Száloptikai érzékelők ipari automatizálási rendszerekben
A szállítószalag egy részének meglétének meghatározása automatizált vonalon, világítóberendezés működéséről információszerzés, kompakt, de hatékony gép irányítása .. Mindenhol minimális hiba szükséges a folyamat irányításában, és ha meghibásodás előfordul, fontos ismerni a meghibásodás okát, hogy a jövőben ne ismétlődjenek meg a hibák, mert a modern technológiai eljárások nem tűrik a rossz minőséget. Itt a szenzorok segítenek.
Sokféle érzékelő létezik: mágneses, induktív, fotoelektromos, kapacitív – mindegyiknek megvannak a maga előnyei és hátrányai. A fotovoltaikus az egyik legsokoldalúbb. Itt van lézer és infravörös, egysugaras és fényvisszaverő. De megvizsgáljuk az optikai érzékelőket, mivel ezek rendelkeznek a legszélesebb konfigurációs lehetőségekkel, és ideálisak a legnehezebben elérhető helyekre is.
Az optikai optikai érzékelő egy pár eszközre oszlik: egy optikai fotovoltaikus erősítőre és egy optikai fejjel ellátott optikai kábelre. A kábel átvezeti az erősítő fényét.
Az elv egyszerű.Az adó és a vevő együtt működik: a vevő érzékeli az adó által kibocsátott fényhullámot. Technológiailag ezt a folyamatot különböző módokon hajtják végre: a fényhullám szögének követése, a fény mennyiségének mérése vagy a fényhullám visszatérési idejének mérése egy tárgy távolságának mérése érdekében.
Az optikai forrás és a vevő egyszerűen elhelyezhető a fejben (diffúz vagy visszaverő egységek), vagy külön is elkészíthetők - két fej (egysugaras). A száloptikai érzékelőfej belsejében található az elektronika, míg a vevő közvetlenül egy optikai szálon keresztül kapcsolódik az elektronikához. A vett és továbbított hullámok az optikai hálózatok nagysebességű adatátviteléhez hasonlóan haladnak át a szálon.
Ennek az elválasztásnak az az előnye, hogy a vevő a mért tárgyra van felszerelve. Az optikai kábelt az erősítőhöz vezetik és csatlakoztatják, amely egy speciális kapcsolószekrényben van elhelyezve, amely megvédi az erősítőt a gyártó üzem gyakran zord külső környezetétől. A lehetőségek választéka változatos. Az erősítők egyszerűek és összetettek, különösen többfunkciósak, képesek logikai és kapcsolási műveletek végrehajtására.
Az optikai érzékelős erősítők alapkészlete minimális elektronikai alkatrészt és funkcionalitást tartalmaz, a legkifinomultabbak pedig a plug-and-play típusúak, az elektronika teljesen személyre szabott. Egyes szenzorelektronikák több mint 10 bemeneti szál kezelésére képesek. Természetesen van jelzés is. A visszajelzők azt mutatják, hogy az érzékelő megfelelően működik-e. Más funkciókkal is rendelkezik.
A vezérlő interfészét a kimeneti formátum határozza meg.Itt található mind az érzékelő beállítás, mind az erősítő visszaállítása. A kimenetek alapesetben nyitottak, alapesetben zártak, kollektor, emitter, push. A bekötés többeres kábellel történik. A programozás gombokkal vagy egyszerűen egy potenciométerrel történik.
További rugalmasságot biztosítanak az olyan szenzoropciók, mint: be-/kikapcsolás késleltetés, impulzuskimenetek, szaggatott jelek kiküszöbölése, — nagyobb szabadság elérése az erősítő paramétereinek részletezésében és beállításában a gyártási folyamat egyedi követelményeitől függően. A késések lehetővé teszik a dolgozó test reakciójának késleltetését, a megszakító jelzések a munkafeltételek megsértésének jeleként szolgálnak. Minden személyre szabott.
A kimeneti állapot LED-es jelzése vagy a jelekre és kimeneti állapotokra vonatkozó információkat tartalmazó kijelző jelenléte olyan fejlett opciók, amelyek lehetővé teszik a távadó terepen történő diagnosztikáját és programozását.
Változó környezetben történő stabilabb mérésekhez egy megnövelt mintavételezési frekvenciával és jelszűréssel rendelkező érzékelő alkalmas. Bár a készülék továbbra is alacsony frekvencián fog működni PLC-khez hasznos lesz. A be- és kikapcsolási késleltetések segítik a kimeneti és bemeneti jelek összehangolását.
A segédblokkok használata kibővíti a programozás lehetőségeit, például beállíthatja a mérőelem érzékenységét speciális anyagokkal, például üveggel történő munkavégzéskor vagy a kapcsolási pontok közötti ki-/bekapcsolási programokkal: a munkadarab helyzetének nyomon követését, ill. a térben való elhelyezkedését.
Az optikai kábelek szépsége abban rejlik, hogy áram helyett fényt adnak át.Különböző anyagok konfigurációi lehetségesek, különböző fokú fejérzékenységgel.
