Оптические датчики (фотоэлектрические)

Оптический датчик – это электронный прибор компактного размера, оценивающий параметры объекта, попадающих в зону действия, за счет обработки светового излучения разного диапазона. Они классифицируются на несколько типов в зависимости от конструктивных и других особенностей, но принцип действия у этого оборудования одинаковый в каждом случае.

Порядок активации оптического датчика определяется производителем, т.е. последний задает конкретные условия, при наступлении которых прибор включается. Активация датчика происходит в момент, когда световое излучение, попадающее на устройство, приобретает достаточную интенсивность.

Принцип действия данного прибора основан на способности встроенной электроники распознавать изменения характера свечения. Датчик активируется в момент, когда световой поток беспрепятственно попадает на устройство. Но в случае его прерывания прибор перестает работать. В этот момент на компьютер поступает соответствующий закодированный сигнал, и оператор получает информацию о наличии объекта в зоне действия датчика.

Конструкция устройства

Оптические датчики состоят из приемника и источника светового излучения. Оба компонента лежат в основе каждого прибора.

При этом источник излучения (излучатель) состоит из:

• корпуса – отвечает за защиту элементов конструкции излучателя и предупреждает повреждения, возникающие из-за механического воздействия, изготавливается из латуни или полиамида;
• генератора – формирует электрические импульсы, поступающие на излучатель;
• излучателя, представленного в виде компактного светодиодного механизма, – испускает световой поток в заданном диапазоне;
• системы оптики – отвечает за направление, в котором испускается световое излучение;
• индикатора – показывает готовность датчика к работе.

В состав приемника входят:

• оптика – отвечает за прием и передачу светового луча к преобразователю;
• фотоприемник – трансформирует световое излучение в электрический сигнал;
• усилитель – увеличивает интенсивность сигнала до значения, которое может «считать» прибор;
• пороговый элемент – регулятор крутизны фронта сигнала переключения;
• электронный ключ – предупреждает возникновение коротких замыканий и перегрузок;
• индикатор цвета – показывает заданные параметры датчика.

Индикатор цвета показывает следующие режимы работы датчика:

• отсутствие свечения – сигнала нет;
• зеленый цвет – прибор активирован после получения сигнала, интенсивность которого соответствует заданным параметрам;
• желтый и красный цвет – показывают увеличение уровня сигнала.

Если не рассматривать специализированные типы оптических датчиков (щелевые и другие), то эти приборы в зависимости от конструкции можно условно разделить на 2 вида: с цилиндрическим и прямоугольным корпусом. Такая особенность существенно упрощает выбор устройств.

Виды оптических датчиков

Оптические датчики применяются для решения широкого круга задач. В связи с этим перед покупкой прибора необходимо определиться с:

• условиями работы устройства;
• функциями, которыми устройство должно обладать.

В зависимости от особенностей работы оптические датчики подразделяются на 3 типа.

Барьерные

Датчики барьерного типа отличаются нестандартным принципом работы. Для активации прибора необходимо, чтобы приемник и передатчик были установлены друг напротив друга. Только при соблюдении данного условия световой луч будет попадать в прибор. Если между приемником и передатчиком возникает барьер (отсюда и название устройства), то датчик подаст соответствующий сигнал.

Благодаря этой особенности они способны контролировать территорию на большом расстоянии. При этом барьерные датчики демонстрируют высокую эффективность. В частности, на работоспособность прибора не влияют капли жидкости и пыль.

Среди минусов барьерных датчиков выделяют следующее:

• сложность монтажа (из-за большого расстояния между приемником и датчиком необходимо прокладывать много электропроводов);
• приемник и передатчик нужно соосно расположить друг относительно друга (иначе прибор работать не будет);
• при попадании в зону действия прибора предметов с высокой отражающей способностью устройство подает ложный сигнал;
• датчик не срабатывает, когда в зону действия попадает прозрачный предмет.

Последние 2 недостатка можно устранить, изменив соответствующим образом положение регулятора чувствительности. При этом прибор должен быть настроен таким образом, чтобы диаметр луча превосходил размеры объекта, попадающего в контролируемую зону.

Считается, что датчики барьерного типа – самая надежная разновидность подобных устройств. Это обусловлено высокой эффективностью приборов, которые могут контролировать территории большой площади и работают без помех.

