MÛSZAKI INFORMÁCIÓK. Érzékelési távolság

OMRON

MÛSZAKI INFORMÁCIÓK

OMRON

MÛSZAKI INFORMÁCIÓK Adó-vevõs fotokapcsolók

A mûködés alapelve: 1. Az adó-vevõs érzékelõ két részbõl áll, egy adóból (fénykibocsátó), és egy vevõbõl (fényelnyelõ). Egy fénysugár kapcsolja össze a két eszközt egymással. vevõ

Érzékelési távolság: 6. Az adó-vevõs fotokapcsolók érzékelési tá-volsága az a maximális távolság ami az adó és a vevõ között lehetséges stabil mûködés mellett. Ez a jellemzõ az érzékelõ típuscsaládjától függ, mely néhány mm-tõl 50 m-ig terjedhet.

10. Az egyik pár megcserélésével a két adó illetve a két vevõ lesz egymással szemben, így az egyes adók csak a saját vevõjüket tudják aktív állapotba hozni.

adó 1

vevõ 1

vevõ 2

adó 2

adó

2. A céltárgy behaladása az érzékelt zónába megszakítja az adó és a vevõ között a kapcsolatot: ha ez bekövetkezik, akkor a tárgyat érzékeli a fotokapcsoló. vevõ

Érzékelési távolság

Egy vonalba állítás: 7. Az adó-vevõs fotokapcsolók akkor mûködnek precízen, ha az adó és a vevõ egy vonalban vannak, mivel a lencse által fó-kuszált fénysugár oldal irányú szóródása kicsi, így jól használható pozícionálásra.

adó

3. Ezt az érzékelési módszert nem befolyásolja a céltárgy felületének színe, mintája, esetleges csillogása. A tárgy méretét ettõl függetlenül figyelembe kell venni. (Az adó-vevõs fotokapcsolókkal érzékelhetõ minimum tárgymérettel kapcsolatban ve-gye fel a kapcsolatot a helyi OMRON kép-viselet munkatársaival). Néhány adó-vevõ fotokapcsoló érzékenységállítási lehetõ-séggel van felszerelve a különbözõ mére-tû tárgyak érzékelhetõségének érdeké-ben.

Kölcsönös interferencia: 8. Ha két pár adó-vevõs fotokapcsolót használunk egymás közvetlen közelében, akkor a fénysugár oldalszóródása mindkét vevõ egységet aktiválni tudja. (Ezt mutatja az ábra felnagyítva, a gyakorlatban, a fény oldalszóródása jelentõsen kisebb.)

11. Így is figyelemmel kell lenni, ha fényes felületû tárgyat szeretnénk érzékelni. Ha a két érzékelõ túl közel van az érzékelt tárgyhoz, akkor az adó által kibocsátott fény az érzékelendõ tárgy felületérõl visszatükrözõdhet a másik érzékelõ pár vevõjére, így aktiválva annak kimenetét. vevõ 1

adó 1

adó 2

vevõ 2

Az érzékelõ felszerelése: 12. Ha az érzékelõ közelében fényes, csillogó felület van, akkor elõfordulhat, hogy az érzékelendõ tárgy nem tudja megszakítani a fénysugarat, ugyanis a csillogó felületrõl tükrözõdve a fénysugár el tud jutni a az adóból a vevõbe.

csillogó felület

Mûködési módok: 4. Fényre be üzemmód: Az érzékelõ kimenete aktív állapotba kerül, ha a fénysugár nincs megszakítva. vevõ

adó

5. Fényre ki üzemmód: Az érzékelõ kimenete aktív állapotba kerül, ha a fénysugarat megszakítják. vevõ

adó

2

13. Ha ez elõfordul, akkor az érzékelõk helyzetét úgy kell módosítani, hogy azok messzebb kerüljenek a csillogó felülettõl. Ha pedig ez nem lehetséges akkor a csillogó felületet kell bevonni valamilyen matt anyaggal. 9. Ha a céltárgy megszakítja az adó 2 és a vevõ 2 közötti fénysugarat, akkor az adó 1 fénysugara még mindig aktív állapotban tudja tartani a vevõ 2-t. Így nem lehet a tárgyat eredményesen érzékelni.

adó 1

vevõ 1

adó 2

vevõ 2

csillogó felület

OMR OMRON


OMR OMRON

Prizmás fotokapcsolók A mûködés alapelve: 1. Az adó-vevõs fotokapcsolóktól eltérõen, a prizmás kivitelnél az adó és a vevõ egy házban helyezkednek el. Az adó által kibocsátott fénysugár a prizma segítségével visszatükrözve jut el a vevõ egységbe.

Érzékelési távolság: 6. Az érzékelési távolság az a maximális távolság, amely az érzékelõ és a prizma között lehetséges, stabil mûködés mellett.


2. Az adó-vevõs érzékelõkhöz hasonlóan a prizmás érzékelõk is úgy érzékelik a tárgyat, ha az megszakítja a fény útját. Ezen érzékelési mód nagy elõnye az adó-vevõssel szemben, hogy csak egy helyre kell a vezetékeket bekötni.

Egy vonalba állítás: 7. Mivel a prizma veri vissza a fényt, az érzékelõ és a prizma egyvonalba állítása egyszerû. (A fénysugár oldalszóródása a képen látható felnagyítva.)

Prizma méret és pozíció: 12. A prizma mérete is befolyással van az érzékelési pozícióra és az érzékelési távolságra. Kisebb prizma használata esetén a fénysugár is szûkül. Továbbá kis prizma használata esetén a holt tér megnõ a szög szûkülése következtében. A prizma felületének csökkentésével együtt jár még az érzékelési távolság csökkenése, mivel a kisebb felület kevesebb fényt tud visszaverni. Fénysugár átmérõ Holtsáv


Fénysugár átmérõ Holtsáv

Érzékelési távolság Fénysugár átmérõ

3. Az érzékelendõ tárgy megszakítja a fény útját, így az érzékelést nem befolyásolja a tárgy formája, felületi színe, minõsége.

