EN
Қазіргі заманғы автоматтандыру жүйелері әртүрлі өнеркәсіптік орталарда тиімді жұмыс істеуге қабілетті дәл және сенімді анықтау мүмкіндігін талап етеді. Фотоэлектрлік сенсор — объектілерді анықтау, қашықтықтарды өлшеу және автоматтандырылған процестерде қауіпсіздікті қамтамасыз ету үшін ең көп функционалды және сенімді шешімдердің бірі болып табылады. Бұл күрделі құрылғылар физикалық контактісіз объектілердің болуын, болмауын немесе сипаттамаларын анықтау үшін жарық сәулелерін пайдаланады және қазіргі заманғы өндірісте, орамалауда және материалдармен жұмыс істеу операцияларында болмағанынша болмайтын компоненттерге айналады.
Өнеркәсіптік автоматтандырудың дамуы нақты ақпарат беруге қабілетті, сонымен қатар қатаң жұмыс жағдайларын көтере алатын сенсорларға деген қажеттілікті арттырды. Фотоэлектрлік сенсорлар әртүрлі материалдарды, мысалы металдар, пластиктер, шыны, сұйықтықтар және мүлдем мөлдір заттарды анықтауда өте жоғары икемділік көрсетеді. Олардың контактсіз жұмыс істеуі тозу мен механикалық бұзылу мәселелерін болдырмақа мүмкіндік береді, ал олардың жылдам реакция уақыты дәстүрлі механикалық қосқыштар орындай алмайтын жоғары жылдамдықтағы қолданбаларды іске қосуға мүмкіндік береді.
Негізгі жұмыс принциптері
Жарық шығару және табу технологиясы
Фотоэлектрлік сенсорлар жарықты тарату және қабылдау принципі негізінде жұмыс істейді, алдыру функцияларын орындау үшін көрінетін жарықты немесе инфрақызыл сәулелерді пайдаланады. Сенсорлық жүйе әдетте LED немесе лазерлік диодтан тұратын жарық көзі мен жарық интенсивтілігіндегі өзгерістерге реакция жасайтын фотодетектордан тұрады. Объект жарық сәулесін бұзады немесе шағылдырған кезде, фотодетектор сенсор шығысын іске қосатын электрлік сигнал генерациялайды.
Жарық көзін таңдау сенсордың өнімділік сипаттамаларына үлкен әсер етеді. Инфрақызыл жарық көздері шаң мен ылғал арқылы жақсы өтеді, сондықтан қатаң өнеркәсіптік орталар үшін идеалды болып табылады. Көрінетін қызыл жарық көздері сәуле бағытын оңай дәлдеуге және ақауларды жоюға мүмкіндік береді, ал лазерлік көздер кішігірім объектілерді анықтау мен ұзақ қашықтықтағы қолданбалар үшін дәл, шоғырланған сәулелер береді.
Сигналдарды өңдеу және шығысты генерациялау
Күрделі фотоэлектрлік сенсорлар түсіп жатқан жарықтың интенсивтілігін талдауға және оптикалық сигналдарды сенімді электрлік шығыстарға айналдыруға арналған жоғары деңгейдегі сигнал өңдеу схемаларын қамтиды. Бұл схемалар күшейткіш кезеңдерін, сүзгіш компоненттерді және порогтық детекторларды қоса алады, олар әртүрлі орта жағдайларында да тұрақты жұмыс істеуді қамтамасыз етеді. Көптеген заманауи сенсорлар автоматты күшейту коэффициентін реттеу және артқы планды басу мүмкіндіктеріне ие, бұл өзгеріп отыратын жағдайларда тұрақты жұмыс істеуді сақтайды.
Шығыс конфигурациялары қолдану мақсаттарына сәйкес өзгереді, оларға NPN, PNP, релелік контактілер және аналогтық сигналдар жатады. Сандық шығыстар екілік анықтау қолданбалары үшін дискретті қосу/өшіру функциясын қамтамасыз етеді, ал аналогтық шығыстар дәл арақашықтық өлшеулері мен орынды бақылау мүмкіндігін береді. Кейбір сенсорлар белгілі бір қолданба қажеттіліктеріне лайықтап баптауға мүмкіндік беретін бағдарламаланатын ауыстыру нүктелері мен кешігулерді ұсынады.
