Kokie yra keturi fotoelektrinių jutiklių tipai?

Ar kada susimąstėte, kaip gamyklų robotai „mato“ pro šalį lekiančius produktus arba kaip automatinės durys žino, kad artėjate? Tikėtina, kad fotoelektriniai jutikliai, dažnai vadinami „fotoakimis“, yra tie nežinomi herojai, kurie tai įgyvendina. Šie išmanūs prietaisai naudoja šviesos spindulius objektams aptikti be fizinio kontakto, ir sudaro šiuolaikinės automatizacijos pagrindą. Bet ar žinojote, kad yra keturi pagrindiniai tipai, kurių kiekvienas turi savo supergalią? Išanalizuokime juos, kad suprastumėte technologijas, formuojančias mūsų automatizuotą pasaulį.

„The Core Quartet“: Keturi būdai, kaip šviesa aptinka jūsų pasaulį

Nors rasite specializuotų variantų, pramonės ekspertai nuolat nurodo keturias pagrindines fotoelektrinių jutiklių technologijas. Tinkamo pasirinkimas labai priklauso nuo konkrečių jūsų taikymo poreikių – atstumo, objekto tipo, aplinkos ir reikiamo tikslumo.

1. Tiesiai spinduliais perduodami jutikliai: tolimojo nuotolio čempionai

• Kaip jie veikia: Įsivaizduokite švyturį ir apžvalgos aikštelę. Šie jutikliai turiatskiri vienetai: skleidėjas, siunčiantis šviesos spindulį (dažnai infraraudonųjų spindulių arba raudoną šviesos diodą), ir imtuvas, esantis tiesiai priešais. Aptikimas įvyksta, kai objektas fiziškaipertraukosšis spindulys.
• Pagrindiniai privalumai: Jie gali pasigirti ilgiausiais jutimo atstumais (lengvai siekiantiais iki 20 metrų ar daugiau) ir pasižymi išskirtiniu patikimumu bei stabilumu. Kadangi imtuvas tiesiogiai mato skleidėjo šviesą, jiems didelės įtakos neturi objekto spalva, forma ar paviršiaus apdaila (blizgus, matinis, skaidrus).
• Trūkumai: montuojant reikia tiksliai suderinti du atskirus įrenginius ir abiejų laidus, o tai gali būti sudėtingiau ir brangiau. Jie taip pat yra pažeidžiami, jei ant kurio nors lęšio susikaupia nešvarumų.
• Kur juos matote: Puikiai tinka didelių atstumų konvejerių aptikimui, didelių mašinų apsaugai, nutrūkusių laidų ar sriegių tikrinimui ir pro vartus praeinančių objektų skaičiavimui. Tas garažo vartų apsauginis spindulys, neleidžiantis jiems užsidaryti ant jūsų automobilio? Klasikinis transliacinis spindulys.

2. Atspindintys (atspindintys) jutikliai: vieno įrenginio alternatyva

• Kaip jie veikia: Čia siųstuvas ir imtuvas yra patalpintitas pats vienetasJutiklis siunčia šviesą į specialų atšvaitą (pvz., aukštos kokybės dviračio atšvaitą), pritvirtintą priešais. Atšvaitas atspindi šviesos spindulį tiesiai atgal į imtuvą. Aptikimas įvyksta, kai objektas pertraukia šį atspindėtą spindulį.
• Pagrindiniai privalumai: Daug lengviau montuojamas ir laidinamas nei perėjimo spindulių pluošto, nes tai tik vienas įrenginys vienoje pusėje (plius pasyvusis reflektorius). Užtikrina gerus jutimo atstumus, dažnai ilgesnius nei difuzinių tipų. Kai kurios specializuotos versijos puikiai tinka permatomiems objektams (pvz., stikliniams ar plastikiniams buteliams) aptikti, nes naudojamos poliarizuotos šviesos filtrai, ignoruojantys atsitiktinius atspindžius.
• Trūkumai: Norint patikimai veikti, reflektorius turi būti švarus. Veikimą gali paveikti labai atspindintys foniniai objektai, galintys atspindėti šviesą. Jutimo diapazonas paprastai yra mažesnis nei tiesiojo spindulio.
• Kur juos matote: plačiai naudojami pakavimo linijose, medžiagų tvarkyme, transporto priemonių ar žmonių aptikimui prieigos taškuose ir permatomų konteinerių buvimo gamybos linijose tikrinimui.

