المقدمة
تحتل المستشعرات دورًا مهمًا في التحكم الآلي والتحكم في العمليات، بهدف تحسين الكفاءة والموثوقية والدقة. ومع ذلك، فإن المفاتيح الضوئية بصفة خاصة تعد ذات مرونة عالية وموثوقة. ولكن ما هو مفتاح ضوئي وكيف يعمل؟ سنتناول الحديث عن الأجهزة الفردية. ما يمكن أن تكون مصنوعة منه، وكيفية تشغيلها وأين يمكنك استخدامها.
فهم الأساسيات
العبارة خاصية المفتاح الضوئي تشير إلى نوع من الأجهزة التي تستخدم الضوء كمستشعر لتحديد ما إذا كان هناك جسم موجودًا أم لا. باستخدام التأثير الضوئي الكهربائي، فإنه يستخدم ضوء السقوط على مواد مناسبة لإنتاج تيار كهربائي. المبدأ: يعتمد المفتاح الضوئي على الضوء المحيط وتشمل المكونات الأساسية عادةً — مصدر الضوء: مستقبل الضوء حساسية الصندوق & واجهة الإخراج
LED/ليزر، في الواقع مصدر ضوئي نقطي، حيث يتم من خلاله إدخال شعاع الضوء. يستقبل المستشعر الضوئي (ديود ضوئي، مترانزستور ضوئي) الضوء القادم المنعكس أو الناقل من خلال الجسم الذي يتم قياس بعده. يتم حماية الدواخل بواسطة الغلاف، والذي يغلق أيضًا ضد العناصر لحمايتها من الظروف القاسية. الخصائص العامة لمُحَوِّلات عزل الإشارات التناظرية المرسلة؛ إنها واجهة على إخراجها حيث يمكن إرسال الإشارة إلى أنظمة التحكم أو الأجهزة باستخدام مفتاح التتابع أو حتى مخرج المترانزستور.
كيف تعمل أجهزة التبديل الضوئية
تعمل جهاز التبديل الضوئي من خلال عملية من أربع خطوات: إصدار الضوء، استشعار الجسم، معالجة الإشارة، وأخيرًا بدء الإخراج.
إطلاق الضوء: بالنسبة للمستشعرات ذات الشعاع المار، بعد الكشف عن التفعيل، يصدر مصدر الضوء شعاع ضوء يشكل حقلًا أو يغطي فجوة معينة.
تبديل: إذا دخل جسم في المسار وحجب الشعاع أو عكسه إلى مستشعر الضوء، يكتشف التبديل وجود جسم. أما بالنسبة للتبديل المستند إلى مبدأ الانعكاس، يكون الجسم نفسه مرآة تعكس الضوء إلى المستشعر.
معالجة الإشارة: يستقبل مستشعر الضوء الإشارة الكهربائية ومعالجتها لتحديد ما إذا كان الجسم قد تم اكتشافه أم لا.
تفعيل الإخراج: يتم تنشيط الإخراج الواضح (إشارة إخراج عالية) عند الكشف، مما يؤدي إلى تنشيط أو تعطيل النظام أو الجهاز المتصل.
أنواع أجهزة التبديل الضوئية
هناك ثلاثة أنواع أساسية من أجهزة التبديل الضوئية وفقًا لمبادئ العمل:
يمكن لهذه الأنواع من المستشعرات أن تعكس الضوء مرة أخرى إلى مستشعرها، مما يجعلها مفيدة للأجسام اللامعة أو المنعكسة.
من خلال الشعاع: تتكون هذه المستشعرات من شعاع ضوئي عبر فجوة يُشغّل فيها المفتاح فقط عندما يتم قطعه (على سبيل المثال، عندما يتحرك جسم عبر الفجوة)، لذلك فهي مناسبة عند الحاجة للكشف عن جسم يمر عبر خط معين.
مستشعرات الانعكاس المتوزع – تقوم هذه المستشعرات بالكشف عن الضوء عندما ينعكس مرة أخرى من سطح الجسم، وبالتالي لديها طيف واسع من تطبيق لاكتشاف أي نوع من المواد سواء كانت خشنة أو أحيانًا حتى داكنة.
تطبيقات المفاتيح الضوئية
إليك نظرة عامة على التطبيقات الشائعة للمفاتيح الضوئية:
في سياق التحكم الآلي الصناعي، تُستخدم في التحكم بخط الإنتاج وكذلك العد والفرز. المنتجات .
هي عناصر أساسية في أنظمة السلامة: مفتاح التوقف الطارئ ومفتاح الوصول.
لمراقبة الكشف عن الأجسام وتلافيها، غالبًا ما تستخدم الأنظمة الروبوتية المفاتيح الضوئية.
المزايا والقيود
مفتاح ضوئي: عنصر تصنيعي مهم بالإضافة إلى الدقة والموثوقية، فإن المفاتيح الضوئية لديها مجموعة واسعة من الاستخدامات الصناعية أيضًا.
تم استخدام الروبوتات الصناعية لautomating خطوط التجميع، وحساب وفرز المنتجات.
غالبًا ما تُستخدم كجزء من الوظائف الأمنية التي تشمل التوقف الطارئ وإدارة الوصول.
الاستخدام الرئيسي للمفاتيح الضوئية في مجال الروبوتات هو القدرة على الكشف عن العوائق وتلافيها وكذلك أنظمة الإرشاد الآلية.
تتضمن بعض الفوائد الإضافية للمفاتيح الضوئية التشغيل غير التلامسي، والموثوقية، والدقة ووقت الاستجابة. ومع ذلك، يمكن أن يؤثر عوامل مثل الغبار والضوء المحيط عليها، كما أنها تتطلب تناسقًا دقيقًا للحصول على اكتشاف دقيق. قد تواجه بعض التطبيقات أيضًا مشكلات تتعلق بالتكلفة.
خاتمة
الحاجة إلى حل ذكي أدت إلى تكنولوجيا البصريات الإلكترونية التي نتج عنها مفاتيح ضوئية. أهم ميزة لها وهي التعرف بدون لمس تسهّل بشكل كبير في التطبيقات التقليدية والابتكارية. مع التقدم السريع في مجال الإلكترونيات، ستكون لمفاتيح الضوء رحلة طويلة من التطبيقات باعتبارها فئة مهمة من المفاتيح في أنظمة الأتمتة والتحكم، ومن المتوقع أن تدخل مرحلة تطورية جديدة للنمو. وبالتالي، إذا كنت مهندسًا من أي نوع أو تعمل في الروبوتات أو تصميم صناعي بمعنى ما، فإن معرفة المفاتيح الضوئية ليست مفيدة فقط بل ضرورية!