Các cảm biến được dạy trước tiên hai điều kiện khác nhau. Tiếp theo, nó đánh giá các điều kiện hiện tại, và nếu các mục tiêu hiện tại của ánh sáng phản chiếu là gần gũi hơn với các điều kiện đầu tiên sản lượng sẽ vẫn ra. Nếu ánh sáng phản xạ các mục tiêu hiện tại là gần gũi hơn với các điều kiện thứ hai, màn hình sẽ thay đổi trạng thái. Một ứng dụng điển hình cho độ tương phản cảm biến là đăng ký phát hiện dấu trước khi cắt hoặc chuyển đổi giấy trong ngành công nghiệp đóng gói. 
Luminescence - cảm biến phát quang được sử dụng để phát hiện các loại mực, mỡ bôi trơn, keo, sơn, phấn và các vật liệu khác có tính chất phát quang.Marks trên nền bất thường và dấu hiệu rõ ràng hoặc vô hình có thể dễ dàng cảm nhận được sử dụng một nguồn ánh sáng cực tím. Ứng dụng tiêu biểu cho cảm biến phát quang được phát hiện con dấu giả mạo bằng chứng rõ ràng về các lọ thuốc hoặc phát hiện sản phẩm bị lỗi đó đã được đánh dấu bằng phấn (tức là một nút trong một mảnh gỗ). 
Lưới ánh sáng - lưới ánh sáng được sử dụng để tạo ra một mạng lưới hoặc tấm của ánh sáng. Có nhiều biến thể, kích thước và các ứng dụng cho lưới ánh sáng. Thu nhỏ, độ phân giải cao lưới ánh sáng có thể được sử dụng cho các bộ phận nhỏ đếm. Lưới lớn hơn có thể được sử dụng để đảm bảo một phần phóng từ một nền báo chí trước khi chu kỳ báo tiếp theo. Lưới ánh sáng an toàn được sử dụng để tạo ra một "vành đai" an toàn xung quanh một thiết bị để các nhà khai thác đang được bảo vệ từ các bộ phận nguy hiểm của máy. 
Passive hồng ngoại - cảm biến hồng ngoại thụ động được sử dụng để phát hiện các chuyển động của một đối tượng trong một khu vực cảm biến xác định hoặc khu vực. Các thụ động hạn được sử dụng bởi vì các cảm biến không phát ra ánh sáng, nhưng thay vì phát hiện khí thải hồng ngoại từ một đối tượng với một nhiệt độ mà là khác nhau hơn so với môi trường xung quanh. Một ứng dụng điển hình cho các cảm biến hồng ngoại thụ động được kiểm soát cửa tự động hoặc đèn. 
Máy quét Zone- Giống như cảm biến hồng ngoại thụ động, máy quét khu vực được sử dụng để phát hiện sự có mặt hay chuyển động của một đối tượng trong một khu vực cảm biến xác định hoặc khu vực. Sự khác biệt chính là cảm biến hồng ngoại tích cực phát ra ánh sáng và có khả năng phát hiện chuyển động của một đối tượng trong khu vực khi nhiệt độ của mục tiêu không thể được xác định. Một ứng dụng điển hình có thể được phát hiện xe gần một cánh cửa trên cao trong một nhà kho vì không nhiệt độ của xe hoặc môi trường có thể được xác định.
Share on Google Plus