Щелевой оптический датчик схема подключения

Щелевой оптический датчик схема подключения

Блог технической поддержки моих разработок


В промышленной автоматике датчики положения являются основным источником информации для определения физического положения механических узлов оборудования.

Когда-то в качестве таких датчиков применялись концевые выключатели. Недостатки их очевидны:

  • не высокая надежность;
  • ограниченный ресурс работы;
  • низкая точность;
  • низкое быстродействие;
  • механический дребезг.

Все эти недостатки усугубляются тем, что обычно датчики положения физически располагаются в местах с тяжелыми условиями эксплуатации. Это:

  • вибрации;
  • пыль;
  • высокая влажность;
  • широкий диапазон рабочих температур.

На смену концевым выключателям пришли бесконтактные оптические датчики положения. Они состоят из оптического излучателя и фотоприемника. Световой поток от излучателя попадает на фотоприемник, что вызывает определенное состояние датчика. Наличие непрозрачного объекта на пути светового луча приводит к изменению светового потока на фотоприемнике, а значит и к другому состоянию датчика.

Одним из самых распространенных оптических датчиков положения является KTIR0411S производства фирмы Kingbright. У него:

  • низкая цена;
  • высокие технические характеристики;
  • удачная конструкция.

В своих разработках, я предпочитаю применять именно эти датчики.

Устройство и принцип действия датчика KTIR0411S.

Датчик KTIR0411S выполнен в пластиковом литом корпусе, в котором расположены:

  • оптический излучатель – арсенид галлиевый светодиод;
  • оптический приемник – кремниевый фототранзистор.

В корпусе датчика, между излучателем и приемником, находится щель шириной приблизительно 3 мм. Наличие или отсутствие в этой щели светонепроницаемого предмета и показывает датчик.

Поэтому датчики такого типа имеют другие названия:

  • щелевой оптрон;
  • щелевой оптический датчик;
  • фотопрерыватель;
  • photo interrupter;
  • фотоинтерраптор.

Размеры и назначение выводов датчика KTIR0411S.

Эта информация и последующие технические характеристики взяты с сайта производителя ktiro411s.pdf.

Схема включения щелевого оптрона KTIR0411S.

Для функционирования фотопрерывателя, через светодиод необходимо подать ток 20-30 мА (выводы + и E), и контролировать состояние выхода фототранзистора (выводы + и D). Замкнутое состояние транзистора фотоприемника означает, что световой поток не прерван. Схема включения датчика KTIR0411S может быть такой.

Резистор R1 ограничивает ток светодиода на уровне 25 мА, а резистор R2 – ток коллектора выходного транзистора на уровне 5 мА. Напряжение + 5 В на выходе схемы означает, что светонепроницаемый предмет находится в щеле фотопрерывателя.

Вот пример механической конструкции узла позиционирования приемного барабана станка для розлива и запайки ампул.

На вал барабана закреплен образцовый диск с вырезанными окошками. Вернее он закреплен на вал шагового двигателя с одной стороны, а сам барабан на вал двигателя с другой стороны. Т.е. у шагового двигателя, барабана и диска общий вал.

Образцовый диск выполнен с высокой точностью на аппарате лазерной резки. Датчик положения размещен так, что диск краем входит в щель фотопрерывателя. При повороте барабана, диск прерывает поток светового луча в положении, где заканчиваются окошки. Т.е. контроллер станка определяет положение барабана и останавливает его в местах, где начинаются окошки. Очень простая и надежная конструкция.

Предельно допустимые параметры щелевого оптического датчика KTIR0411S.

Оптические датчики работают по принципу светового барьера: прибор сам посылает световой луч и сам же его принимает на определенном расстоянии от подающего элемента. Прерывания луча между отправляющей и принимающей частями фиксируется и подается сигнал на головное соединение.

Форма датчика, как правило, U-образная. В отличие от стандартных измерителей, оптические имеют преимущество в простоте установки. Датчик используется для измерения объектов очень маленьких размеров. Прибор отличает высокая надежность.

Читайте также:  Топовый ник для стима

Оптический датчик серии BUP щелевой

К негативным сторонам можно отнести малую дальность приема луча. Однако чаще всего она больше и не требуется, так как используется в основном на коротких дистанциях. Плохо они работают и в неблагоприятных условиях, в сильном задымлении или при сильных высоких температурах. Вообще в условиях не приближенных к комнатным датчики перестают работать или теряют свою эффективность. Недаром их еще называют в некоторых кругах – тепличными.

На предприятии может решать задачи по:

  • определению этикетки;
  • положение этикетки;
  • подсчету длины и контроль работы ленты конвейера;
  • контролю за работой инструментов.

История

В промышленности оптические датчики пришли на смену концевым выключателям, для фиксирования положения объектов в промышленности.

Их недостатки были очевидны:

  1. ненадежны;
  2. ограничены в ресурсе;
  3. неточны;
  4. медлительны;
  5. предрасположены для еще больших снижений показателей работы.

