Фотоэлектрические датчики. Фотодатчики. Устройство, типы и виды фотодатчиков.

Фотоэлектрические датчики (фотодатчики) используются в автоматике для преобразования в электрический сигнал различных неэлектрических величин: механических перемещений, скорости размеров движущихся деталей, температуры, освещенности, прозрачности жидкой или газовой среды и т. д.

По принципу кодирования информации фотодатчики можно разделить на две группы: с амплитудной модуляцией светового потока и с временной или частотной модуляцией. У датчиков с амплитудной модуляцией значение фототока пропорционально световому потоку, зависящему от управляемой (контролируемой) неэлектрической величины. У датчиков с временной или частотной модуляцией фототок изменяется дискретно за счет полного или частичного прерывания светового потока от воздействия неэлектрической величины. Информация об управляемом (контролируемом) параметре кодируется в этих датчиках в виде числа, частоты или длительности импульсов фототока.

Фотодатчик в общем случае состоит из фотоэлектрического чувствительного элемента (фотоэлемента) источника света и оптической системы. В некоторых случаях фотодатчики используют световое излучение объекта управления (контроля) и не содержат источника света (датчики астрономического компаса, температуры, освещенности и др.). Некоторые датчики с целью упрощения конструкции могут не содержать оптической системы.

В большинстве фотодатчиков преобразование входной неэлектрической величины в электрический сигнал осуществляется в два этапа: сначала происходит ее преобразование в изменение одного из параметров светового потока (силы света, освещенности, спектрального состава и т. п.), а затем это изменение преобразуется фотоэлементом в электрическую величину (фототок, падение напряжения, фото-ЭДС и т. д.).

Все фотодатчики по характеру формирования воздействия светового потока на фотоэлемент можно разделить на несколько видов.

1. Фотодатчики, у которых световой поток изменяется за счет перемещения объекта управления (контроля) или изменения размеров объекта (рис. 2-7). В этих датчиках источник света 1 и оптическая система (конденсор) 2 формируют параллельный и равномерный световой поток Ф.. В этом световом потоке помещается деталь З, размеры которой нужно контролировать, или заслонка 4, связанная механически с ОУ и перекрывающая часть светового потока. При изменении размера детали d или при перемещении заслонки х изменяется количество света (лучистой энергии), попадающего на фотоэлемент 5. Для повышения чувствительности световой поток Ф1, содержащий информацию о размерах детали (или о перемещении объекта), собирается оптической системой 6 и фокусируется на светочувствительную поверхность фотоэлемента. По такому принципу работают датчики фотоэлектрических микрометров, датчики длины, площади, деформаций и т. д. На этом принципе основана работа и дискретных фотодатчиков, таких, как фотоэлектрические датчики (преобразователи) «угол — код», датчики частоты вращения, фотосчитывающие датчики с перфолент, перфокарт, фотодатчики конца магнитной ленты, датчики размеров петли магнитной ленты, находящейся в кармане лентопротяжного механизма ЗУ на магнитной ленте, и т. д.

2. Фотодатчики, у которых световой поток попадает на фото элемент после отражения от объекта управления (контроля) (рис. 2-8). В этих фотодатчиках источник света 1 и оптическая система 2 формируют узкий световой луч, который после отражения от объекта З попадает через собирающую и фокусирующую оптическую систему 4 на фотоэлемент 5. Количество отраженного света, попадающего на фотоэлемент, зависит от отражательной способности поверхности объекта (чистоты обработки, блесткости, наличия участков, покрытых краской, и т. п.). Такие фотодатчики используются в читающих автоматах, способных автоматически считывать и кодировать информацию с текстовых и графических документов, в измерителях чистоты поверхности, фотоэлектрических рефлектометрах, гигрометрах и пр.

3. Фотодатчики, у которых световой поток создается объектом управления (контроля) (рис.2-9). В этих фотодатчиках световой поток, излучаемый ОУ, содержит информацию об управляемом (контролируемом) параметре объекта 1. Оптическая система 2 собирает и фокусирует световой поток на светочувствительную поверхность фотоэлемента З. Подобные фотодатчики используются в фотоэлектрических измерителях температуры, дозиметрах лучистой энергии, приборах для эмиссионного спектрального анализа.

В качестве чувствительных элементов в фотодатчиках используются фотоэлементы с внешним, вентильным и внутренним фотоэффектом.