Баптау түрлері және қолданылуы
Сәулелік (Транзисторлық) сезгіш жүйелер
Сәуле бойымен орналасқан конфигурациялар транслятор мен қабылдағыштың бір-біріне қарама-қарсы орналасуын қамтиды және ең сенімді фотоэлектрлік сезгіш әдіс болып табылады. Бұл орналасу сезгіштің максималды ауқымын және қоршаған ортаның жарық кедергілеріне қарсы өте жақсы төзімділікті қамтамасыз етеді. Транслятор мен қабылдағыш арасынан объект өткенде, ол жарық сәулесін үзеді және сезгіштің шығысын іске қосады.
Өндірістік қолданбаларда конвейерлік жүйелерде өнімдерді санау, компоненттердің сынған немесе жоқ болуын анықтау және материал ағымын бақылау үшін жиі сәуле бойымен орналасқан сезгіштер қолданылады. Мұндай сезгіштер мөлдір және жартылай мөлдір заттарды анықтай алатындықтан, шыны ыдыстар, пластик пленкалар және басқа да мөлдір материалдарды сенімді анықтауды талап ететін орамалау операцияларында ерекше маңызды болып табылады.
Ретро-рефлекстік анықтау әдістері
Ретро-рефлекциялық датчиктер трансмиттер мен қабылдағышты бір корпусқа біріктіреді және датчикке қарама-қарсы орнатылған рефлектормен пайдаланады. Жарық сәулесі датчиктен рефлекторға дейін жетіп, қабылдағышқа қайтадан оралады, осылайша датчик пен рефлектор арасында сезгіш аймақ құрылады. Нысанның бұл шағылдырылған жарық жолын бұзуы нәтижесінде нысан анықталады.
Бұл конфигурация көбінесе матовый нысандарды сенімді анықтауға мүмкіндік береді және тек бір жақты орнату қолжетімділігін қажет етеді. Ретро-рефлекциялық датчиктер үлкен нысандар, дұрыс емес пішінді нысандар және шынжырлы орнату тиімсіз болатын жағдайларда әсіресе тиімді. Алдыңғы қатардағы модельдер поляризацияланған жарық сүзгілерін қолданады, бұл стандартты ретро-рефлекциялық датчиктерге көрінбейтін болуы мүмкін шағылдырушы нысандарды анықтауға мүмкіндік береді.
Шашыратылған шағылу сезгіші
Шашырылған жарық сәулесінің сенсорлары нысанадан тікелей шағылған жарықты өлшеу арқылы объектілерді анықтайды. Бұл өзіндік әдіс қосымша компоненттер мен қарама-қарсы жаққа қатынауды талап етпейді, оның орнатылуын қарапайым және экономикалық етеді. Анықтау қашықтығы нысананың бетінің сипаттамаларына байланысты өзгереді, ал ашық түсті және жарық шағылатын беттер қара немесе матты беттерге қарағанда кеңірек қашықтықта анықталады.
Фондық басқару технологиясы нысана бетінің жарық шағылдыру қабілетіне тәуелсіз тұрақты анықтау қашықтығын орнату арқылы шашырылған сәуле сенсорларының өнімділігін арттырады. Бұл мүмкіндік роботтардың заттарды алу-қою операцияларында немесе автоматтандырылған сұрыптау жүйелерінде сияқты тұрақты анықтау қашықтығы маңызды болып табылатын қолдануларда өте қажет.
Өнеркәсіптік қолданулардағы өнімділік артықшылықтары
Жылдамдық және реакция сипаттамалары
Қазіргі заманғы фотоэлектрлік сенсорлар ең жоғары өнімділіктегі үлгілерде бірнеше килогерцке жететін ауыстыру жиілігімен ерекше жауап беру жылдамдығын қамтамасыз етеді. Бұл тез жауап беру қабілеті жоғары жылдамдықты өндірістік желілерде, автоматтандырылған жинақтау жабдықтарында және роботтық жүйелерде жылдам қозғалатын нысандарды анықтауға мүмкіндік береді. Механикалық ажыратқыш элементтердің болмауы дәстүрлі механикалық сенсорлармен байланысты «секіру» мен кешігу проблемаларын жояды.
Сенсордың жұмыс істеу мерзімі бойы жауап уақытының тұрақтылығы сенімді болып қалады, ал механикалық ажыратқыштар износ нәтижесінде уақыт өзгерістері пайда болуы мүмкін. Бұл сенімділік нақты уақыттың маңызды болуы шарт екендігі күрделі автоматтандырылған тізбектерде болжанатын жүйе жұмысын қамтамасыз етеді және синхрондауды сақтайды.