Mûködési módok: 4. Fényre be üzemmód: Az érzékelõ kimenete aktív, ha a fénysugár visszajut az érzékelõ vevõ egységébe, azaz nincs tárgy az érzékelõ és a prizma között.

Holtsáv

8. Az érzékelési távolság valamelyest kisebb, mint a teljes távolság, ugyanis ezen érzékelési mód rendelkezik egy úgynevezett holt sávval, mely az érzékelõ elõlapjánál kezdõdik. Ez a jelenség az adó és vevõ egység közötti távolságból illetve a prizmáról visszaverõdõ fény beesési szögébõl adódik. Prizmás fotokapcsoló használata esetén az érzékelendõ tárgy pozíciója hatással van az érzékelõ mûködésére.


Polarizált fény érzékelõk. 13. Ha azonban egy csillogó tárgy halad el az érzékelõ elõtt, akkor az is vissza tudja verni a fényt a vevõ egységbe. Amennyiben az érzékelendõ tárgy nem töri meg a fénysugarat (mivel visszaveri) az érzékelõ nem tudja hatékonyan észlelni a tárgyat. Erre a problémára a fény polarizálás elve nyújt megoldást.

Holtsáv

9. Ebben a pozícióban, közel az érzékelõhöz, a tárgy eltakarja az összes visszavert fénysugarat.

14. Leegyszerûsítve a fénysugár két komponensbõl áll: egy vízszintes és egy függõleges fényhullámból. (Ez az egyszerûsített forma látható a képen.) A két fényhullám 90°-os szögben áll egymáshoz ké-pest.

Prizma

5. Fényre ki üzemmód: Az érzékelõ kimenete aktív, ha a fénysugár nem jut vissza az érzékelõ vevõ egységébe, azaz egy tárgy van az érzékelõ és a prizma között.

10. Ilyen helyzetben, közel a prizmához, az érzékelõ vevõ egységébe a kibocsátott fény kb. 75%-a jut vissza. Függõleges Vízszintes Prizma

11. Ha a tárgy félúton van az érzékelõ és a prizma között, akkor a tárgy a kibocsátott fény kb. 50%-át takarja le.

Fénysugár

15. Polárszûrõ használatával megoldható, hogy a két fényhullámból csak az egyik jusson ki a fotokapcsolóból. Jelen esetben ez a vízszintes fénysugár.

Prizma

A prizmás fotokapcsolók legnagyobb része rendelkezik egy érzékenység beállítási lehetõséggel, mellyel a kapcsolási pont komparálási szintjét lehet beállítani.

Kijutó fénysugár

3

OMRON


16. A fényforrás fénye a megszokott módon visszaverõdik a prizma felületérõl a vevõ egységbe. Amint az ábrán látható a viszszaverõdött fénysugár más, mint a kibocsátott, ugyanis most már nem vízszintes, hanem függõleges. A vevõ egység elõtt elhelyezkedõ függõleges szûrõn keresztül csak ilyen irányú fényhullám képes bejutni a fotokapcsoló vevõjébe. Ha a megfelelõ irányú fényhullám érkezik viszsza a vevõ egységbe, akkor a fotokapcsoló tudja, hogy a fény útja megfelelõ.

17. A fényhullámon a prizma felülete 90°-ot fordít. Egy prizma felülete, rengeteg miniatûr prizmából áll. Minden miniatûr prizma felülete három tükörbõl tevõdik össze, amelyek visszaverik a rájuk esett fénysugarat. A visszavert fényhullámot 3-szor (tripla prizma) forgatja el 90°-kal.

OMRON

mint a kibocsátott, így az nem tud bejutni a fotokapcsoló vevõ egységébe. Így a fényes felületû tárgy is megszakítja a fény útját az adó és a vevõ egység között, ennél fogva tudja a fotokapcsoló a tárgy jelenlétét észlelni.

18. Tehát polárszûrõ használata esetén egy fényes felületû az érzékelõ és a prizma közé behelyezett tárgy felületérõl visszaverõdött fényhullám ugyanolyan irányú,

Tárgyreflexiós fotokapcsolók A mûködés alapelve: 1. A tárgyreflexiós fotokapcsolók esetében az adó és a vevõ egy házban van elhelyezve, ugyanúgy, mint a prizmás kivitelnél.

verõdik vissza az érzékelõ vevõ egységébe, míg elérjük azt a távolságot, ahonnan nem verõdik elég fény vissza, és a tárgyat nem lehet érzékelni.

Fekete lap

Fehér lap

Fehér lap

Érzékelési távolság Érzékelési távolság

2. Ennél az érzékelési módnál nincs szükség prizmára, a fénysugár az érzékelendõ tárgy felületérõl verõdik vissza a vevõ részbe. Nagy elõnye a másik két érzékelõfajtával szemben, hogy csak egy egység felszerelésére, vezetékezésére van szükség, ami miatt nagyon kedvelt a felhasználók körében.

6. A valóságban azonban az érzékelendõ tárgy nem mindig fehér, hanem valamilyen színû, így ezt figyelembe kell venni tárgyreflexiós fotokapcsoló használata esetén. Ha a maximális érzékelési távolságban elhelyezkedõ szabványos fehér lapot feketével helyettesítjük, akkor a normál tárgyreflexiós fotokapcsoló nem lesz képes annak érzékelésére, mivel a fekete szín elnyeli a fényt.

Fehér lap

Fény érzékelõ elem

Mûködési módok: 3. Fényre be üzemmód: Az érzékelõ kimenete aktív, ha az érzékelendõ tárgy felületérõl visszaverõdik a fénysugár a vevõ egységbe.