Фотоэлементы с внешним фотоэффектом

Это вакуумные и газонаполненные фотоэлементы, фотоумножители обладают высокой линейностью световой характеристики (зависимость фототока от светового потока), высокой температурной стабильностью характеристик. Однако они имеют и ряд существенных недостатков, ограничивающих их применение в устройствах автоматического управления и контроля: необходимость в повышенном напряжении питания (сотни и тысячи вольт); хрупкость стеклянного баллона и возможность деформации электродов при механических воздействиях; старение и утомляемость фотоэлементов (снижение чувствительности при сильной освещенности).

Они отличаются Высокой надежностью и долговечностью не нуждаются в источнике питания, имеют малую массу и габариты. Недостатками их являются: сильное влияние окружающей температуры; утомляемость и высокая инерционность, ограничивающая применение при частоте прерывания светового потока в несколько десятков герц.

Фотодиоды и фототриоды

широко применяются в фотодатчиках различного типа. Они имеют линейную световую характеристику, высокую чувствительность, малую инерционность (частота прерывания светового потока может быть до нескольких килогерц), малые габариты. В зависимости от схемы включения различают вентильный и фотодиодный (фототриодный) режимы работы фотодиодов и фототриодов.

В фотодиодном режиме к фотодиоду нужно приложить в обратном запирающем направлении внешнее напряжение. У фототриодов в фототриодном режиме в цепь базы подается напряжение смещения от внешнего источника. Фотодиодный (фототриодный) режим включения фотодиодов (фототриодов) используется в основном в фотодатчиках с дискретной световой характеристикой (фотосчитывающие устройства с перфолент, перфокарт, фотоэлектрические преобразователи «угол—код», читающие автоматы и т. д.). В фотодиодном (фототриодном) режиме фотодиоды и фототриоды имеют большую чувствительность, чем в вентильном (выходным сигналом в этом режиме является напряжение).

наряду с фотодиодами и фототриодами находят широкое применение, причем в основном в фотодатчиках с дискретной световой характеристикой. Достоинством фоторезисторов является высокая чувствительность, стабильность параметров, большая надежность и долговечность, возможность работы, как на постоянном, так и на переменном токе, малые габариты. К их недостаткам следует отнести большую инерционность, сильное влияние окружающей температуры, нелинейность световой характеристики, большой разброс параметров у фоторезисторов одной партии.

В качестве источников световой энергии в некоторых фотодатчиках используется сам ОУ (при измерении температуры, освещенности и т.п.). Большинство же фотодатчиков

нуждается в искусственном источнике светового потока. Наибольшее распространение в качестве такого источника в фотодатчиках получили недорогие и простые в эксплуатации

лампы накаливания. С целью повышения их надежности и долговечности рабочее

напряжение снижают на 20—З0 % по сравнению с номинальным.

Для работы в инфракрасной области спектра применяют специальные излучатели в виде штифтов из жаропрочных полупроводниковых материалов. Менее распространены в фотодатчиках газоразрядные лампы. Они имеют высокую светоотдачу и потребляют при этом в 2—З раза меньше энергии, чем лампы накаливания. Однако номенклатура этих ламп ограничена, габариты их больше, чем ламп накаливания.

Оптические системы фотодатчиков служат для перераспределения в пространстве потока лучистой энергии с целью повышения эффективности воздействия объектов управления (контроля) на параметры лучистого потока. Функции оптических систем фотодатчиков весьма разнообразны и требуют применения самых различных линз, зеркал, призм, диафрагм, дифракционных решеток, светофильтров и т. д.

С целью повышения помехоустойчивости в некоторых фотодатчиках размещается предварительный усилитель выходного сигнала фотоэлемента. Для этой цели в настоящее время в основном используют микроэлектронные операционные усилители.

Источник

Фотоэлектрические датчики: назначение и устройство. Принцип работы фотоэлектрических датчиков

В сферах промышленности активно используются такие специализированные устройства как фотоэлектрические датчики, которые позволяют совершать наиболее точное обнаружение поступающего объекта без необходимости физического контакта. Они применяются при установке различного оборудования, а также бывают разных типов и отличаются принципом действия. Можно выбрать подходящее устройство по его свойствам, а также, учитывая ситуацию, в которой будет применяться подобный датчик.

Использование различных фотоэффектов

Во время своей работы https://techtrends.ru/catalog/fotoelektricheskie-datchiki/» target=»_blank»>фотоэлектрические датчики используют три возможных фотоэффекта, которые зависят от того, как изменяются свойства предмета при наличии изменений в уровне освещения.