Приемник и передатчик у устройств данного типа разрешено размещать на расстоянии в 10 метров друг от друга. К последнему обязательно подводится питание. Передатчик у приборов барьерного типа только транслирует световой луч. Это устройство не требует настройки. Чувствительность и другие параметры работы датчика регулируется на приемнике.

Чтобы оборудование функционировало в рамках заданных параметров, необходимо устанавливать на территории приемник и передатчик из одного комплекта. Компоненты, выпущенные разными производителями, не способны работать друг с другом.

Датчики барьерного типа применяются преимущественно на охраняемых территориях. На промышленных предприятиях устанавливаются устройства других видов.

Диффузные датчики

У датчиков диффузного типа приемник и передатчик размещаются в одном корпусе. Принцип действия данного прибора основан на зеркальном отображении. Суть этого процесса сводится к следующему: передатчик испускает световой луч, который, попадая на объект, рассеивается в разные стороны. Часть таких волн возвращается обратно к датчику, попадая на приемник. В этом случае прибор активируется.

Основной недостаток устройств диффузного типа заключается в том, что датчики не способны выявлять объекты с низкой отражающей способностью. Для подобных случаев применяются выключатели с подавлением фона.

Второй недостаток – небольшая область контроля. Устройства функционируют в зоне на расстоянии в 50 см. Однако диффузные датчики при условии правильной настройки способны сразу выявлять объекты, которые появляются в контролируемой области.

Правила настройки

Чтобы определить место, в котором будет установлен датчик, необходимо взять лист чистой бумаги и медленно провести его рядом с датчиком. Прибор должен актироваться на:

• расстоянии до 40 см, если лист имеет размеры 10х10 см;
• расстоянии свыше 40 см, если размеры листа составляют 20х20 см.

Для более точной настройки прибора применяется специальная таблица, в которой указаны отражающие свойства материалов. На основе коэффициентов из этого перечня проводится регулировка устройства.

Рефлекторные датчики

Датчики этого типа активируются при отражении светового луча от рефлектора, после чего тот попадает на приемник. Прибор повторно включается, когда объект покидает контролируемую зону.

Рефлекторные датчики действуют на расстоянии до 10 метров. При этом данное устройство способно контролировать и большую территорию, но тогда снижается эффективность его работы. Объясняется это тем, что по мере увеличения расстояния повышается вероятность смещения направления светового луча из-за вибрации либо пыли.

Рефлекторные датчики, у которых приемник и передатчик размещены в одном корпусе, способны распознавать полупрозрачные объекты. Такие приборы часто используют как один из компонентов конвейера. Датчик регистрирует момент, когда изделие попадает в определенную точку, и сигнализирует о выходе продукции из зоны контроля.

Специфические датчики

Список моделей оптических датчиков не ограничивается приведенными типами. Данные приборы также делятся на следующие виды:

1. Световая решетка. Прибор представлен в виде двух пластин, расположенных на определенном расстоянии друг от друга. С одной стороны размещаются фотодиоды, с другой – светодиоды. При перекрытии световой волны между этими элементами подается сигнал, с помощью которого компьютер может определить ширину или высоту объекта.
2. Световой барьер. Устройства этого типа применяются на территориях, охраняемых от проникновения людей. Конструкция объединяет в себе два рефлекторных датчика и отдельный контроллер. Из-за этой особенности оборудование сложно в монтаже.
3. Лазерная система. Такой датчик способен не только фиксировать появление объекта в контролируемой области, но и определять точное расстояние до него. Последнее возможно благодаря встроенной электронике.
4. Оптоволоконный датчик. Это устройство объединяет в себе несколько приборов, установленных на определенном расстоянии друг от друга и соединенных между собой оптоволокном. Обычно в конструкции такого датчика применяются пластиковые фиберы. Устройства данного типа в основном монтируются на территориях с узкой зоной контроля и повышенным риском получения травм. Кроме того, такие датчики применяются в условиях постоянной влажности и сильной вибрации.
5. Аналоговый датчик. Это оптические датчики выходного сигнала. Устройства данного типа функционируют по сходному с лазерными приборами алгоритму.

Благодаря такому разнообразию датчиков можно подобрать приборы, которые будут выполнять в том числе и узкоспециализированные задачи.