4. Fényre ki üzemmód: Az érzékelõ kimenete aktív, ha a kibocsátott fénysugár nem verõdik vissza a vevõ egységbe.

Fény kibocsátó elem (LED)

Érzékelési tartomány


7. Fekete tárgy érzékelése esetén le kell csökkenteni a távolságot az érzékelõ és az érzékelendõ tárgy között. A tárgyreflexiós fotokapcsoló mûködését befolyásolja az érzékelendõ tárgy színe, ezért a készülékekben található egy érzékenység állító potenciométer. Ezzel lehet a fotokapcsoló érzékelését hozzáigazítani az érzékelendõ tárgy színéhez illetve távolságához. Fehér lap


Érzékelési távolság: 5. Tárgyreflexiós fotokapcsolóknál az érzékelési távolság az a maximális távolság, amely távolságról a fotokapcsoló egy szabványos fehér lapot (szabványos Kodak fehér lap) stabilan érzékel. Ennél közelebb elhelyezkedõ tárgyról több fény verõdik vissza. Ha távolítjuk a tárgyat az érzékelõtõl, akkor egyre kevesebb fény

4

8. Ha az érzékenységet állítjuk, akkor azt a maximális pontot változtatjuk, ahonnan az érzékelõ mûködik. Ha a potenciométert teljesen eltekerjük az óra járásával megegyezõ irányba, akkor a maximális érzéke-lési távolság a lehetõ legnagyobb, ha az óra járásával ellentétes irányba tekerjük, akkor az érzékelõnek több fényre van szüksége a kapcsoláshoz. Ha a tárgyat közelebb visszük az érzékelõhöz akkor arról több fény verõdik vissza a vevõ egységbe, így az érzékelõ el tudja érni a kapcsolási pontot.

Fekete lap

Potenciométer a szenzoron


Potenciométer a szenzoron


9. Az érzékelendõ tárgy színén kívül a tárgyreflexiós fotokapcsolókat befolyásolja az érzékelendõ tárgy anyaga, mérete és formája is. Ugyanis ezek befolyásolják az érzékelõ vevõ egységébe visszavert fény intenzitását. Kisebb tárgynak kisebb a fényvisszaverõ felülete is. Ha a felület egyenetlen, akkor a fény nagy része nem az érzékelõ irányába verõdik vissza. Ez a jelenség elõfordulhat szögletes tárgy esetében is.

OMR OMRON


Háttérelnyomás: 10. Néhány tárgyreflexiós érzékelési alkalmazás esetén az érzékelendõ tárgy mögött elhelyezkedõ háttérfelület, a róla visszaverõdõ fény segítségével mûködtetni tudja a fotokapcsolót.

Távolság beállítás

LED Érzékelési távolság

11. Ha az érzékelendõ tárgy és a háttér közötti távolság megfelelõ, akkor a hibás mûködés az érzékenységállító potenciométerrel kiküszöbölhetõ. Potenciométer a szenzoron

14. Ha fény a háttérrõl verõdik vissza vagy a tárgyat visszük távolabb az érzékelõtõl, például az A pontba, akkor a vevõ egység más részére fog beesni a fénysugár. Ilyenkor az F érzékeli a fényt az N pedig nem, amibõl az érzékelõ meg tudja állapítani, hogy a tárgy nincs a megfelelõ pozícióban, azaz nincs jelenlévõ tárgy. Ily módon küszöböli ki az érzékelõ a háttérfelület érzékelést befolyásoló hatását. Ezt a mûködési módot hívják háttérelnyomásos érzékelési módnak. Távolság beállítás

LED

OMR OMRON

Háttér- és elõtérelnyomásos érzékelõk: 17. Ezek az érzékelõk (E3S-CL1 / E3S-CL2) némiképp más módon érzékelik az érzékelendõ tárgyat. Ezen érzékelõk képesek a háttér befolyásoló hatásának kiküszöbölése mellett érzékelni a tárgyat, úgy, hogy figyelmen kívül hagyják az érzékelõhöz túl közel elhelyezkedõ tárgyat is. Az érzékelõ mecha-nikus beállítási lehetõséggel rendelkezik, melyet az ábra szemléltet. Vevõ Távolságbeállíás Adó

Érzékelési tartomány

18. Az adó és vevõ egység együttes mozgatása esetén a fénysugarak más távolság mellett fognak találkozni. A mechanikai távolság beállítási lehetõség és az érzékenység-beállítási funkció kombinálásával lehet beállítani pontosan azt a pontot, ahol a fotokapcsoló érzékelni fogja a tárgyat.


12. Néha azonban a távolság a tárgy és a háttér között túl kicsi, ami miatt a normál tárgyreflexiós fotokapcsolók megfelelõ beállítása nem lehetséges. A probléma megoldása érdekében ilyenkor egy tökéletesebb tárgyreflexiós fotokapcsolót használunk. A háttérelnyomásos érzékelõk kombinálják a mechanikai és az elektromos mûködésmódot, így küszöbölve ki a háttérfelületrõl visszaverõdõ fénysugarakat.

15. Amikor az érzékelendõ tárgyat az érzékelõhöz közelítjük, például a B pontba, akkor a tárgyról visszaverõdõ fény az N elemre fog beesni, és nem éri az F elemet. Ebben az esetben az érzékelõ érzékeli a tárgy jelenlétét, a kimenet aktív állapotban marad, mivel a tárgy a beállított érzékelési tartományon belül helyezkedik el.

Érzékenység beállítás Távolság beállítás

Tárgy a megfelelõ távolságban Túl közel

Távolság beállítás

Beálított távolság

LED Érzékelési távolság

16. Ezen mûködésmód lényege, hogy nem viszszavert fény intenzitást mér, hanem a viszszaverõdõ fény pozícióját érzékeli. Ennek köszönhetõen ezt az érzékelési módot nem befolyásolják az érzékelendõ tárgy színe, alakja, felületi minõsége tulajdonságok.

Túl távol

Beálított távolság

13. Az ebben az érzékelõben elhelyezkedõ vevõ egységet mechanikailag mozgatni lehet. Az érzékelés itt a háromszögtani iránykeresés elvén alapul. Ha az érzékelendõ tárgy a beállított érzékelési távolságban helyezkedik el az érzékelõtõl, akkor a visszaverõdõ fénysugár azonos mértékben éri az N és F elemeket. Mérésnél az érzékelõ az N és F elemekre beesõ fényt hasonlítja össze.