Виды устройств

Можно встретить фотоэлектрические датчики аналогового или дискретного вида.

Группы устройств

В зависимости от используемого метода работы, фотоэлектрические датчики принято делить на четыре группы:

Также датчики могут делиться не только по принципу работы, но и по своему назначению. Существуют приборы общего назначения и специализированные. Вторые предназначены для выполнения более узких задач и решения конкретных вопросов. Например, они могут распознавать наличие этикетки, контрастной границы и других подобных элементов. Все датчики выполняют задачу обнаружения каких-либо объектов на расстоянии, и в зависимости от особенностей элемента, это расстояние может значительно варьироваться.

Характеристики датчиков

Обычно производители сопровождают свои устройства специальными техническими паспортами, в которых с точностью прописываются все необходимые характеристики, помогающие правильно выбрать датчик. Это весьма удобно, поскольку покупателю не нужно производить какие-то точные расчеты, чтобы подобрать подходящий прибор, а достаточно только соотнести его параметры с особенностями места установки и конкретной ситуацией, в которой будет применяться устройство.

— персональную информацию, которую Пользователь сознательно раскрыл Администрации Сайта в целях пользования ресурсами Сайта;
— техническую информацию, автоматически собираемую программным обеспечением Сайта во время его посещения.

Источник

Датчики — в системах автоматического регулирования — чувствительные элементы или устройства, воспринимающие величину контролируемого параметра объекта и выдающие сигнал на устройство сравнения этой величины с заданной величиной, при этом вырабатывается сигнал разности или рассогласования, который через другие устройства воздействует на объект регулирования.

Область применимости фотоэлектрических датчиков положения охватывает широкий промышленный спектр. Датчики данного типа помогают решать задачи, связанные с управлением технологическими процессами производства, где необходимо осуществлять обнаружение, позиционирование или просто подсчет тех или иных объектов.

В силу своей универсальности, фотоэлектрические датчики находят сегодня самое обширное применение там, где необходима промышленная автоматизация. Они отличаются возможностью проводить бесконтактные измерения и подсчет объектов, и выводить соответствующую информацию в виде цифрового сигнала, который легко воспринимается и обрабатывается любым современным контроллером.

Цифровые выходы обычно содержат PNP или NPN-транзисторы либо просто реле. Питание осуществляется постоянным (или сетевым) напряжением от 10 вольт в пределах 240 вольт.

Принцип прерывания луча

Два корпуса — излучатель и приемник, составляют одно устройство. Они устанавливаются по разные стороны от места, где предполагается прохождение объекта. Приемник статично фиксируется напротив излучателя так, что непреломленный луч от излучателя всегда попадает в детектор приемника.

Рабочий диапазон (размеры фиксируемого объекта) практически неограничен, причем определяемые объекты могут быть как прозрачными, так и непрозрачными.

Принцип отражения луча от рефлектор

Датчик состоит из двух частей — излучателя и рефлектора. Приемник и излучатель находятся в одном корпусе, который неподвижно крепится с одной стороны исследуемого места, а с другой стороны устанавливается рефлектор (отражатель). Различные отражатели позволяют использовать датчики такого типа на разных расстояниях, кроме того чувствительность приемника может иногда регулироваться.

Данные датчики также подходят для обнаружения стекла и других хорошо отражающих поверхностей. Как и в случае с датчиками, работающими по принципу прерывания луча, датчики на основе рефлектора позволяют измерять габаритные размеры объектов или просто считать их.

Поскольку корпус здесь один, то прибор в целом требует меньше места для установки, иногда это является важным преимуществом, особенно для систем автоматизации требующих компактности. Данные датчики способны работать на расстояниях между корпусом и рефлектором от нескольких сантиметров до нескольких метров.

Принцип отражения луча от объекта

Все устройство представляет собой одиночный корпус, содержащий излучатель и приемник, способный реагировать даже на рассеянный отраженный от объекта луч. Модели датчиков данного типа имеют преимущественно небольшую стоимость, занимают меньше всего места для установки, им не нужен рефлектор.