3. Difuziniai (artumo) jutikliai: kompaktiški darbiniai arkliai

• Kaip jie veikia: Siųstuvas ir Imtuvas vėl yra vienametas pats vienetasUžuot naudojęs reflektorių, jutiklis pasikliauja pačiu taikinio objektu, kad atspindėtų šviesą atgal į imtuvą. Jutiklis aptinka objektą pagal šios atspindėtos šviesos intensyvumą.
• Pagrindiniai privalumai: Paprasčiausias montavimas – reikia pritvirtinti ir prijungti tik vieną įrenginį. Dėl kompaktiško dydžio jie idealiai tinka ankštoms erdvėms. Priešingoje pusėje nereikia reflektoriaus.
• Trūkumai: jutimo atstumas yra trumpesnis nei tiek transliacinių, tiek retrorefleksinių tipų. Veikimas labai priklauso nuo objekto spalvos, dydžio, tekstūros ir atspindžio. Tamsus, matinis objektas atspindi daug mažiau šviesos nei ryškus, blizgus, todėl aptikimas esant maksimaliam vardiniam atstumui yra mažiau patikimas. Fone esantys objektai taip pat gali sukelti klaidingus suveikimus.
• Kur juos matote: Ypač dažnai naudojami atliekant trumpo nuotolio aptikimo užduotis: detalių buvimo surinkimo linijose, butelių kamštelių aptikimui, krūvų aukščio stebėjimui ir konteinerių lygio nustatymui. Įsivaizduokite prekybos automatą, kuris jaučia jūsų ranką šalia išdavimo zonos.

4. Fono slopinimo (BGS) jutikliai: susitelkę ekspertai

• Kaip jie veikia: Sudėtinga difuzinio jutiklio evoliucija, taip pat įmontuota viename įrenginyje. Užuot tik matavę atspindėtos šviesos intensyvumą, BGS jutikliai nustato atstumą iki objekto naudodami trianguliacijos arba skrydžio laiko principus. Jie yra tiksliai sukalibruoti taip, kad aptiktų objektus tik tam tikrame, iš anksto nustatytame atstumo diapazone, efektyviai ignoruodami viską, kas yra už jo ribų (fonas).
• Pagrindiniai privalumai: Neįtakingi fone esantiems objektams – didžiausias jų privalumas. Daug mažiau jautrūs tikslinio objekto spalvai ir atspindumui, palyginti su standartiniais difuziniais jutikliais. Užtikrina labai patikimą objektų aptikimą tiksliu atstumu.
• Trūkumai: Paprastai jų maksimalus diapazonas yra trumpesnis nei standartinių difuzinių jutiklių. Paprastai brangesni nei bazinių difuzinių jutiklių.
• Kur juos matote: būtini objektams aptikti sudėtingame arba atspindinčiame fone, patikimai aptikti tamsius arba juodus objektus (pvz., padangas), tikrinti talpyklų užpildymo lygį, neatsižvelgiant į jų spalvą, ir užtikrinti tikslų padėties nustatymą, kai foniniai trukdžiai yra problema. Labai svarbūs automobilių surinkimo linijose ir maisto produktų pakuotėse.