Száloptikás fotokapcsolók A mûködés alapelve: 1. A száloptikás fotokapcsolók két fõ részbõl állnak: az erõsítõbõl illetve az érzékelõ fej-bõl. Az erõsítõ tartalmazza az adó (fényforrás) és a vevõ egységet, a járulékos elektronikával együtt, míg az optikai szál továbbítja a fényt az érzékelõ fejbe.

2. A fényforrás (egy LED) által kibocsátott fénysugarak továbbítódnak az optikai szálban, újra meg újra tükrözõdve a kábelér és a kábelköpeny között. Amikor eléri a fénysugár a kábel végét, ott szétszóródva kilép belõle.

3. A kilépõ fény oldalszóródása és formája nagyon hasonlít egy normál érzékelõbõl kilépõ fényére, csak kisebb méretû. A kisebb fényforrás és lencse kisebb érzékelési területet illetve távolságot eredményez.

Köpeny Szál

5


OMRON

Száloptikák fajtái: 4. Az optikai szálakat két fõ csoportra oszthatjuk: adó-vevõs illetve tárgyreflexiós (azonban létezik néhány prizmás kivitel is). Mûködésük megegyezik a már említett fotokapcsolók mûködésével.

Többeres optikai szál: Sok kis méretû szálból álló optikai szál. Eredményül jobb hajlékonyságot kapunk (E32-R típusok). A szó szoros értelmében csomó köthetõ rájuk. Optikai szálak

Köpeny

Gyufaszál

A száloptikás érzékelõk használata: 6. A száloptikás fotokapcsolók fõ elõnye a kis méret. Ennek köszönhetõen olyan helyeken is elhelyezhetõk, ahova a megszokott érzékelõk nem férnek be. Néhány optikai szál 0,8 mm-es átmérõjû érzékelõ fejjel rendelkezik. Azonban a kis méret következményeként a mechanikai tûrõképessége lecsökken a korábban tárgyalt érzékelõkkel szemben.

5. Különbözõ szerkezetû optikai szálak léteznek: Normál optikai szál: Az optikai szálak leginkább használt kivitele (egyetlen optikai szál védõburkolattal). A szál rendszerint mûanyagból készül, 0,5…1 mm vastag, és mûanyagból készül a védõburkolat is.

8. A száloptikás fotokapcsolók érzékelõ fejei elhelyezhetõk olyan veszélyes környezetben is, ahova a megszokott érzékelõk fel-szerelése kockázatos vagy lehetetlen len-ne. Ez annak köszönhetõ, hogy az optikai szálban illetve az érzékelõ fejben elektromos áram egyáltalán nem folyik, így teljesen érzéketlenek a külsõ elektromos za-jokra is (megfelelõ pozícióban felszerelt erõsítõ esetén). Céltárgy

VESZÉLYES TERÜLET

Tömítés

BIZTONSÁGOS TERÜLET 0,8 mm

7. Az érzékelõfejek rendkívüli kompaktságának köszönhetõen ideálisak kis méretû tárgyak stabil érzékelésére.

Optikai szál

OMRON

Burkolat

Magasabb hõmérsékletû terület esetén (max. 300 °C-ig) a mûanyag optikai szálak helyett üvegszálakat kell használni. 9. Rendkívül kis tárgyak érzékelése esetén a szálakhoz lencsét kell csatlakoztatni (külön rendelendõ tartozék). E lencsék segítségével akár 0,5 mm-es tárgy érzékelése is lehetséges.

Védõburkolat

Lencse (E39-F3A)

Koaxiális optikai szál: Ez egy nagyobb pontosságú kivitele az optikai szálaknak. A középsõ kábelér az adó, a körülötte elhelyezkedõ szálak pedig a vevõk. Nagyobb ismétlési pontosságot ad, bármely irányból is érkezik az érzékelendõ tárgy.

Száloptika (E32-D32) Csatlakozás

Vevõk

Adó

Színes jelölés és RGB színérzékelõk A mûködés alapelve: 1. A jelölésérzékelõk a tárgyreflexiós érzékelõk egy olyan fajtája, melyet jelölések érzékelésére terveztek a jelölés, illetve a háttér kontraszt-különbségének alapján.

2. Az érzékelõ lencséjének elrendezése kissé különbözik az általános tárgyreflexiós fotokapcsolók lencséinek elrendezésétõl. Ez a különbség a fókuszálásban nyilvánul meg. Az erõsítõ egység is különbözik a megszokottól az érzékenységben, a színek miatt.

Jelölés Fényforrás

Vevõ

3. A jelölésérzékelõk érzékenységét is befolyásolja a használt fényforrás. A piros fényforrás (amelyet a legtöbb tárgyreflexiós fotokapcsoló használ) elfogadható érzékelési távolságot biztosít, de csak meghatározott színkombinációk esetén használható. Zöld fényforrás használata esetén az érzékelési távolság lerövidül, viszont megnõ az érzékenység az ugyanolyan távolságban elhelyezkedõ színekre, kedvezõbb a hasonló színek érzékelésére (kisebb kontraszt a jelölés és a háttér között).

Háttér Érzékelési tartomány 30-70 mm 10 mm

6

Nem megfelelõ kombináció

Röntgen

Ultraibolya (UV)

6. Egy prizma segítségével lehet bemutatni, hogy a fehér fény a valóságban sok különbözõ szín összessége. Napsütésnél a fény egy prizmán keresztülvezetve 7 öszszetevõre bomlik: piros, narancs, sárga, zöld, kék, indigókék, ibolya. Fehér fénysugár

Prizma a 7 összetevõ

7. Amikor egy színt nézünk, akkor valójában egy szín által okozott tükrözõdést látunk. Ha nézünk egy tárgyat, amit kéknek érzékelünk, akkor valójában az történik, hogy a tárgy felületérõl a fénynek a kék összetevõje visszaverõdik, a többi öszszetevõ pedig elnyelésre kerül. Ugyanez történik a többi szín esetében is. A valóságban ez persze nem ilyen egyszerû, ugyanis különbözõ mértékben verõdnek vissza illetve kerülnek elnyelésre a fény különbözõ összetevõi, ennek köszönhetõen lát az emberi szem több millió különbözõ színt. Fehér fénysugár

Fehér fénysugár Kék

Piros

8. Valójában minden szín összerakható 3 összetevõbõl: Piros (R-red), Zöld (Ggreen), Kék (B-blue). Amennyiben ezt a 3 összetevõt összegezzük, akkor a fehér szín látszik. Ezt könnyen lehet szimulálni egy gyorsan pörgõ lemezzel, melyre a 3 szín van ráfestve.