Достаточно статично закрепить датчик недалеко от исследуемой зоны, и настроить его чувствительность в соответствии с типом поверхности обнаруживаемого объекта. Датчики данного типа подходят для работы на небольших расстояниях до исследуемых объектов, порядка нескольких десятков сантиметров, например с продуктами, движущимися на конвейерной ленте.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Источник

Фотоэлектрические датчики

Фотоэлектрические датчики применяются в закрытых помещениях для автоматизации различных видов технологических процессов в промышленности и на производстве, а также для выполнения широкого перечня других задач. Основной функцией устройства является бесконтактное получение информации о состоянии находящегося перед ним объекта: определение соответствия заданным параметрам скорости его перемещения, размеров, степени прозрачности и других данных. Полученные при помощи отраженного светового пучка данные преобразуются в электрический сигнал, который поступает на контроллер. В зависимости от принципа кодирования светового сигнала, примененного в конкретной модели датчика (амплитудной, временной или частотной модуляции), требуемый параметр отображается в виде частоты, продолжительности или количества световых импульсов.

Особенности конструкции

Основными элементами конструкции любого фотоэлектрического датчика являются:

Особенности конструкции определяются сферой применения и требованиями к прибору. Так, датчики, предназначенные для определения температуры или освещенности (например, датчики, управляющие автоматическим включением и отключением осветительных приборов), могут не оснащаться световым излучателем, а некоторые упрощенные модели не имеют линз.

В большинство датчиков для обеспечения искусственного светового потока применяются лампы накаливания, с целью обеспечения более долгого срока службы работающие на напряжении 70-80% от номинального. В качестве альтернативы допускается применение более экономичных и эффективных газоразрядных ламп, однако, в силу больших габаритов и меньшего ассортимента применение такого источника света не настолько популярно.

Для предотвращения искажения сигнала в результате воздействия помех в некоторых моделях устройств размещается микроэлектронный операционный усилитель выходного сигнала.

Основные разновидности фотодатчиков

В зависимости от способа передачи воздействия светового луча на фотодетектор фотодатчики подразделяют на несколько видов.

Виды фотоэлементов и принцип их работы

Возможные ограничения и область применения

В процессе монтажа, настройки и эксплуатации датчиков следует придерживаться ряда требований и рекомендаций:

Помимо промышленного производства фотоэлектрические датчики применяют и для выполнения широкого перечня других задач:

Также фотоэлектрические датчики используются в современных наукоемких отраслях (робототехнике и других).

Основные характеристики фотоэлектрических датчиков

При выборе устройства для конкретных целей и условий эксплуатации следует руководствоваться прилагаемой производителем документацией, в которой указаны все необходимые характеристики прибора:

Также стоит обратить внимание на размеры и вес устройств (подойдут ли они для эксплуатации в конкретных условиях или потребуют выполнения дополнительных работ при установке), сложность монтажа, требования к температурному режиму и влажности в помещении и другие факторы.

Источник

Фотоэлектрические датчики Autonics

Фотоэлектрические датчики производства компании Autonics серий BTF и BL предназначены, в первую очередь, для использования в составе систем промышленной автоматизации. Однако, благодаря своей универсальности, они также подходят для применения в промышленности, в автомобильном, железнодорожном и авиационном транспорте, на аэропортах, вокзалах, транспортных терминалах.

Датчики являются одними из наиболее часто используемых компонентов в современных системах промышленной автоматизации. Фотоэлектрические датчики относятся к одному из наиболее распространенных типов среди контрольных приборов.

Фотоэлектрическими датчиками называют устройства, реагирующие на изменение освещенности. Они известны также как оптические бесконтактные выключатели и фотодатчики. Эти небольшие по размерам электронные устройства способны под воздействием электромагнитного излучения в видимом, инфракрасном или ультрафиолетовом спектре подавать сигналы включения/выключения или последовательность сигналов на вход регистрирующей или управляющей схемы.

Фотодатчики являются разновидностью бесконтактных датчиков, потому что в них отсутствует механический контакт между чувствительным элементом датчика (фотосенсором) и объектом управления. Дальность действия у фотодатчиков намного больше, чем у других типов бесконтактных датчиков. Фотодатчики дискретного действия используются как своеобразные бесконтактные выключатели для подсчета, обнаружения, позиционирования, решения прочих задач на любой технологической линии.

Благодаря своим неоспоримым преимуществам фотоэлектрические датчики сегодня широко используются в различных применениях, где они позволяют решать целый ряд задач.

Классификация фотоэлектрических датчиков

В стандартных фотоэлектрических датчиках используется формируемый передатчиком направленный световой луч. Фотодатчики способны реагировать на непрозрачные и полупрозрачные объекты, а также на водяной пар, дым, аэрозоли. Все фотодатчики по принципу действия можно разделить на 3 основных вида:

• Фотодатчики на пересечение луча. Они реагируют на перекрытие регистрируемого светового потока при перемещении контролируемых объектов или при изменении их размеров. Как правило, имеют выполненные в отдельных корпусах передатчик и приемник. В таких датчиках источник света и оптическая система формируют узкий пучок света либо параллельный, равномерный световой поток.

