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              進博會專題
              傳感器

              ifm:光電傳感器還有這些“黑話”?

                2022年12月27日  

              本期我們走進生活中最常見的光電傳感器,立體停車庫、自動感應水龍頭、地鐵閘機……都有它工作的身影。光電傳感器涉及內容較多,將分為上下兩期,本期會為大家介紹其基本原理,一些行業“黑話”,以及對射式和鏡面反射式光電傳感器的工作區別。下一期再介紹漫反射式光電傳感器,以及如何通過多種技術消除目標物背后背景的誤觸發。

              所有的光電傳感器都具有類似的基本組件:

              外殼 —— 多樣的形狀、尺寸和材料構成

              基礎的傳感器元件 —— 因所使用的技術而有所不同,但始終包含一個透鏡系統

              電子電路 —— 評估傳感器檢測到的物體

              電氣連接 —— 提供電源和輸出信號

              光電傳感器應用于:

              較長的感應距離

              可以檢測小的目標物

              能夠檢測不同材質的目標物

              適用于高速檢測應用

              電磁輻射頻譜有助于了解如何最好地應用光電傳感器。ifm光電傳感器在可見光(主要是紅色)和紅外光頻率范圍內工作。

              可見紅光

              是最好的“全方位”光類型,推薦用于大多數應用。ifm絕大多數光電傳感器使用可見紅光。

              優勢:

              在近距離內很容易看到,因此可用作設定輔助工具

              劣勢:

              在長距離上受顏色影響

              紅外光

              優勢:

              在大部分感應范圍內與顏色無關

              骯臟環境的好選擇——具有“穿透”灰塵、薄霧、蒸汽等的能力

              劣勢:

              肉眼不可見使得設定較為困難

              激光

              優勢:

              能夠檢測遠距離的小目標

              小光斑能確保精確的開關點

              明亮的紅色可見光束可用作設定輔助工具

              劣勢:

              激光相較紅光或紅外光價格更為昂貴

              術語

              調制光 —— 發射器的光束以每個傳感器系列獨有的頻率發出。接收器被調制以檢測以該頻率調制的光束并忽略來自其他來源的環境光。

              開關頻率 —— 傳感器在目標進入和離開感應場時輸出離散脈沖的最大速度。簡單來說就是傳感器在目標經過時的開關速度。

              對比度 —— 兩個物體之間的顏色和亮度差異。白色是最容易檢測的顏色,黑色是最難檢測的顏色。

              光束斑(或光斑)——在給定距離處所發出的光束的直徑。該尺寸通常針對在數據表中給出的最大檢測范圍時,它是關于發射器鏡頭孔徑角的函數。

              有效光束 —— 必須完全被遮斷來改變傳感器輸出狀態的光束區域。光束遮斷時輸出動作的傳感器(對射式和鏡面反射傳感器)具有有效光束。直接從目標反射光束的傳感器(漫反射傳感器)沒有有效光束。

              亮工作模式(亮通)—— 當接收器檢測到光時,輸出狀態改變。

              亮工作模式(亮通)—— 當接收器檢測到光時,輸出狀態改變。

              暗工作模式(暗通)—— 當接收器未檢測到光時,輸出狀態改變。

              過量增益 —— 傳感器實際接收到的光能與改變輸出狀態所需的光能之比。增益值1 是輸出動作所需的最小值。高于此閾值的任何值都被視為過量增益。它有助于確定傳感器能否在受污染區域正確工作。

              對射式光電傳感器

              發射器和接收器封裝在單獨的外殼中,并對向安裝。光從發射器鏡頭發出,由接收器鏡頭接收。

              當目標物遮斷光束并使接收器接收不到足夠的光線時,輸出狀態會切換。只要目標物足夠大且足夠堅固以阻斷有效光束,那么顏色、形狀、角度、反射率和表面光潔度就不會影響應用。這使得它們比漫反射式光電傳感器更可靠,漫反射傳感器依賴于從目標物反射的光。

              優勢:

              感應距離長

              高過量增益(臟污環境的最佳選擇)

              整個檢測范圍內具有均勻的有效光束

              不透明物體的可靠檢測

              整個感應范圍內沒有“死區”

              劣勢:

              發射器和接收器具有單獨的外殼,因此具有單獨的零件號

              兩個外殼都必須安裝和接線,增加了安裝成本

              由于其高過量增益,對射式傳感器的光線可以穿透透明和半透明物體

              有效光束的直徑均勻,大約等于發射器和接收器透鏡的直徑。只要目標物至少與有效光束一樣大,輸出就會在目標物遮斷光束時切換。

              對射式光電傳感器的輸出:

              亮通模式下當目標物不存在時,輸出切換

              暗通模式下當目標物存在時,輸出切換

              安裝注意事項

              1. 安裝多個對射式光電傳感器時,注意不要讓一個傳感器的發射光束干擾其他接收器。如圖所示,一個簡單的解決方案是更換發射器和接收器的方向。

              2. 穿過對射光束的高反光物體可能會將光線反射到不相關的接收器上,從而導致錯誤的信號。一個簡單的解決方案是在傳感器之間放置障礙物以阻擋任何不相關的反射。

              3.由于太陽光包含與光電發射器相同波長的光,因此非常明亮的環境光常常會誤導接收器。當光電傳感器用于家用車庫門的開啟器時,這種情況很常見,并且特定角度的陽光會干擾門的工作??尚械慕鉀Q方案包括調整傳感器的角度、添加屏障或調換發射器和接收器。

              鏡面反射式光電傳感器

              發射器和接收器封裝在同一外殼中并安裝在反射鏡對面。光線從發射器鏡頭發出,經反射鏡反射并返回到接收器鏡頭。

              與對射式光電傳感器一樣,當目標物遮斷光束并使接收器接收不到足夠的光時,輸出就會切換。只要目標物足夠大且足夠堅固以阻斷有效光束,顏色、形狀、角度、反射率和表面光潔度就不會影響應用。這使得它們比漫反射傳感器更可靠,漫反射傳感器依賴于從目標物反射的光。

              優勢:

              中等感應范圍,因為光束路徑是對射式光束路徑的兩倍

              單一外殼降低購買和安裝成本

              內置偏振濾光鏡,可靠檢測反光物體

              反射鏡易于安裝

              可靠檢測不透明的物體

              整個感應范圍內沒有“死區”

              劣勢:

              過量增益較低,甚至低于漫反射式光電傳感器,因為反射鏡存在能量損失

              除非使用特殊的“透明物體”版本,否則不能可靠檢測透明物體

              有效光束直徑不均勻

              鏡面反射式傳感器的有效光束為圓錐形。在傳感器附近,光束大約是發射器鏡頭的大小。在反射鏡附近,則與反射鏡尺寸相當。這意味著較小的物體在靠近傳感器時可以被檢測到,但在靠近反射鏡時則不一定。

              鏡面反射式光電傳感器的輸出:

              亮通模式下當目標物不存在時,輸出切換

              暗通模式下當目標物存在時,輸出切換

              帶偏振濾光鏡的鏡面反射式傳感器需要棱鏡反射鏡。根據設計,這些反射鏡會將入射光束旋轉90度。傳感器在鏡頭上配備了偏振濾光鏡,因此光波僅指向一個方向。反射鏡會旋轉光波以匹配接收器上過濾器的方向。

              高反光物體可能將光線反射回接收器,但由于被反射的光波方向并不正確,因此高反光物體不會導致錯誤的信號。

              (來源:ifm)

              標簽:ifm  我要反饋
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