Fekete

Zöld

Lila

Kék

Magenta

Ciánkék

Piros

Narancssárga

Sárgászöld

Világos narancs

OMR OMRON

Fehér Sárga Világos narancs Sárgászöld Narancssárga Piros Ciánkék Magenta Kék Lila Zöld Fekete Látható fény

9. Pontos színérzékeléshez a visszatükrözõdött fény összetevõit kell kiértékelni. Elõször is azonban szükségünk van egy pontos, természetes fényt kibocsátó eszközre. Az E3MC érzékelõk 3 fényforrással rendelkeznek (piros, zöld, kék LED). A kibocsátott fény a lencsék után az érzékelendõ felületrõl verõdik vissza. Az érzékelendõ tárgy felületétõl függ, hogy a kibocsátott fény mely összetevõinek mekkora része kerül elnyelésre, illetve visszaverõdésre.

Infravörös közeli

Infravörös LED

Piros LED

Sárga

Háttér

Piros LED

Zöld LED

Zöld Sárga

5. Az eddig említett tárgyreflexiós fotokapcsolók a visszavert fény mennyiségével dolgoztak, és nem a tényleges fényösszetevõkkel. A fény valójában rengeteg összetevõbõl áll, a látható fény csak egy kis része ezeknek.

Piros vagy zöld LED

Fehér

4. A táblázat mutatja, hogy milyen színû fényforrás a legmegfelelõbb az adott színpár érzékeléséhez. Ha a háttér színe hasonlít a jelölés színéhez, akkor a jelölés érzékelése (érzékenység-beállítással) meglehetõsen nehézkes, hacsak nem lehetetlen, mivel a színek szürkeségi árnyalatának különbsége jelentéktelen. Ebben az esetben az érzékelõk egy másik fajtáját kell használnunk: az RGB színérzékelõt.

Jelölés


OMR OMRON

I üzemmód: 11. I üzemmódban a színek apró különbségének érzékelése is lehetséges. Eben az üzemmódban az érzékelõ a visszaverõdött RGB összetevõk intenzitását figyeli. Ezen üzemmód használata esetén tehát kisebb színkülönbségeket is jól lehet érzékelni, viszont a C üzemmóddal ellentétben nagyon érzékeny az érzékelendõ tárgy mechanikai pozíciójára.

Beállított érték

Fotodióda

Küszöbérték

Mindhárom szín küszöbértéke beállítható

Idõosztásos fénysugár

C üzemmód: 10. A visszaverõdött fényt érzékeli a fotódióda, és kiértékeli az R, G, B tartalmát. Az érzékelõ mûködése a kezelõ által kiválasztott mûködési üzemmódtól függ. C üzemmódban az összetevõk egymáshoz képesti arányát vizsgálja az érzékelõ. Ez a mód kevésbé érzékeny az érzékelési távolságra, ugyanis az összetevõk arányát nem befolyásolja a távolság, csak az intenzitását. Ily módon ad ez az üzemmód stabil érzékelést kissé változó távolságú tárgyak esetében is.

12. Bármelyik módszert is alkalmazzuk, az érzékelõ használata nem könnyû. A TEACH funkció használata szükséges az érzékelendõ szín betanításához. A zöld kijelzõ LED-soron látható az azonosság a pillanatnyilag visszaverõdött fény illetve a betanított fény között, a piros LED-soron pedig a komparálási szint, melyet ADJ módban tudunk beállítani a select nyomógombokkal. A kimenet aktív állapotba kerül, ha a pillanatnyilag visszaverõdött fényt visszajelzõ zöld LED-sor a beállított komparálási szint fölé megy.

7


OMRON

OMRON

Mérés Távolságmérõk 1. Az elmozdulásérzékelõk leggyakrabban LED helyett lézert használnak fényforráskén. Ez nagyon precíz fényforrást biztosít. A fényforrást egy lencse segítségével fókuszálják és vetítik ki az érzékelendõ tárgyra. A fény visszatükrözõdik a tárgyról egy pozícióérzékelõ felületre. Amikor az érzékelendõ tárgyat meszszebb vagy közelebb visszük az érzékelõhöz, a visszaverõdõ fénysugár szöge megváltozik, ezáltal a máshova esik be a pozícióérzékelõ felületre. Nagyon precíz lézer fényforrás használata esetén a visszaverõdõ fénysugár pozíciója nagyon pontosan meghatározható, ebbõl adódóan nagyon kis elmozdulás is jól érzékelhetõ vele. A mérési eredményt egy analóg kimeneten továbbítja a feldolgozó egységnek. Pozícióérzékelõ felület (PSD)

Lézer

Érzékelési távolság Elmozdulás

Alkalmazások: 4. A lézeres érzékelõkkel kis elmozdulásokat is lehet mérni, ezáltal sok olyan területen használhatók, ahol a termék vizsgálata szükséges. Két szenzor segítségével mérhetõ a gyártott munkadarab vastagsága. A két érzékelõ méri és öszszegzi a két távolságot. A pontosan pozícionált érzékelõk egymástól függetlenül mérik meg a távolságot, így a két mért érték ismeretében könnyen kiszámolható a munkadarab vastagsága.

Ugyancsak értelmetlen lehet a mérés abban az esetben, ha az érzékelõ felrögzítése nem megfelelõ, azaz a mérés közben a rögzítõ képes vibrálni vagy mozogni. Ebben az esetben a mért távolság minden pillanatban változna, még akkor is, ha a mérendõ munkadarab állandó (fix) távolságban helyezkedik el az érzékelõtõl.