Перекрытие светового луча фотодатчика дискретного типа приводит к срабатыванию выхода датчика – на выходе дискретный сигнал (как 0 или 1). В датчиках аналогового типа равномерный световой поток освещает объект. Таким образом можно контролировать, размеры объекта или заслонки, перекрывающую часть светового потока. По этому принципу работают датчики в фотоэлектрических микрометрах, датчики длины, площади, деформаций.

• Фотодатчики диффузного типа, у которых световой поток попадает на фотоэлемент после отражения от контролируемого объекта, выполнены, как правило, в одном корпусе. Количество отраженного света, попадающего на фотоэлемент, зависит от отражательной способности поверхности объекта (чистоты обработки, наличия отражающей поверхности и участков, покрытых краской). Такие фотодатчики могут использоваться также в измерителях чистоты поверхности, фотоэлектрических рефлектометрах, гигрометрах и так далее.

Среди работающих по этому принципу датчиков есть наиболее чутко реагирующие на отклонение уровня светового потока в сравнении с настройкой на объект. Например, возможно детектирование вздутой пробки на бутылке, неполное заполнение продуктами вакуумной упаковки и так далее. Для точности срабатывания в датчиках данного типа может использоваться функция подавления фона.

• Фотодатчики рефлекторного типа. Здесь световой поток попадает на фотоэлемент после отражения от специальной отражающей пластины (рефлектора). Такие датчики устроены так, что благодаря поляризационному фильтру они воспринимают отражение только от рефлектора. Эта особенность позволяет избежать ложного срабатывания при отражении света от объектов с зеркальной поверхностью, например, от жестяных банок. Есть рефлекторы, которые работают по принципу двойного отражения. Выбор подходящего рефлектора определяется требуемым расстоянием и монтажными возможностями.

• Еще есть фотодатчики специального назначения, но о них мы только упомянем, и подводить под нашу классификацию не будем.

Если у датчиков предыдущего типа приемник и передатчик, как правило, находятся в одном корпусе, то в фотодатчиках специального назначения нет передатчика, есть только приемник. Световой поток создается объектом управления (контроля) и содержит информацию о контролируемом параметре объекта. Подобные фотодатчики используются в фотоэлектрических измерителях температуры, дозиметрах лучистой энергии, приборах для эмиссионного спектрального анализа.

По международной классификации данному делению наиболее близко соответствует следующая маркировка в обозначении моделей:

Особенности фотодатчиков

Фотоэлектрические датчики могут различаться по типу используемого источника света и чувствительного фотоэлемента. В качестве источников света в современных датчиках массового применения, как правило, применяются светодиоды, а фоточувствительными элементами являются фотодиоды. Высокие технические характеристики, технологичность изготовления и доступная стоимость обеспечили им массовое применение.

Изначально в качестве источников света в фотодатчиках применялись лампы накаливания в специальном исполнении с увеличенным сроком службы. В качестве фотоэлементов ранее и сегодня в отдельных датчиках специального назначения можно встретить фототранзисторы, фоторезисторы, вакуумные и газонаполненные фотоэлементы, фотоумножители.

Достоинством фоторезисторов является высокая чувствительность, стабильность параметров, большая надежность и долговечность, возможность работы как на постоянном, так и на переменном токе. К их недостаткам следует отнести большую инерционность, сильное влияние окружающей температуры, нелинейность световой характеристики, большой разброс параметров даже у фоторезисторов одной партии.

Вакуумные и газонаполненные фотоэлементы обладают высокой линейностью световой характеристики (зависимость фототока от светового потока), высокой температурной стабильностью характеристик. Однако, ограничивает их применение в устройствах автоматического управления и контроля ряд существенных недостатков, включающий необходимость в повышенном напряжении питания (сотни и тысячи вольт), хрупкость стеклянного баллона и возможность деформации электродов при механических воздействиях, старение и утомляемость фотоэлементов (снижение чувствительности при высокой освещенности).

Фотодиоды наиболее широко применяются в современных фотодатчиках стандартного назначения. Они позволяют делать компактные датчики, имеют линейную световую характеристику, высокую чувствительность, малую инерционность (частота прерывания светового потока может доходить до нескольких килогерц).

