Оптичні датчики

Оптичні датчики можна розділити на три типи: бар'єрні, рефлекторні та дифузні.

В бар'єрних датчиках випромінювач світла і приймач розташовані в окремих корпусах і вирівняні один напроти одного по лінії, яку перетинає цільовий об'єкт. Виявлення відбувається, коли об'єкт перекриває весь промінь світла, що проходить по прямій лінії між приймачем і передавачем.

В рефлекторних датчиках передавач і приймач містяться в в одному корпусі. Надісланий промінь світла відбивається від рефлектора і повертається назад. Виявлення відбувається, коли об'єкт перекриває весь промінь світла між рефлектором і датчиком.

Дифузні датчики використовують відбиття світла для виявлення присутності об'єктів. Датчик випромінює світло, яке відбивається від самого об'єкта і повертається. Відбите світло виявляється датчиком і датчик спрацьовує.

Датчики з придушенням фону - це різновид дифузних датчиків, який використовує спеціальну фоточутливу приймальну матрицю для виявлення об'єктів, не реагуючи при цьому на фонові об'єкти, які розташовані далі від налаштованої відстані спрацювання.

Оцініть відстань між поверхнею датчика і об'єктом, щоб вибрати конкретну модель датчика для застосування.

Сучасні фотодатчики мають досить велику відстань спрацювання. Найбільшу робочу відстань до 15 метрів мають бар'єрні датчики. За ними ідуть рефлекторні з відстанню до 7 метрів, потім дифузні з відстанню кілька метрів і в залежності від кольору об'єкта. Ще меншу відстань мають датчики з придушенням фону, в середньому 250-500 мм.

Потрібно взяти до уваги, що бар'єрні датчики хоч і мають найбільшу відстань спрацьовування, вони дорожчі за рефлекторні, потрібно купувати 2 кабелі і потрібно прокладати проводку до приймача і передавача. Рефлекторні датчики позбавлені цього недоліку.

Перегляньте схему вихідних проводів, щоб визначити тип необхідного виходу датчика.

Двопровідні датчики - це прості безконтактні перемикачі, які безпосередньо вмикають і вимикають вихідні пристрої. Навантаження просто підключається в розрив вихідного проводу, як і у випадку звийчайних "сухих" контактів. Вони часто використовуються, коли механічний кінцевий вимикач замінюється оптичним датчиком, а інженер з управління бажає залишити вихідний ланцюг незмінним.  Ці датчики мають відносно високий вихідний струм.

Трипровідні датчики - це пристрої з транзисторними виходами, які мають менший вихідний струм, оскільки вони зазвичай перемикають слабкострумові логічні входи, наприклад в контроллерах.

• Датчики з виходом PNP подають у вихідний ланцюг позитивний сигнал напруги при включенні виходу датчика.
• Датчики з виходом NPN при увімкненні виходу датчика подають у вихідний ланцюг мінусовий (нульовий) сигнал напруги.
• Деякі фотодатчики мають обидва виходи - NPN і PNP. В такому випадку зазвичай датчик має 4-провідний вихід.

Також існують датчики з релейним виходом, NAMUR виходом для вибухонебезпечних зон або цифровим інтерфейсом IO-Link. Але такі варіанти менш поширені.

Оберіть потрібну конфігурацію виходу.

Цей параметр визначає, як працює вихідний ланцюг при наявності та відсутності об'єкта в полі зору датчика. Цей параметр є аналогом стану контактів NO та NC.

Для деяких версій оптичних датчиків важко використовувати терміни NO/NC. Це пов'язано з більш складним трактуванням, наприклад, у випадку рефлекторних або бар'єрних датчиків. Для потреб фотодатчиків були створені терміни "Світлове спрацювання (Light ON)" і "Темнове спрацювання (Dark ON)"

Бар'єрні та рефлекторні датчики:

• Темнове спрацювання - вмикають вихідний ланцюг при наявності об'єкта
  
• Світлове спрацювання - вимикають вихідний ланцюг при наявності об'єкта

Датчики з придушенням фону та звичайні дифузні:

Існують версії датчиків з одним виходом, функція якого можна змінити перемикачем на корпусі датчика. Деякі з фотоелектричних датчиків - особливо моделі в циліндричних корпусах - мають версію з додатковим проводом, який використовується для зміни функції виходу. Залежно від того, яку функцію виходу ми хочемо використовувати, цей провід, який на схемах часто позначений як L/D або LO/DO, підключається до + або - джерела живлення.

У датчиках з транзисторними PNP або NPN виходами найбільш поширеним типом і діапазоном живлення є 10...30 В постійного струму. Найчастіше використовуються стабілізовані імпульсні джерела живлення 24 В постійного струму. У більш складних фотоелектричних датчиках напруга живлення вища і становить 18...30 В постійного струму. Такі конструкції також споживають більше електроенергії, необхідної для їх нормальної роботи.

Фотодатчики з релейним виходом зазвичай працюють як на постійному, так і на змінному струмі. Однак кожного разу це слід перевіряти, оскільки існують винятки з правил. Типові діапазони напруги для таких варіантів це 12...60 В постійного струму та/або 24...240 В змінного струму.

Також слід звернути увагу на максимальний вихідний струм (навантаження) у датчиків з транзисторними PNP/NPN виходом (у разі перевантаження транзистора можна спалити вихідний транзистор) або максимальний струм перемикання фотоелектричного датчика з релейним виходом. Типове максимальне значення струму навантаження у оптичних датчиків з транзисторним виходом становить 100...200 мА, а типове значення пікового струму для релейного виходу становить 3...4 А при 24 В постійного або змінного струму, але не більше (можуть спектися контакти реле).

Найбільш поширеним типом підключення у фотоелектричних датчиках є 4-х полюсні роз'єми М8 або М12, де виходи датчика і контакти напруги живлення зазвичай мають однакове підключення у всіх виробників датчиків, а сигнали мають однакові кольори проводів. Однак інколи бувають виключення!

Датчики з 4-провідними роз'ємами M8 і M12 також можуть мати різні підключення. Зазвичай жили кабеля або контакти роз'єма відповідають жилам живлення (зазвичай 1 і 3), а 4- контакт - вихід (Q). А 2-й контакт може бути оберненим виходом (/Q), не підключений (зазвичай в документації позначається як "not connected" або "nc") або бути використаний для зміни стану виходу (згаданий вище L/D провід для зміни світлового або темнового спрацювання). Існують також фотоелектричні датчики, що зв'язуються за різними протоколами, наприклад, IO-Link або фотоелектричні датчики, які мають один або декілька виходів і кожен з них може бути запрограмований на різну відстань. Такі датчики з декількома програмованими виходами на різну відстань мають Q виходів, позначених послідовними номерами, наприклад, Q1, Q2, Q3. Зміна функції виходу зазвичай відбувається спільно для всіх виходів.

В потужних датчиках, в основному з релейним виходом, часто використовують клемне підключення. Через кабель-ввід або звичайне гумове ущільнення в датчик вводиться звичайний кабель і розводиться на клемнику відповідно до схеми, яка намальована на корпусі або в інструкції по експлуатації

Порівняйте розмір променя обраного вами датчика з розміром найменшого цільового об'єкта.

Переконайтеся, що об'єкт достатньо великий, щоб достатньою мірою перервати промінь для спрацювання датчика. Якщо об'єкт маленького розміру, потрібно вибрати лазерні датчики або оптоволоконні датчики з відповідними оптоволоконними кабелями.