5. Lemezvastagság is mérhetõ egy érzékelõ használatával. A szenzort meghatározott távolságban kell rögzíteni. Az érzékelõ analóg kimenete a lemez vastagságának függvényében változik.

Felbontás és linearitás: 7. Álló munkadarab mérése esetén az analóg kimeneti feszültség kissé ingadozhat a belsõ zaj következtében. Az ingadozás nagyságát hívjuk felbontásnak. Minél kisebb az ingadozás, annál nagyobb a mérési felbontás.

Céltárgy

Feszültség

2. Tükrös vagy fényes felületû tárgyak elmozdulásának mérését a legtöbb lézeres érzékelõ nem tudja stabilan elvégezni. Ilyen felületek elmozdulásának méréséhez egy másik a Z4M-N30V típusú érzékelõt kell használni. Ez az eszköz tökéletesen tudja érzékelni a tükrözõdõ felületekrõl visszaverõdõ fénysugarat.

Fényes felület

3. A lézeres érzékelõk egy másik típusával tárgyak méretét lehet érzékelni, a fénysugárból kitakart %-os értékben. Az adó egy lézer fénysugarat hoz létre az adó és a vevõ között. A vevõ rendelkezik egy 10 mm magas réssel. A rés mögött a vevõben egy CCD kamera van elhelyezve, ami méri a beérkezõ fénysugár magasságát. Amennyiben az adó és a vevõ között nincs érzékelendõ tárgy, akkor a kimenet a beállított értékre áll be. Ha egy tárgy kerül az érzékelõpár közé, akkor a kimenet értéke megváltozik. Az érzékelõ kimenete egy lineáris analóg kimenet, mely 0…100%-ig ad ki analóg jelet a fénysugár kitakarásának függvényében.

Felbontás

Beépítés: 6. A lézeres érzékelõ mérésre való használata esetén a mérési pontosságra nagy befolyással van az érzékelõ felhelyezése. A lézeres érzékelõk felbontása és a mérés eredménye általában mikronos nagyságrendû, de mi az a mikron? A mikron egy méternek a milliomod része, azaz 0,001 mm. A lézeres távolságmérõk általában 15 mm-es felbontással tudnak dolgozni. Ha ilyen nagy pontosságra van szükség, akkor nagyon fontos ügyelni a rögzítés minõségére, és a mérést mindenképpen fix referenciaponthoz kell elvégezni. Vegyük azt a példát, amikor egy lemez vastagságát szeretnénk mérni, amely egy szállítószalagon érkezik. Feltételezzük, hogy 1/10 mm-es felbontással szeretnénk dolgozni. Amennyiben az érzékelõ közel helyezkedik el a szállítószalaghoz, amelynek görgõi kissé excentrikusak, akkor a mérendõ lemez fel le fog ingadozni. Sõt, ha a mozgás csak 1 mm, akkor is ez még 1 nagyságrenddel nagyobb, mint amilyen felbontással mérni szeretnénk. Így a mérés ebben az alkalmazásban értelmetlen lehet.

Távolság

8. Az érzékelõ analóg kimenete arányosan növekszik a mért távolság függvényében. Ideális esetben ez egy egyenes vonallal ábrázolható. A valós mérés esetében az aktuális mérés nagyon kis mértékben tér el az egyenes vonaltól. A linearitási tényezõ utal a tolerancia határaira az ideális egyeneshez képest. Ez százalékosan van meghatározva a teljes mérési tartományra vonatkoztatva. Feszültség aktuális mérés értéke Linearitás

ideális egyenes Távolság

Szállítószalag görgõk

8


OMR OMRON

OMR OMRON

Induktív közelítéskapcsolók A mûködés alapelve 1. Az induktív közelítéskapcsoló egy az érzékelõ fejben elhelyezett ferritmag köré csévélt tekercsbõl áll. A magas frekvencia alkalmazása egy oszcilláló mágneses mezõt hoz létre az érzékelõ fej körül. A mágneses mezõt egy belsõ áramkör figyeli. Amikor egy fémtárgy érkezik a mágneses mezõbe, akkor a mágneses mezõ elektromos áramot indukál a céltárgyban. Ahogy közeledik az érzékelendõ tárgy az érzékelõ homlokfelületéhez, úgy nõ az indukált áram értéke. Ez az áram transzformátor effektust eredményez. Ennek eredményeként a tekercsben egyaránt csökken az energia és az oszcilláció is. Ahogy a tárgy közeledik, az oszcilláció végül abbamarad. A belsõ áramkör figyeli az oszcilláció abbamaradását, és ekkor bekapcsolja a kimenetet. Mivel a mûködés elektromágneses mezõn alapul, a környezeti hatások kevésbé befolyásolják a közelítéskapcsoló mûködését a fotokapcsolókhoz képest. A víz, az olaj és egyéb szennyezõdések általában nincs befolyással a közelítéskapcsoló mûködésére, ezáltal hosszabb ideig képes szolgálni a gép zavartalan mûködését. Tekercs

Belsõ áramkör

A nem síkbaépíthetõ érzékelõ nagyobb érzékelési távolságot biztosít, mint az ugyanakkora átmérõjû síkbaépíthetõ érzékelõ. Ugyanolyan átmérõ mellett a nem síkba építhetõ érzékelési távolsága általában a duplája. A mezõ növekedésével az érzékelõ oldalirányú befolyásolhatósága is nõ. Ezért nem lehet az érzékelõ fém felülettel egy szintben rögzíteni. Az érzékelési problémák elkerüléséhez az alábbi egyenlõségeket kell figyelembe venni: Minimum méret (d): (d) ≥ 3×(∅) a közelítéskapcsoló átmérõje például egy M30 nem síkbaépíthetõ érzékelõ esetén: (d) ≥ 3×30 mm = 90 mm

Több közelítéskapcsoló használata: 4. Egymáshoz közel felszerelt közelítéskapcsolók zavarhatják egymás mûködését. Ezt a hatást nevezik kölcsönös interferenciának. Ez akkor fordulhat elõ, ha az érzékelõk egymással szemben vagy egymás mellett helyezkednek el.