В зависимости от схемы включения различают вентильный и фотодиодный режимы работы. В вентильном режиме фотодиод становится генератором фототока и не нуждается в источнике питания. Фототриод в вентильном режиме можно рассматривать как комбинированный электронный прибор – фотодиод (переход «база – эмиттер») и, собственно, триод, усиливающий фототок, который возникает в цепи «база–эмиттер» под действием светового потока. В вентильном режиме фотодиоды и фототриоды используются в фотодатчиках с пропорциональной световой характеристикой (измерение размеров, перемещений, температуры и так далее).

Вентильные фотоэлементы отличаются высокой надежностью, долговечностью и не нуждаются в источнике питания. Недостатками их являются: сильное влияние окружающей температуры, утомляемость в процессе длительной эксплуатации и высокая инерционность, ограничивающая применение при частоте прерывания светового потока в несколько десятков герц.

В фотодиодном режиме к переходу нужно приложить внешнее напряжение в обратном запирающем направлении. Фотодиодный режим используется в наиболее распространенных фотодатчиках с дискретной световой характеристикой. Они обеспечивают повышенную чувствительность в сравнении с вентильным режимом.

Оптические системы фотодатчиков служат для перераспределения потока лучистой энергии с целью повышения эффективности воздействия контролируемых объектов на параметры лучистого потока. К оптическим системам фотодатчиков относятся линзы, зеркала, призмы, диафрагмы, дифракционные решетки, светофильтры.

С целью повышения помехоустойчивости в фотодатчиках используется усилитель выходного сигнала фотоэлемента. Для этой цели в настоящее время, в основном, используют операционные усилители в интегральном исполнении.

Фотодатчики имеют индикатор рабочего состояния и, как правило, регулятор чувствительности, который дает возможность настроить срабатывание на объект, находящийся на неблагоприятном фоне.

По принципу кодирования информации фотодатчики можно разделить на две группы:

У датчиков с амплитудной модуляцией значение фототока пропорционально световому потоку, зависящему от контролируемой неэлектрической характеристики объекта. Информация о контролируемом параметре кодируется в этих датчиках в виде числа, частоты или длительности импульсов. Гораздо более распространены датчики с временной или частотной модуляцией, у которых фототок изменяется дискретно за счет полного или частичного перекрытия светового потока.

В ассортименте продукции компании Autonics широко представлены разнообразные датчики и среди них есть многочисленный ряд приборов фотоэлектрического типа. К последним новинкам относится серия миниатюрных фотодатчиков BTF и серия датчиков BL для контроля наличия жидкости в трубопроводах.

Фотодатчики Autonics BTF

Фотодатчики Autonics из серии BTF (рисунок 1, таблица 1) позиционируются компанией как ультратонкие фотоэлектрические датчики со встроенным усилителем.

Таблица 1. Основные характеристики фотоэлектрических датчиков BTF

Рис. 1. Датчик Autonics BTF1M

Они выполнены на основе однокристальной электронной схемы, отличаются превосходными рабочими характеристиками и очень компактными размерами, за счет чего могут применяться в условиях ограниченного пространства. Наличие отдельного светодиода красного цвета (OPR) на срабатывание упрощает позиционирование луча датчика во время монтажа, а функция подавления фоновой засветки (BGS) обеспечивает повышенную стабильность обнаружения объектов.

Серия датчиков Autonics BTF включает ряд моделей, работающих в диапазоне расстояний до 1 м и различающихся по типу используемого выходного транзистора (NPN или PNP), принципу работы луча – на просвет или отражение (рисунок 2). Работающие на просвет датчики состоят из передатчика и приемника, которые выполнены, чаще всего, в отдельных корпусах. Датчики на пересечение луча из серии Autonics BTF1M способны обнаруживать микроскопические непрозрачные объекты с матовой поверхностью диаметром до 0,2 мм.

Использующие отраженный луч (диффузионные) фотодатчики выполнены в одном корпусе. Работающие на отражение в диапазоне расстояний 5…30 мм датчики серии BTF30 способны обнаруживать объекты размером до 0,2 мм на расстоянии 10 мм.

Датчики серии BTF15 отличаются от BTF30 наличием функции подавления фонового отражения (BGS), а также имеют меньший рабочий диапазон (1…15 мм) и обладают повышенной точностью за счет уменьшенного до 5% гистерезиса на включение и выключение, в номинальном диапазоне расстояний. У BTF30 гистерезис составляет 20%.