Daugiau nei pagrindai: specializuotų poreikių tenkinimas

Nors keturi pagrindiniai jutikliai atlieka daugumą darbų, inžinieriai sukūrė specializuotus jutiklius unikaliems iššūkiams:

• Šviesolaidiniai jutikliai: naudokite lanksčius šviesolaidinius kabelius, prijungtus prie centrinio stiprintuvo. Idealiai tinka itin ankštoms erdvėms, aukštos temperatūros aplinkai arba vietoms, kuriose yra didelis elektrinis triukšmas.
• Spalvų ir kontrasto jutikliai: aptinka konkrečias spalvas arba kontrasto skirtumus (pvz., etiketes ant pakuočių), tai yra labai svarbu kokybės kontrolei.
• Lazeriniai jutikliai: skleidžia itin sufokusuotą spindulį labai mažiems objektams aptikti arba tiksliems atstumo matavimams atlikti.
• Skaidrių objektų jutikliai: specialiai suderinti šviesą atspindintys jutikliai, skirti patikimam skaidrių medžiagų aptikimui.

Kodėl fotoelektriniai jutikliai valdo automatizavimą

Šie „erelio akys“ pasižymi įtikinamais privalumais: ilgais jutimo atstumais, bekontakčiu veikimu (apsauga nuo pažeidimų), greitu reagavimo laiku ir ilgaamžiškumu atšiauriomis pramoninėmis sąlygomis. Jie yra esminiai daugybei užduočių įvairiose pramonės šakose:

• Gamyba ir pakavimas: dalių aptikimas ant konvejerių, gaminių skaičiavimas, užpildymo lygio tikrinimas, etikečių buvimo patikrinimas, robotinių rankų valdymas.
• Maistas ir gėrimai: tinkamo pakavimo užtikrinimas, pašalinių objektų aptikimas, gamybos linijos srauto stebėjimas.
• Farmacija: tablečių buvimo lizdinėse pakuotėse tikrinimas, tikslus buteliukų užpildymo lygio tikrinimas.
• Automobilių pramonė: tikslus detalių pozicionavimas surinkimo robotams, komponentų tikrinimas, apsauginės šviesos užuolaidos.
• Logistika ir medžiagų tvarkymas: konvejerių juostų valdymas, palečių aptikimas, sandėlio automatizavimas.
• Pastatų automatizavimas: automatinės durys, liftų padėties nustatymas, saugos sistemos.

Ateitis šviesi (ir protinga)

Fotoelektrinių jutiklių rinka sparčiai auga – prognozuojama, kad iki 2030 m. ji pasieks 3,01 mlrd. JAV dolerių, kasmet augant 6,6 %, o iki 2033 m. – net 4,37 mlrd. JAV dolerių, o metinis augimo tempas – 9 %. Šį augimą skatina nenumaldomas siekis automatizavimo, „Industry 4.0“ ir išmaniųjų gamyklų.

Kita banga – tai išmanesni ir labiau tarpusavyje susiję jutikliai. Tikėkitės tokių patobulinimų kaip IO-Link ryšys, skirtas lengvesniam nustatymui ir duomenų mainams, integracija su daiktų interneto platformomis nuspėjamajai priežiūrai ir net nanomedžiagų taikymas, siekiant padidinti jautrumą ir naujų galimybių. Žengiame į „Jutiklių technologijos 4.0“ erą, kai šie pagrindiniai jutimo įrenginiai tampa išmaniaisiais duomenų taškais tarpusavyje sujungtose sistemose.

Tinkamos „akies“ pasirinkimas darbui

Šių keturių pagrindinių tipų – tiesiojo spindulio, atspindžio, difuzinio ir fono slopinimo – supratimas yra pirmas žingsnis siekiant išnaudoti fotoelektrinio jutiklio galią. Atsižvelkite į objektą, atstumą, aplinką ir galimus foninius trukdžius. Kilus abejonių, pasikonsultavus su jutiklių gamintojais arba automatizavimo specialistais, galima nustatyti optimalią technologiją jūsų konkrečiai taikymo sričiai, užtikrinant sklandų ir efektyvų automatizavimą. Išnagrinėkite galimybes; tinkamas jutiklis gali nušviesti kelią į didesnį našumą.