Síkbaépíthetõ érzékelõk: 2. A síkbaépíthetõ érzékelõk a ferritmag köré helyezett árnyékoló lemezzel készülnek. Ez azt eredményezi, hogy csökken az elektromágnes mezõ az érzékelõ fej elõtt.

Síkbaépíthetõ Nem síkbaépíthetõ

Ez korlátozza az érzékelési távolságot, de az érzékelõ úgy rögzíthetõ, hogy a mellette lévõ fém tárgyak nem befolyásolják az érzékelést. Nem síkbaépíthetõ érzékelõk: 3. A síkbaépíthetõ érzékelõkkel ellentétben itt nincs árnyékoló lemez a ferritmag körül. A két érzékelõtípus közötti különbség könnyen felfedezhetõ.

Kimenet kikapcsolási pozíció


Az érzékelési távolságot befolyásolja az érzékelendõ tárgy mérete és anyaga. 9. Az érzékelõ specifikációja a szabványos lágyacél tárgyra vonatkozik. Ha ettõl eltérõ fém tárgyat akarunk érzékelni, akkor az érzékelési tartomány csökkeni fog. A következõ diagram mutatja megközelítõleg a különbözõ fémekre vonatkozó érzékelési távolságokat.

10. Az érzékelési távolságot az is befolyásolja, ha az érzékelendõ tárgy kisebb, mint a szabványos tárgy. Ennek következtében az érzékelési tartomány csökken. (a vastagság növekedése nem befolyásolja az érzékelési tartományt.)

Szabványos tárgy

5. Ez a probléma megakadályozható, a következõ táblázat által mutatott minimum távolságok betartásáva (mm): Az érzékelõ a fém felülettel egy szintben rögzíthetõ. Ez mechanikus védelmet biztosít az érzékelõ számára.

8. Az érzékelõ kimenetének kikapcsolása egy kicsit távolabb következik be, mint a bekapcsolása.

Méretek

M8

M12

M18

M30

A

20

30

30

100

B

15

20

20

70

A

80

120

120

300

B

60

100

100

200

Érzékelési távolság: 6. A közelítéskapcsolóra vonatkozó specifikációban szereplõ érzékelési távolság, egy szabványos fém tárgyra vonatkozik. Ez a szabványos tárgy egy ferromágneses lágyacélból készült, 1 mm vastag, hasáb alakú lemez. 7. Amikor a cél eléri azt a pontot, ahol az érzékelõ kimenete bekapcsol, ezt nevezzük érzékelési távolságnak. Szabványos tárgy


Szabványosnál kisebb tárgy

Kisebb távolság

A galvanizálás befolyása: 11. A különbözõ anyaggal és vastagsággal galvanizált fém tárgyak befolyásolják az induktív érzékelõk érzékelési távolságát. A befolyásolás mértéke függ a galvanizáló anyag minõségétõl és vastagságától.

A céltárgy távolítása az érzékelõtõl Érzékelési távolság

9


OMRON

OMRON

Kapacitív közelítéskapcsolók A mûködés alapelve 1. A kapacitív közelítéskapcsolók mûködési alapelve kis mértékben tér csak el az induktív közelítéskapcsolók mûködésétõl. A fõ eltérés az, hogy tekercs helyett lemez alakú elektródát használ. Mûködéskor egy kapacitív mezõt hoz létre az elektróda és a föld között. Így a kapacitás keletkezik az érzékelõ és a föld között. (Gyakorlatilag az egyik tápvonal a föld).

2. Amikor nincs érzékelendõ tárgy a szenzor környezetében, akkor a kialakult mezõ stabilizálódik. Szabványos tárgy

Stabil mezõ

Elektróda

3. Amikor az érzékelendõ tárgy a kapacitív érzékelõ közelében van, akkor a tárgy negatív és pozitív töltése elkülönül. Az elektróda pozitív töltései vonzzák az érzékelendõ tárgy negatív töltéseit, és az érzékelendõ tárgy pozitív töltései vonzódnak a földhöz. Mivel ilyenkor a negatív töltések közelebb vannak az elektródához, így az elektróda elektrosztatikus kapacitása nõ. Ily módon érzékeli az érzékelõ a céltárgyat.

föld Belsõ áramkör

Kapacitív mezõ

föld

Konduktív szintszabályozók A mûködés alapelve 1. A konduktív szintszabályozók kihasználják néhány folyadék azon tulajdonságát, hogy vezetik az áramot. A szondákat fizikailag a folyadékba kell helyezni. A szondák szabadon méretre vághatóak, és ez által határozhatók meg a szabályozási pontok. Vezérlõ Felsõ szonda Alsó szonda Földelõ szonda

Folyadék

2. Az egyik szondának mindig érintkeznie kell a folyadékkal (ez a leghosszabb szonda), de ez a szonda lehet a tartály is, amennyiben a tartály vezeti az áramot.

Egypontos szintszabályozó: 4. Az egypontos szabályozó két pontot használ. Az egyik a földelt szonda, a másik pedig az, amelyik a beállított magasságot figyeli. Ehhez a mûködéshez az érzékelõ szondát a szabályozó "HIGH" sorkapcsához kell csatlakoztatni. Amikor a víz eléri a szintfigyelõ szondát, akkor tud áram folyni a két érzékelõ között, és ilyenkor húz meg a kimeneti relé. Amikor a víz a szonda alá esik, az áramkör megszakad, és a kimeneti relé elejt. (Kivéve ellentétes mûködéskor, amikor a kimeneti relé ellentétesen mûködik.) Ennek a mûködésnek megvannak a hátrányai: szintszabályozásra használva az áramkör akkor szakad meg, amikor a víz szintje az érzékelõ szonda alá süllyed; töltési folyamat esetében a szivattyú túl gyorsan kapcsolhat ki és be. Jobb szabályozás eléréséhez két szonda szettre van szükség. Ez alkalmasabb a szint ellenõrzésére.

