Оптический датчик

АВТОР: Тютенков Евгений Петрович/Технический консультант Овен Комплект Автоматика

ДАТА: 01.07.2023 г.

Оптические датчики — одни из самых необходимых в системах автоматизированного управления устройств. В этой статье мы расскажем о том, что представляют собой такие бесконтактные выключатели, рассмотрим их строение, принцип работы и области использования.

Общее понятие

Оптические датчики — это устройства, призванные реагировать на изменения в окружающей среде — появление в зоне видимости полупрозрачных и непрозрачных предметов, дыма, пара, аэрозолей. Они подают сигнал на вход регистрирующей или управляющей системы в момент, когда происходит воздействие электромагнитного излучения в видимом, инфракрасном и ультрафиолетовом диапазонах.

Оптические устройства входят в группу бесконтактных датчиков. Механический контакт между сенсором и воздействующим на него объектом отсутствует. Устройство действует на более дальнее расстояние, чем иные виды бесконтактного оборудования. Благодаря этому такие датчики широко используются в автоматизированных системах управления.

Строение

Оптические бесконтактные выключатели имеют в своей конструкции следующие элементы:

• излучатель. В него входят корпус, сам излучатель, подстроечный элемент, генератор и индикатор движения;
• приемник. Состоит из основной части, фотодиода, подстроечного элемента, электронного ключа, триггера, демодулятора и индикатора.

Индикатор рабочего состояния позволяет регулировать чувствительность оптического устройства. С его помощью можно настроить точность восприятия объектов, находящихся на неблагоприятном фоне. В качестве источников излучения выступают светодиоды.

Схема подключения

На выходе фотоэлектрического устройства установлен транзистор PNP или NPN-типа с открытым коллектором. В зависимости от типа, нагрузка распределяется между выходом и плюсовым или минусовым проводом. В изначальном состоянии ток подключен, выполняется размыкание контактов, в ином случае — замыкание.

Типы фотоэлектрических датчиков

Оптические бесконтактные устройства делятся на:

• моноблочные — излучатель и приемник сигнала являются единым целым;
• двухблочные — в них источник излучения и приемник разделены.

Также фотодатчики подразделяются на 3 типа в зависимости от принципа действия:

1. T — барьерные. В таких оптических бесконтактных устройствах излучатель и приемник расположены в отдельных корпусах, установленных на одной оси друг против друга. Они могут быть размещены на расстоянии до 100 м. Луч принимается от отдельного передатчика сигнала. Когда объект попадает в зону действия устройства, он прерывает луч. Приемник регистрирует изменения и подает сигнал на управляемое оборудование.

2. R — рефлекторные. Излучатель и приемник находятся в одном корпусе. Перед поступлением на датчик луч отражается от рефлектора ― катафота. Дальность работы устройства может достигать 8 м. Дополнительно в подобное оборудование устанавливаются поляризационные фильтры, позволяющие выявлять предметы с зеркальной или отражающей поверхностью. Оптические бесконтактные датчики этого типа широко применяются на конвейерах для подсчета количества изделий.

3. D — диффузионные. В таких бесконтактных устройствах приемник и передатчик сигнала устанавливаются в общий корпус. Луч отражается от объекта в рассеянном виде. Приемник учитывает его интенсивность и, если она достаточна, передает сигнал к действию на подключенное устройство. Для более точного определения плотности объекта и обеспечения безошибочного срабатывания используется подавление фона. Бесконтактный оптический датчик со стандартными настройками может действовать на расстоянии до 2 м. Дальность зависит от отражательных свойств предметов и может быть увеличена благодаря использованию поправочного коэффициента.

Области применения

Фотодатчики используются для подсчета предметов, их позиционирования и сортировки на автоматизированных производственных линиях. Также устройства применяются для определения наличия на поверхности объектов, надписей, стикеров, этикеток, иных меток. Оптические датчики помогают контролировать расстояние, размеры, цвет предметов, степень их прозрачности. Благодаря этому их часто используют для создания охранных и осветительных систем, реагирующих на движение.