Қоршаған ортаға қарсы табиғаттық ынтымақталу және ұзілімсіздік
Маңайлық фотоэлектрик сенсор конструкциялар қиын жағдайларда жұмыс істеуге мүмкіндік беретін мықты салу әдістері мен қорғаныс сипаттамаларын қамтиды. Толық герметизацияланған корпус IP67 немесе IP68 стандарты бойынша шаңнан, ылғалдан және химиялық әсерлерден қорғайды, ал соққыға және дірілге төзімділік қозғалыстағы жабдықта сенімді жұмыс істеуді қамтамасыз етеді.
Температураны компенсациялау тізбектері -40°C-тан +70°C-ге дейін немесе одан да жоғары температуралық диапазондарда тұрақты жұмыс істеуді қамтамасыз етеді. Бұл термиялық тұрақтылық жүйенің сенімділігін бұзуы мүмкін болатын дрейфті және жалған іске қосылуды болдырмақ үшін қажет. Көптеген сенсорлар электрлік тұрақсыз өнеркәсіптік орталарда дұрыс жұмыс істеуді қамтамасыз ететін ішкі импульстік қорғаныс пен электромагниттік сәйкестік шараларымен жабдықталған.
Таңдау критерийлері мен техникалық ескертулер
Қашықтық пен анықтау талаптары
Фотоэлектрлік сенсорды таңдау үшін анықтау қашықтығының талаптары, объектінің сипаттамалары мен орта жағдайларын мұқият талдау қажет. Сәуле бойымен өтетін сенсорлар таза жағдайларда жиі 50 метрден астам қашықтықта жұмыс істеу мүмкіндігін береді, ал диффузиялық сенсорлар көбінесе жақын қашықтықтағы анықтау қолданбаларына сәйкес келетін қысқа қашықтықта жұмыс істейді.
Объектінің өлшемі, пішіні, бетінің өңделуі және материалдық қасиеттері сенсорды таңдауға үлкен әсер етеді. Кішкентай объектілер жоғары ажырату қабілеті бар шоғырланған сәулелі сенсорларды қажет етеді, ал үлкен объектілерге туралаудың жеңілдетілген төзімділігін қамтамасыз ететін кең сәулелі сенсорлар тиімді болуы мүмкін. Мөлдір және жартылай мөлдір материалдар көбінесе арнайы толқын ұзындығы сипаттамалары немесе жоғары сезімталдық қажет ететін арнайы сенсорларды талап етеді.
Орнату және туралау ескертулері
Дұрыс орнату және туралау фотоэлектрлік сенсордың ең жақсы жұмыс істеуі мен ұзақ қызмет етуін қамтамасыз етеді. Механикалық бекіту жүйелері жылулық кеңею мен жұмыс істеу кезіндегі тербелістерді ескере отырып, тұрақты орындауын қамтамасыз етуі тиіс. Электрлік жалғаулар интерференция мен механикалық зақымдануды болдырмау үшін кабельдерді дұрыс бағыттау мен қорғауды талап етеді.
Сәулелік және кері-шағылдыру конфигурациялары үшін оптикалық туралау маңызды рөл атқарады, көптеген сенсорлар LED индикаторлары немесе лазерлік нұсқағыштар сияқты көрнекі туралау көмекшілерін ұсынады. Оптикалық беттерді периодты түрде тазарту мен туралау дәлдігін тексеру үшін ыңғайлы болуы үшін орнату кезінде техникалық қызмет көрсетуге қол жеткізу жоспарлануы керек.
Басқару системаларымен интеграция
Интерфейстің үйлесімділігі және сигнал түрлері
Қазіргі заманғы фотоэлектрлік сенсорлар әртүрлі басқару жүйелерінің архитектурасына сәйкес келетін көптеген интерфейс опцияларын ұсынады. Стандартты дискретті шығыстарға PLC кіріс модульдерімен тікелей қосылатын NPN және PNP транзисторлары жатады, ал релелік шығыстар сенсор мен басқару тізбектері арасында электрлік бөлу талап етілетін қолданулар үшін гальваникалық оқшаулануды қамтамасыз етеді.