Vezérlõ

Felsõ szonda Alsó szonda

7. Ha a víz eléri a felsõ szondát, akkor az áramkör záródik a felsõ és a földszonda között, ekkor a kimeneti relé (SPCO egyáramkörös váltóérintkezõ) meghúz. Ez a jel megállítja a szivattyút, hogy az ne töltse tovább a tartályt. Szivattyú Felsõ szonda Alsó szonda

Szivattyú Fém tartály

3. A szintet figyelõ és a leghosszabb szonda (tartály) között alacsony feszültség van. Így a folyadék szabad utat biztosít az áramnak a szondák között. A folyadék szintjétõl függõen az áram útja megszakad, ezt figyeli a szabályozó, és ennek megfelelõen változtatja a kimenet állapotát. Nyilvánvaló biztonsági okokból a tápfeszültség és az érzékelésre használt feszültség galvanikusan el van választva egymástól.

Felsõ és alsó szint szabályozás: 5. Ebben az esetben két szabályozószondát és egy földszondát használunk. A szondák úgy vannak méretre vágva, hogy megadják a felsõ és az alsó szabályozási pontot. Vegyünk egy példát, amikor egy víztartályt vízellátásra használunk. A tartályt töltésére egy szivattyút vezérlünk, és a tartály egy kifolyón keresztül ürül. Biztosak akarunk lenni abban, hogy a tartályban marad elég víz, és nem szárad ki. Szivattyú Felsõ szonda Alsó szonda

10

Szivattyú

8. A víz a kívánt szintig süllyedhet a tartályban.

Felsõ szonda Mûanyag tartály

6. Elsõ használatkor a tartály üres, a szivattyút elindítjuk a tartály feltöltése érdekében.


9. Ha a víz az alsó szonda alá süllyed, akkor a kimeneti relé elejt. Ez adja a jelet a szivattyú számára, hogy az ismét bekapcsoljon, és feltöltse a tartályt. Szivattyú Felsõ szonda Alsó szonda

10. Ha a vízszint megegyezik a felsõ szonda által meghatározott szinttel, akkor a relé ismét meghúz, ezzel kikapcsolja a szivattyút. Ekkor a ciklus újra elkezdõdik,


OMR OMRON

ürítés és töltés kívánság szerint. Két szonda használata esetén széles eltérés lehet a szivattyú ki- és bekapcsolása között, így elkerülhetõ a szivattyút megterhelõ mûködésmód.

12. A szondatartót nem szabad elárasztani. A szondatartóban maradt víz hibás mûködést eredményezhet. ROSSZ

Szivattyú


Szonda telepítés: 11. A konduktív szintszabályozók egyszerû és üzembiztos mûködést biztosítanak, abban az esetben, ha a szondák megfelelõen vannak felszerelve. JÓ

OMR OMRON

14. Mivel a szintszabályozók a víz áramvezetését kihasználva mûködnek, ezért korlátozások vannak több szintszabályozó használata esetén. Két szabályozót lehet használni, melyek közül az egyik megadja az alsó és felsõ szintet, a másik szabályozó egyik szondája pedig egy plusz vészjelzést biztosít. Két szabályozónál több használata esetén ezek befolyásolják egymás mûködését.

13. Áramló víz szintjének hosszú szondákkal való szabályozása esetén elektródatávtartókat kell alkalmazni. Ez megakadályozza a szondák összeérését, ami hibás jelet eredményezne. Alarm Felsõ szonda

ROSSZ Elektródatávtartó

Alsó szonda

Keverõ

A szondákat függõlegesen kell rögzíteni.

Kapacitív szintszabályozók A mûködés alapelve 1. A szonda két részbõl áll, egy érzékelõ és egy nem érzékelõ elektródából. A nem érzékelõ elektróda beépítéskor föld potenciálra kerül. Ez az elektróda el van választva a másik elektródától egy távtartó segítségével. Távtartó

Nem érzékelõ elektróda

Érzékelõ elektróda

2. Az érzékelõ elektróda egy kapacitást hoz létre a földhöz képest, és ez az elektróda az érzékelõ azon része, ami figyeli az anyag szintjét, oly módon, hogy az anyag szintje változtatja a kapacitás mértékét. A kapacitás értéke az érzékelendõ anyag fizikai tulajdonságainak függvényében változik. A szintszabályozó az érzékenység beállító segítségével igazítható az érzékelendõ anyag fizikai tulajdonságaihoz. Ez állítja be a mûködési érzékenységet, és ez eredményezi, hogy a kimenet állapota megváltozik akkor, amikor a kapacitás értéke eléri vagy túllépi a beállított értéket.

Elektródabeépítés: 3. Az elektróda két módon függõlegesen vagy vízszintesen rögzíthetõ. Vízszintes felrögzítés esetén az elektródák párhuzamosan helyezkednek el az érzékelendõ szint felszínéhez képest. Ez a felrögzítési mód kisebb szintbeli változások esetén nagyobb mérési pontosságot eredményez. Függõleges felrögzítés esetén a kapacitásváltozást az érzékelõ legkisebb része érzékeli. Ez kisebb érzékelési pontosságot eredményez.

5. Az érzékelõ tartályba építését úgy kell elvégezni, hogy a tartályba beömlõ anyag ne tudjon közvetlenül az érzékelõre esni, mert ez hibás mûködést eredményez. Feltöltõ nyílás

Függõleges

Vízszintes

4. Nagy figyelmet kell fordítani a felrögzítés módjára, abban az esetben, ha az érzékelendõ anyag hozzá tud tapadni az elektródához. Ez csökkenti az érzékelõ hatékonyságát.

Érzékelendõ anyag

Kölcsönös interferencia: 6. Egy tartályban két érzékelõ felhelyezése esetén a két érzékelõ között legalább 5 m távolságot kell tartani. Amennyiben a két érzékelõ túl közel van egymáshoz felszerelve, akkor ezek egymás mûködését befolyásolhatják.

Minimális távolság 5 m a két érzékelõ között az interferencia megelõzése érdekében

11

MÛSZAKI INFORMÁCIÓK. Érzékelési távolság

Recommend Documents