Классификация по месту установки

1. Щелевые. Это не отдельный датчик, а система приемников, которые устанавливаются на одной платформе с излучателем. Такие устройства закрываются U-образным корпусом. Щелевые приемники применяются на конвейерах или других подобных площадках для контроля за быстро передвигающимися предметами. Эти устройства отличаются удобной конструкцией, так как для работы необходима прокладка только одного кабеля.

2. Прямоугольные. Благодаря конструктивным особенностям такие датчики нередко комплектуют системой охлаждения, что расширяет область использования приборов. В частности, устройства можно устанавливать с объектами, излучающими тепло. Прямоугольные датчики дополняются высокоточной оптикой, позволяющей проводить подсчет быстро передвигающихся предметов, и отличаются прочной конструкцией.

3. Цилиндрические датчики. Внешне такие устройства напоминают свечу зажигания. Они комплектуются крепежными пластинами, зажимными блоками и уголками.

Оптические датчики отличаются компактными размерами, что упрощает монтаж приборов. Для расширения области применения производители дополняют такие устройства выносными модулями.

Область применения оптических датчиков

Оптические датчики применяются для определения наличия предметов. Эти устройства позволяют:

• устанавливать расстояние до объекта;
• определять габариты предмета;
• определять степень прозрачности;
• узнать цвет объекта.

Обычно оптические датчики сочетают с системами сигнализации, контроля освещением или приборами с дистанционным управлением. Несмотря на простую конструкцию, обеспечивающую продолжительный срок эксплуатации, устройства демонстрируют высокую точность проводимых измерений. Одновременно с этим датчики за счет использования кодируемого сигнала минимизируют риски стороннего влияния на работу приборов.

Чаще устройства данного типа применяются вместе с охранными системами. В этом случае датчики используются для регистрации движения на территории. Также устройства входят в состав систем автоматического управления оборудованием.

Оптические датчики демонстрируют высокую точность измерения предметов, которые передвигаются с большой скоростью. Поэтому эти устройства применяются для подсчета количества оборотов двигателей разного типа и оценки уровня жидкостей. В обоих случаях датчики в основном применяются на промышленных предприятиях.

SE Фотодатчик XUBT1PSNM12, Schneider Electric, , XUBT1PSNM12

Степень защиты (IP)	IP65
Макс. выход. ток	100.0
Тип напряжения	AC/DC (перемен./постоян.)
Тип подключения	Коннектор М12
Температура эксплуатации	0.0…55.0
Материал корпуса	Пластик
Номин. напряжение питания цепи управления Us постоян. тока DC	12.0…24.0
Длина датчика	78.0
Конструкция корпуса	Цилиндр, с резьбой
Категория взрывобезопасности по пыли	Нет (без)
Категория взрывобезопасности по газу	Нет (без)
Протокол интерфейса для связи по обеспечению безопасности	Прочее
Диаметр датчика	18.0
Тип функционал. переключателей	Программируемый/конфигурируемый
Тип переключающего (коммутационного) выхода	PNP/PNP
Количество полупроводниковых выходов с сигнальными функциями	1.0
Частота коммутируем. тока	250.0
Материал оптической поверхности	Пластик
Время срабатывания	2000.0
Тип света	Поляризованный красный свет
Номин. расстояние срабатывания	800.0
Макс. дистанция переключения	800.0
Макс. ток на защищенном выходе	100.0
Количество полупроводниковых выходов с защитой	1.0
Способ настройки	Обучаемый
Функция переключения	Переключение при освещении/затемнении
Класс защиты лазера	Нет (без)
Мин. расстояние отражения	5000.0
Категория безопасности согл. IEC 61496-1	1
Класс безопасности электрооборудования	Класс безопасности 1

Фотоэлектрические датчики в стандартном корпусе W12-3

Тип устройства	Фотоэлектрические датчики
Принцип датчика/ обнаружения	Однопроходной датчик (на пересечение луча)
Размеры (Ш x В x Г)	15,6 mm x 48,5 mm x 42 mm
Форма корпуса (выход света)	Прямоугольный
Дистанция работы, макс.	0 m … 20 m
Расстояние срабатывания	0 m … 15 m
Фокус	Ок. 1,5°
Вид излучения	Видимый красный свет
ИСТОЧНИК ИЗЛУЧЕНИЯ	Светодиод 1)
Размеры светового пятна (расстояние)	Ø 220 mm (15 m)
Угол излучения	Ок. 1,5°
Длина волны	640 nm
Настройка	Потенциометр, 5 оборотов

• ¹⁾ Средний срок службы: 100 000 ч при T_U = +25 °C.