Дамыған сенсорлар қашықтықты, жарықтың интенсивтілігін немесе басқа өлшенген параметрлерді көрсететін пропорционалды сигналдар беретін аналогтық шығыстарды қамтиды. Бұл аналогтық мүмкіндіктер веб-бағдарламалау, шетін анықтау және дәл орналастыру жүйелері сияқты тұйық циклды басқару қолданбаларын іске қосуға мүмкіндік береді. Кейбір модельдер дискретті қосу мен аналогтық өлшеу мүмкіндіктерін біріктіретін екі шығысты ұсынады.
Желіге интеграциялау және ақылды сенсорлардың мүмкіндіктері
Өндірістік байланыс протоколдары фотоэлектрлі сенсорларды желілік басқару жүйелерімен үйлесімді түрде интеграциялауға мүмкіндік береді. DeviceNet, Profibus, Ethernet/IP және басқа да fieldbus протоколдары сенсорларға орталықтандырылған басқару жүйелеріне нақты диагностикалық ақпарат, параметрлер мен өлшеу деректерін жіберуге мүмкіндік береді.
Ақылды сенсорлардың өзін-өзі диагностикалау қабілеті бар, бұл жұмыс параметрлерін бақылап, мүмкін болатын істен шығулар туралы ерте хабарлайды. Алыстағы параметрлерді реттеу операторларға сенсор орналасқан жерге тікелей қол жеткізбей-ақ сезімталдықты, кешіктіруді және ауыстыру нүктелерін өзгертуге мүмкіндік береді. Бұл мүмкіндіктер техникалық қызмет көрсетудің қажеттілігін азайтады және күтпеген тоқтап қалуларды минималдандыратын болжамды техникалық қызмет көрсету стратегияларын іске асыруға мүмкіндік береді.
Жиі қойылатын сұрақтар
Фотоэлектрлі сенсордың табу қашықтығына қандай факторлар әсер етеді?
Табу қашықтығы сенсор түріне, нысананың жарық шағылдыру қабілетіне, қоршаған ортаның жарық шарттарына, сондай-ақ шаң немесе ылғалдылық сияқты экологиялық факторларға байланысты. Ашық сәулелі сенсорлар ең ұзақ қашықтықты қамтамасыз етеді, ал шашыратылған сәулелі сенсорлар мақсаттың бетінің сипаттамаларына байланысты әртүрлі болады. Қараңғы нысандар табу қашықтығын азайтады, ал жоғары дәрежеде жарық шағылдыратын беттер техникалық сипаттамалардан тыс қашықтықты ұлғайтуы мүмкін.
Фотоэлектрлік сенсорлар мөлдір материалдарды қалай анықтайды?
Мөлдір материалдарды анықтау үшін арнайы сенсор конфигурациялары мен әдістер қажет. Мөлдір материалдар үшін ашық сәулелі сенсорлар ең жақсы жұмыс істейді, себебі олар жарық сәулесінің шағылуын емес, үзілуін анықтайды. Кейбір сенсорлар мөлдір заттарды анықтау үшін поляризацияланған сүзгілерді немесе әлдеқайда нақты толқын ұзындықтарын пайдаланады. Фонды басу сенсорлары да жарықтың сыну әсерін өлшеу арқылы мөлдір заттарды анықтай алады.
Фотоэлектрлік сенсорлар қандай техникалық қызмет көрсетуді талап етеді?
Қалыпты техникалық қызмет көрсету, оптикалық беттерді өнімділікті әлсірете алатын шаңнан, майдан немесе басқа ластағыштардан тазартуды қамтиды. Аралық сәулелік конфигурациялар үшін әсіресе периодты түрде туралауды тексеру оптималды сезгіштікті қамтамасыз етеді. Электр қосылыстарын коррозия немесе бекітпелілік тұрғысынан тексеру керек. Көптеген заманауи сенсорлар тазалау немесе техникалық қызмет көрсету қажет болған кезде көрсетіп тұратын диагностикалық шығыстарға ие.
Фотоэлектрлік сенсорлар қатаң өнеркәсіптік орталарда жұмыс істей ала ма?
Иә, өнеркәсіптік деңгейдегі фотоэлектрлік сенсорлар шаң мен ылғалдан қорғау үшін сәйкес IP дәрежелері бар қатаң орталарға арналып жасалған. Температураны компенсациялау конструкциялары температураның кең диапазонында өнімділікті сақтайды, ал берік корпуслар соққы мен вибрацияға төзімді. Арнайы модельдер химиялық әсерлерге, жарылыс қаупі бар атмосфераларға және экстремалды температураға сәйкес сертификаттаулар мен құрылымдық материалдар арқылы қолданылады.