A diffúz optikai kábel egy pár oldallapból áll, amelyek közül az egyik az erősítőhöz, a másik pedig az érzékelőfejhez megy. Ugyanakkor két kábel csatlakozik az érzékeny fejhez – az egyik a fényforráshoz, a másik az elektronikához.
Az egysugaras optikai kábel pár azonos kábelt tartalmaz, amelyek mindegyike erősítőhöz csatlakozik, és saját optikai fejjel rendelkezik. Az egyik kábel a fény továbbítására, a másik a vételre szolgál.
Maguk a szálak általában üvegből vagy műanyagból készülnek. Műanyag – vékonyabb, olcsóbb, rugalmasabb. Az üveg erősebb és magasabb hőmérsékleten is működik. A műanyag hosszra vágható, de az üveget csak a gyártási szakaszban vágják. Szálas hüvely – az extrudált műanyagtól a nagy teherbírású rozsdamentes acél fonatig.
Az optikai érzékelő kiválasztásakor a legfontosabb a megfelelő optikai fej kiválasztása. Hiszen pontosan a fej érzékenységével függ össze az apró, álló vagy mozgó alkatrészek észlelésének pontossága. Milyen szögben helyezkedik el a vevő és az adó a tárgyhoz képest, mekkora a megengedett szórás. Függetlenül attól, hogy kerek szálkötegre van szükség egy kerek gerenda előállításához, vagy egy kiterjesztett kötegre a vízszintes vetület létrehozásához.
Ami a kör alakú gerendákat illeti, a diffúz fejben egyenletesen elágazhatók úgy, hogy az egyik felén az összes kimeneti szál, a másikon a fogadó szálak találhatók. Ez a kialakítás általános, de késést okozhat a bifurkációs vonalra merőlegesen mozgó alkatrész információinak olvasásakor.
A forrás- és vevőszálak egyenletes eloszlása egyenletesebb nyalábokat eredményez. Az egységes nyalábok lehetővé teszik a küldő és fogadó hullámok hatásainak kiegyenlítését, és az érzékelés az objektum mozgási irányától függetlenül megtörténik.
Az optikai fej típusa, a kábel hossza és az erősítő jelentős hatással van az optikai látótávolságra. Nehéz pontos becslést adni, de a gyártók feltüntetik ezeket az adatokat. Az egysugaras érzékelő szélesebb hatótávolsággal rendelkezik, mint a diffúz érzékelő. Hosszabb szálak, rövidebb hatótávolság. Jobb erősítő – erősebb jel, nagyobb hatótáv.
Az elosztott I/O-t egyre gyakrabban használják az ipari automatizálásban, és több kábel is csatlakoztatható az optikai érzékelőktől egyetlen elosztóhoz.
Az optikai erősítők gyakran önálló, egycsatornás DIN-sínre szerelhető eszközök, könnyen panelre szerelhetőek, és az egyetlen hátrányuk az egyes erősítőkről történő csatlakozások irányítása.
A kollektor több optikai csatornát csoportosíthat egyetlen vezérlőközpontba: a kollektorok menüvezérelt kijelzőkkel vannak felszerelve, és minden csatorna egyedileg programozható. A beállított csatornákat az ÉS / VAGY logika használhatja, ami nagyban leegyszerűsíti a PLC vezérlését.
Az optikai szálak használata jól teljesít nagy elektromos zaj mellett működő rendszerekben. Az optikai szálak nem veszik fel az elektromos zajt, és az elektronikus erősítőt egy szekrény védi. Az optikai érzékelők másik nagyon ígéretes és már meglehetősen széles körben elterjedt alkalmazása a kis összeszerelő sorok, amelyek a szállítószalagokon lévő alkatrészek automatizált észlelésével a készülék összeszerelési folyamatában vannak.
Különböző tájolású, különböző méretű, eltérő szórással rendelkező fejek a kívánt fokuszálási pontosság biztosításához, függetlenül az érzékelő méretétől – mindez a vezérlési logikával együtt hatalmas lehetőségeket nyit meg. Például az egyik érzékelő egy alkatrész jelenlétét érzékeli, ahol az összeszerelés kezdődik, a második pedig az összeszerelés végét.
Valamint alkalmazástól függetlenül fontos, hogy a felhasználó által igényelt alkalmazásnak megfelelő paraméterekkel válasszuk ki az érzékelőt és a fejet: szóródás, távolság, mintavétel, opció beállítási és programozási szempontból.
Az egyetlen hátránya, hogy a szálakat nem lehet túlzottan meghajlítani. Még egy kicsit meg kell hajlítani, és a szálak helyrehozhatatlan képlékeny deformációja következik be, az áteresztőképesség csökken vagy teljesen eltűnik. A megengedett hajlítási sugár a szál típusától, valamint a kötegben lévő szálak méretétől és diszperziójától függ. Ezeket a jellemzőket figyelembe kell venni, amikor az alkalmazáshoz megfelelő érzékelőt választunk.