Рис. 2. Схема подключения датчиков Autonics BTF

Уровень допустимой внешней засветки приемника солнечным светом составляет 10000 лк, а от ламп накаливания – не более 3000 лк. В датчиках типа BTF15-BDхх используется технология подавления внешней фоновой засветки (BGS), которая позволяет устранять влияние окружающих объектов на работу датчика и обеспечивает высокую стабильность обнаружения объектов различных цветов, выполненных из различных материалов.

Датчики серии BTF могут питаться от источников напряжением 12…24 В с нестабильностью до 10%. Предусмотрена защита от ошибочного подключения полярности источников питания, а также от короткого замыкания в нагрузке.

Для подключения датчиков BTF используется трехпроводный кабель со стандартной расцветкой: коричневый провод присоединяется к плюсу источника питания, синий – к общему проводу. Нагрузка подключается между выходом датчика (черный провод) и общим проводом схемы в случае датчика с выходным транзистором типа PNP, либо между плюсом источника питания для транзистора типа NPN.

Все датчики серии BTF выполнены в прочном пластиковом корпусе со степенью защиты IP67. В комплекте с датчиками поставляется крепеж в виде Г-образной скобы и винтов.

Фотодатчики Autonics BL

Фотодатчики этой серии позиционируются компанией, как обладающие превосходными характеристиками по чувствительности и имеющие компактные размеры (рисунок 3).

Рис. 3. Датчик Autonics BL

Фотодатчики из серии Autonics BL (таблица 2) предназначены для контроля уровня жидкости. Они позволяют определять наличие или отсутствие жидкости в прозрачной трубе, диаметр которой может быть 6…13 мм, заявляемая производителем толщина стенки может составлять 1 мм. С помощью кнопочного переключателя выбирается один из двух режимов работы (срабатывание на свет или на затемнение), а светодиодные индикаторы (зеленый и красный) обеспечивают удобный контроль текущего рабочего состояния. Зеленый показывает выбранный режим работы. Когда он горит – выбран режим срабатывания на свет, когда не горит – на затемнение. Красный СИД отмечает срабатывание датчика.

Таблица 2. Основные характеристики фотоэлектрических датчиков BL

Рис. 4. Схема подключения датчиков BL

Датчики Autonics BL включают передатчик и приемник в одном корпусе, закрепляемые на трубе диаметром 6…13 мм и предназначенные для контроля наличия в ней жидкости. При отсутствии жидкости в трубе луч передатчика попадает в окно приемника, а при появлении в трубе жидкости он отклоняется за счет эффекта преломления на границе с жидкостью и поэтому на приемник не попадает (рисунок 4).

Датчики BL прочно крепятся к трубе двумя пластиковыми застежками и могут быть дополнительно защищены отдельно поставляемым бандажом, но он выпускается только под трубу диаметром 1/2 дюйма (12,7 мм) (рисунок 5). Компактные размеры (23х14х13 мм) приборов из серии BL позволяют экономить монтажное пространство.

Датчики серии BL могут питаться от источников напряжением 12…24 В с нестабильностью до 10%. Предусмотрена защита от ошибочного подключения полярности источников питания, а также от короткого замыкания в нагрузке.

Для подключения датчиков используется трехпроводный кабель со стандартной расцветкой: коричневый провод присоединяется к плюсу источника питания, а синий – к общему проводу. Нагрузка подключается между выходом датчика (черный провод) и общим проводом схемы для датчика с выходным транзистором типа PNP либо между плюсом источника питания для транзистора типа NPN.

Датчики Autonics BL могут работать в диапазоне температур 10…55°С при влажности 35…85%. Допустима внешняя засветка от солнца или ламп накаливания световым потоком не более 3000 лк.

Рис. 5. Принцип действия датчиков BL

Принципы действия датчиков BTF и BL

Рассмотрим подробнее работу фотоэлектрических датчиков серий BTF и BL. На рисунке 6 представлены временные диаграммы работы из руководства по эксплуатации датчиков серии BTF.

Рис. 6. Диаграмма работы датчиков BTF

На верхней диаграмме представлены уровни входного сигнала, а ниже – состояние зеленого индикатора стабильности входного сигнала, состояние красного индикатора срабатывания датчика и состояние выходного сигнала.

Вернемся к верхней диаграмме, которая определяет состояние всех остальных. Средняя, незатемненная зона уровня входного сигнала соответствует зоне нестабильной работы датчика. Работа его будет хаотичной, о чем может свидетельствовать прерывистое свечение зеленого индикатора. Вообще, нестабильным может быть нижний или верхний уровень входного сигнала, что отражено и на диаграмме. В верхней части находится зона нестабильности на включение датчика, а в нижней – на его выключение.