Фотоэлектрические датчики Omron

 

ФОТОДАТЧИКИ С УВЕЛИЧЕННЫМ РАССТОЯНИЕМ СРАБАТЫВАНИЯ

Датчики с увеличенным расстоянием срабатывания, цилиндрической или квадратной формы, в пластиковом или металлическом корпусе.

Модель	Форма корпуса	Материал корпуса	Максимальное расстояние срабатывания
E3FA E3RA	Цилиндрический	Пластик	зависит от типа датчика
E3FB E3RB	Цилиндрический	Металл	зависит от типа датчика
E3F1	Цилиндрический	Пластик	зависит от типа датчика
E3F2	Цилиндрический	Пластик, латунь	BGS: -. D: 1 м. R: 4 м. T: 10 м

КОМПАКТНЫЕ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ДАТЧИКИ

Компактные датчики цилиндрической или квадратной формы, в пластиковом или металлическом корпусе.

Модель	Форма корпуса	Материал корпуса	Максимальное расстояние срабатывания
E3Z	Прямоугольный	Пластик (PBT)	BGS: 200 мм. D: 1 м. R: 4 м. T: 30 м
E3ZM	Прямоугольный	Нержавеющая сталь (SUS 316)	BGS: 150 мм. D: 1 м. R: 4 м. T: 15 м
E3ZM-V	Прямоугольный	Нержавеющая сталь	12 mm
E3ZM-C	Прямоугольный	Максимальная маслостойкость	Высокий эксплуатационный ресурс благодаря корпусу из нержавеющей стали марки SUS 316L и яркому оранжевому светодиоду
E3Z Laser	Прямоугольный	Точное определение положения и подсчет	Мощный лазерный светодиод
E3ZM-B	Прямоугольный	Определение PET бутылок	AC3 power control and p-opaquing for highest PET detetion stability
E3Z-B	Прямоугольный	Системы транспортировки и наполнения бутылок	Оптика “Inner View” для надежного обнаружения бутылок из полиэтилентерефталата (PET)
E3S-C	Прямоугольный	Литой корпус из цинка	BGS: 500 мм. D: 2 м. R: 3 м. T: 30 м

МИНИАТЮРНЫЕ ФОТОДАТЧИКИ

Модель	Тип	Форма корпуса	Материал корпуса	Максимальное расстояние срабатывания
E3T	Плоский / тонкий корпус	Квадратный	Пластик (PTB)	BGS: 30 мм. D: 30 мм. R: 200 мм. T: 1 м
E3X-NA	Удаленный усилитель	Цилиндрический	Пластмасса (полиэтилен)	BGS: -. D: 150 мм. R: -. T: –
E3X-MDA	2-канальный усилитель	Прямоугольный	Пластмасса	зависит от типа оптоволокна

ФОТОДАТЧИКИ СПЕЦИАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ

Предлагаемый нами ассортимент датчиков специального назначения дает возможность подобрать устройство с наилучшими характеристиками для надежного обнаружения специфических объектов, например, бутылок, печатных плат, печатных меток, объектов различного цвета. Мы также предлагаем модели для систем с напряжением питания переменного тока.

Модель	Тип	Назначение	Основные свойства	Максимальное расстояние срабатывания
E3JK / E3JM	Компактный датчик на напряжение постоянного и переменного тока	Двери, инженерные системы зданий	Напряжение питания 12…240 В= или 24…240 В~	BGS: -. D: 300 мм. R: 4 м. T: 5 м
E3G	Прямоугольный	Пластик (PBT)	Напряжение питания 12…240 В= или 24…240 В~	BGS: 1,2 м. D: 2 м. R: 10 м. T: –
E3M-V	Датчик обнаружения маркировки	Обнаружение маркировки на ламинированных объектах	Коаксиальная оптическая система для надежного обнаружения маркировки на ламинированных объектах	BGS: 10 + 3 мм. D: -. R: -. T: –
E3S-LS3	Модели с широким лучом	Обнаружение печатных плат	Широкий луч для надежного обнаружения неоднородных объектов	BGS: -. D: 60 мм. R: -. T: –
EE-SX95	Датчики щелевого типа	Обнаружение материала	Глубина слота 6.5 мм	6.5 мм
E3C-LDA	Прецизионный лазерный датчик	Определение положения с высокой точностью	Точность до 10 мкм	BGS: -. D: 1 м. R: 7 м. T: –

