Chaves ópticas de proximidade

Os interruptores ópticos de proximidade (sensores) são amplamente utilizados hoje em muitas indústrias onde o equipamento é usado para posicionar, contar e simplesmente detectar vários objetos. O uso de codificação em circuitos de sensores permite evitar a influência externa de fontes de luz sobre eles e, assim, protege contra falsos alarmes. Sensores em invólucros térmicos são projetados para operação em baixas temperaturas.

Esses dispositivos são circuitos eletrônicos que respondem a uma mudança no fluxo de luz que incide no receptor, devido ao qual é registrada a presença ou ausência de um objeto em uma determinada área do espaço. A codificação da luz emitida pela fonte (seleção espacial e modulação) melhora a eficiência e, como mencionado acima, anula os efeitos da interferência.

Estruturalmente, o sistema sensor inclui dois blocos funcionais principais – a fonte de radiação e seu receptor. Estes podem ser dois invólucros separados ou um invólucro para ambos os blocos, dependendo do princípio de operação de um determinado sensor (interruptor).

Uma fonte ou emissor é composto pelas seguintes partes: um gerador, um emissor, um indicador, um sistema óptico e uma caixa, dentro da qual existe um circuito protegido por uma junta e fora - tudo o que é necessário para a fixação. A tarefa do gerador é gerar uma sequência de pulsos de sinal para o transmissor.

O emissor em si é um LED. O padrão de emissão do LED é formado pelo sistema óptico. O indicador mostra a presença ou ausência de energia para o sensor. A carcaça protege contra influências mecânicas externas e serve para instalação conveniente no local de aplicação do sensor.

O receptor, por sua vez, também possui um sistema óptico que forma o padrão direcional do receptor e fornece seleção. O fotodetector que serve fototransistorque detecta a radiação e a converte em um sinal elétrico; um circuito amplificador com um elemento de limite para fornecer uma inclinação confiável com histerese; um interruptor eletrônico para alternar a carga e um regulador para ajustar a sensibilidade do receptor para que os objetos sejam gravados claramente contra o fundo circundante.

Existem dois indicadores aqui: o primeiro mostra o status da saída, o segundo mostra a qualidade do sinal recebido e permite determinar a reserva funcional do objeto monitorado.

Neste caso, a reserva funcional caracteriza a relação do fluxo luminoso recebido pelo receptor do emissor para o seu valor mínimo, que já causa o funcionamento. A reserva funcional compensa a atenuação do sinal devido à contaminação da ótica ou à interferência de partículas de aerossol no ambiente.

Por exemplo:

• o indicador acende em vermelho, o que significa que o objeto rastreado está presente na zona de disparo;
• luz amarela — a intensidade do fluxo de luz recebido é reduzida;
• verde — a intensidade do fluxo de luz recebido é mínima;
• desligado — o objeto não está na área de trabalho do sensor.

De acordo com o princípio de operação, os sensores ópticos são de três tipos:

Barreira (Tipo T)

Os interruptores ópticos do tipo barreira funcionam em um feixe direto e contêm duas partes separadas, um transmissor e um receptor, que devem estar localizados coaxialmente opostos um ao outro para que o fluxo de radiação emitido pelo emissor (transmissor) seja direcionado e atinja precisamente o receptor.

Quando o feixe é interrompido por um objeto, o interruptor é acionado. Sensores desse tipo podem funcionar a uma distância de dezenas de metros entre o transmissor e o receptor, além disso, possuem um bom isolamento acústico, não têm medo de poeira, nem de uma gota de líquido, etc.

Mas também há desvantagens:

• às vezes é necessário colocar fios de energia separadamente para cada uma das duas partes em longas distâncias;
• objetos altamente reflexivos podem causar falsos alarmes;
• objetos transparentes podem não enfraquecer o feixe o suficiente, isso deve ser levado em consideração.

O regulador de sensibilidade é usado para a eliminação aceitável dessas deficiências. E, claro, o tamanho mínimo do objeto detectado não deve ser menor que o diâmetro do feixe.

Difusa (Tipo D)

Os sensores difusos usam um feixe refletido de um objeto, uma reflexão especular. O receptor e o transmissor estão em um invólucro. O emissor direciona o fluxo para o objeto, o feixe é refletido de sua superfície em diferentes direções, dependendo das características ópticas do objeto. Parte do fluxo volta para onde é captado pelo receptor e o interruptor é acionado.

Aqui é importante considerar que falsos alarmes podem ser causados ​​por objetos refletivos localizados atrás da área de trabalho da instalação, atrás do objeto controlado. Para eliminar essa interferência, são usados ​​interruptores com função de supressão de fundo.

Para padronizar a distância em que o sensor difuso será acionado, pegue uma folha de papel branca (10 por 10 cm para distâncias de até 40 cm ou 20 por 20 cm para distâncias de detecção acima de 40 cm) ou uma chapa de aço laminada a quente e teste-o em condições semelhantes … Em geral, em diferentes setores - de maneiras diferentes.

Para uma normalização mais precisa, a distância é recalculada de acordo com uma tabela especial que reflete as propriedades reflexivas de diferentes materiais e, portanto, um fator de correção é adicionado. Por exemplo, um sensor tem um valor de 100 mm, mas você deseja monitorar, digamos, objetos de aço inoxidável.

O fator de correção será 7,5, o que significa que a distância segura de atuação será 7,5 vezes maior, ou seja, 750 mm. O menor tamanho do objeto é determinado por suas propriedades reflexivas, contraste e reserva funcional.

Reflexo (tipo R)

Aqui a luz refletida pelo refletor é usada. Um receptor com um emissor em um alojamento, o feixe que cai no refletor é refletido, atinge o receptor e é acionado. Quando o objeto sai da área de trabalho, outro gatilho ocorre. Sensores desse tipo podem trabalhar a uma distância de até 10 metros e são usados ​​para fixar objetos translúcidos.