Отсутствие свечения зеленого светодиода свидетельствует о нештатной ситуации, когда показатель входного сигнала или не достигает верхнего уровня, или превышает порог нижнего.

Описанная процедура соответствует срабатывающему на свет датчику. Для срабатывающих на затемнение моделей становятся инверсными выходные уровни и включение красного светодиода.

Для датчиков типа BL диаграммы выглядят немного проще (рисунок 7), так как здесь нет отслеживания зоны нестабильности и ее контроля с помощью зеленого светодиода, который в данном случае используется для индикации режимов работы (на освещение или на затемнение), выбираемых с помощью отдельной кнопки на корпусе датчика. Для того чтобы предотвратить случайное переключение режимов работы в процессе эксплуатации, можно заблокировать используемый режим нажатием на кнопку в течение 3 и более секунд.

Рис. 7. Диаграмма работы датчиков BL

В процессе монтажа и эксплуатации датчиков Autonics BTF и BL необходимо соблюдать ряд требований и помнить о мерах по обеспечению эффективной работы.

После подачи напряжения питания датчики готовы к работе через 100 мс. В случае, если для питания датчиков и нагрузки используются разные источники, вначале должно подаваться напряжение питания на датчик.

Такие мощные источники света как солнце не должны быть направлены непосредственно на фотоэлемент датчика. Сбои в работе фотоэлектрического датчика может вызывать и свечение флуоресцентных ламп, поэтому используйте защитные кожухи и щитки. Установка датчика на плоской поверхности порой может вызвать сбои из повышенного уровня отражений от этой поверхности. Предусмотрите меры для защиты от такой засветки.

Укладка соединительного кабеля от датчика в непосредственной близости от линий высокого напряжения может привести к сбоям при эксплуатации.

При подключении к выходу датчиков реле или другой нагрузки индуктивного характера необходимо предусмотреть защиту для выходного транзистора датчика от выбросов напряжения в процессе отключения нагрузки.

Заключение

Фотоэлектрические датчики сегодня повсеместно используются в промышленности, в автомобильном, железнодорожном и авиационном транспорте, на аэропортах, вокзалах, транспортных терминалах, в космических кораблях и межпланетных станциях. Их можно найти практически в любом шлагбауме контрольно-пропускных пунктов, а также дома и в офисе, например, в компьютерной мышке. Фотоэлектрические датчики Autonics, включая модели серий BTF и BL, предназначены, в первую очередь, для использования в составе систем промышленной автоматизации.

В целом, оценивая фотодатчики, следует отметить их универсальность, отсутствие обратного воздействия на контролируемый объект. Однако следует учитывать их чувствительность к вибрациям и ударам, помнить о затруднениях в работе в условиях запыленной, загазованной и влажной среды, а также о восприимчивости к помехам от осветительных приборов.

Современные фотоэлектрические датчики общего назначения, разработанные с применением новейших технологий, широко применяются в различных областях промышленности благодаря их высокой эффективности, функциональной гибкости, надежности и доступной цене, а фотодатчики Autonics считаются одним из лучших предложений на рынке в этой области.

Литература

Новинка от Autonics: ультракомпактные фотоэлектрические датчики серии BTS

Компания Autonics, ведущий корейский разработчик, производитель и поставщик датчиков и контроллеров, представляет новую линейку ультракомпактных, тонких фотоэлектрических датчиков серии BTS.

Компактные фотоэлектрические датчики BTS со встроенным усилителем отлично подходят для использования в ограниченном пространстве. Имея ширину всего 7,2 мм, такие датчики являются идеальными для установки в ограниченных пространствах. Они способны легко обнаруживать миниатюрные объекты размером до 0,15 мм в диаметре (конвергентный отражательный тип), например, металлические проводники и полупроводниковые кристаллы. Благодаря степени защиты IP67 и крепежу из нержавеющей стали приборы подходят для разнообразных условий эксплуатации и способны длительно и надежно работать в различных средах. Датчики серии BTS сочетают в себе компактные размеры и превосходные рабочие характеристики.

Датчики применяются, например, в составе оборудования для лазерной маркировки, обнаружения дисков фрикционных муфт.

Источник

• ← к какому банку относится карта золотая корона
• к какому врачу идти если болят суставы рук на пальцах →