Оптоволоконные датчики Autonics

Оптоволоконные датчики, объединяют кабели и усилители и обеспечивают обнаружение движения объектов. Аутоникс предлагает для приобретения линейку оптоволоконных датчиков для различных сфер применения, где требуется автоматизация процессов производства.
Виды оптоволоконных датчиков Аутоникс
Аутоникс создал несколько разновидностей датчиков. В том числе и с различными видами выходов. Оптоволоконные датчики c NPN выходом и оптоволоконные датчики c PNP выходом позволяют подключаться к различным видам оборудования посредством кабелей.

В каталоге возможно найти оборудование для измерения различных физических величин:

оптоволоконные датчики деформации;
оптоволоконные датчики температуры;
оптоволоконный датчик давления.

Функционирование всех видов устройств обеспечивается за счет качественных оптических элементов, встроенных в корпус устройства.
Характеристики оптоволоконных датчиков Аутоникс
Устройства, представленные в каталоге, обладают следующими характеристиками:

удобство монтажа;
помехоустойчивость;
высокая скорость отклика устройства;
высокая производительность и возможность подключения нескольких кабелей/усилителей;
спецификация оборудования;
обнаружение малогабаритных объектов.

В зависимости от целей установки возможно выбрать необходимое устройство, которое позволит эксплуатировать его длительное время.

Оптический датчик Autonics

Оптический датчик Autonics BM200-DDT используется для обнаружения различных объектов путем приёма отраженного от них света излучателя.

Модель входит в серию bm. Артикул H1650001372.

Применяется как датчик диффузного отражения. Работает при напряжении в пределах 12-24 DC. Соединение осуществляется через кабель 2 м. Выход — npn со срабатыванием на свет. Устройство излучает инфракрасный свет.

Оптические датчики ВБО

Оптические датчики серии ВБО применяются во всех отраслях для позиционирования или счета объектов. Использование в датчиках кодированного инфракрасного излучения позволяет избежать влияния посторонних источников света.

Оптические датчики приближения тип-D (с отражением от объекта) содержат источник света и приемник в одном общем корпусе. Линза источника света формирует световой луч, который с увеличением расстояния увеличивается в ширину и уменьшается в интенсивности. Широкоугольная приемная линза используется для сбора отраженного светового луча от поверхности обнаруживаемого объекта. Источником света является инфракрасный светодиод. Выпускаются в цилиндрических корпусах из никелированной латуни и в прямоугольных корпусах из полиамида, армированного стекловолокном. Оптические датчики тип-D могут работать в режимах «DARK ON» и «LIGHT ON».

Оптические датчики приближения тип-R (с отражением от световозвращателя/рефлектора) содержат источник света и приемник в одном общем корпусе. Cвет от излучателя отражается обратно в приемник с помощью отражателя, установленного на противоположной стороне. Когда объект воздействия прерывает луч от источника света, он уменьшает количество получаемого света приемником. Это уменьшение интенсивности света используется для обнаружения объекта. Источником света является инфракрасный светодиод. Выпускаются в цилиндрических корпусах из никелированной латуни и в прямоугольных корпусах из полиамида, армированного стекловолокном. Оптические датчики тип-R могут работать в режимах «DARK ON» и «LIGHT ON».

Оптические датчики приближения тип-T (на прерывание оптического луча) источник света и приемник находятся в отдельных корпусах и устанавливаются друг напротив друга. Свет, излучаемый передатчиком, направлен прямо на приемник. Когда объект воздействия пересекает луч между излучателем и приемником, выход приемника меняет состояние. Источником света является инфракрасный светодиод. Выпускаются в цилиндрических корпусах из никелированной латуни и в прямоугольных корпусах из полиамида, армированного стекловолокном. Оптические датчики тип-T могут работать в режимах «DARK ON» и «LIGHT ON».