Их применяли исключительно по причине безвыходного положения. Даже несмотря на то, что на их показания влияло всё, от пыли до вибраций. Потому не удивительно, что смену им искали, и этой сменой стали оптические приборы. Даже самые дешевые приборы оптических моделей обладали более высокими техническими характеристиками, чем те, что стояли на производствах раньше.

Применение

Сегодня оптика применяется повсеместно. Внутри сложных аппаратур, бытовой техники, инструментах и на производстве. Благодаря оптике производятся сверхточные измерения и работы. Производятся запилы и создаются формы.

Благодаря сервису Arduino есть возможность создавать свои устройства с применением оптических датчиков. Вы можете спаять свою плату и облачить ее в тело нового устройства. Схема включения для этого проектируется самостоятельно или находится в интернете. Всё что необходимо лишь купить платы для подключения и объединить их.

HOA0891-N55 датчик щелевой оптический

Сегодняшние профессиональные системы безопасности также пользуются оптическими устройствами, фиксируя ими незаконное проникновение на территорию. Оптика в их системах обеспечивает собой и датчик передвижения, и пожарную сигнализацию в одном лице.

Станки многих фирм изначально обладают уже встроенными оптическими датчиками и осуществляют ювелирное спаивание или сверхточный пропил. Также используется и в медицине при проведении сверхсложных процедур.

YouTube responded with an error: The calling IP address 87.236.20.136 does not match the IP restrictions configured on the API key. Please use the API Console to update your key restrictions.

Современная промышленная автоматика обеспечивает сложные и ответственные индустриальные процессы. Устойчивая работа системы обеспечивается включением высокотехнологичных компонентов, каждый из которых выполняют предупредительную, срабатывающую, блокирующую или иную функцию. Особое место в промышленных системах отдается оптическим датчикам. Самое известное применение фотоэлектрической аппаратуры – регулятор уровня освещенности. Реакция прибора на сумерки – включение осветительной техники.

Название и терминология

PhotoCell Sensor. Фото- или фотоэлектрический датчик – все это названия группы устройств, срабатывающих на свет или изменение его параметров. Вторичной функцией аппаратуры является передача соответствующего сигнала (оповещения) в систему индустриальной поддержки. Индикативные возможности датчиков определяется его устройством и областью применения. Сегодня в практике индустриального оснащения применяется широкий спектр оборудования, оснащенного бесконтактными, рефлекторными, диффузными и другими типами датчиков.

Принцип действия

Основными составляющими электронной аппаратуры, поддерживающей работу по преобразованию световых волн, являются:

  • Источник излучения – специальный диод, который генерирует сигналы;
  • Приемник света – фотодиод, реагирующий на определенные значения излучения. Используется для улавливания отраженных от различных поверхностей волн, сгенерированных ранее источником излучения;
  • Преобразователь электронного типа. Переводит определенные датчиком параметры световой энергии в сигналы, доступные для чтения смежной аппаратурой.
Читайте также:  Intel core i5 2400 amd fx 8320

Работа датчиков строится на принципе улавливания отраженных волн от различных предметов обстановки. Длина световых волн и их интенсивность как параметры, позволяют определить измеряемые PhotoCell Sensor величины для последующей передачи в контрольный центр.

Оптические датчики выполняют достаточно широкий спектр задач, стоящих перед современными промышленными предприятиями. Кроме контроля уровня освещенности аппаратные средства обеспечивают поддержку бесконтактных изменений, в том числе обнаружения объектов, перемещающихся на высокой скорости. Представители промышленности при заказе датчиков на производство заранее знают условия эксплуатации и необходимый для оснащения тип аппаратуры.

С раздельным приемником и передатчиком

Этот вид аппаратуры считается одним из самых надёжных. Внушительная дальность работы и устойчивость к помехам. В стандартной комплектации датчики устроены так, что приемник и передатчик заключены в одном корпусе. В раздельном виде устройства активные модули могут быть разнесены на несколько десятков метров. Передатчик с автономным питанием, по сути, выполняет одну функцию. Сам же датчик с приемником включается в систему промышленной автоматики. Основной сферой применения контрольно-измерительной аппаратуры с раздельными приемником и передатчиком является охранная деятельность. Известно использование датчиков на производствах с сильно загрязненным воздухом или примесями газов.

Рефлекторный

Основной задачей это группы устройств является обнаружение объектов, находящихся в зоне перекрытия оптического излучения. Активный модуль датчиков состоит из коммутационного элемента релейного типа или полупроводникового диода. В корпусе аппаратуры заключены излучатель и принимающий блок излучения в инфракрасном спектре. Принцип срабатывания следующий: как только в зону покрытия излучателя попадает контролируемый предмет, рефлектор отражает соответствующий сигнал. Для обеспечения стабильной работы устройства предусмотрены защитные модули, предупреждающие засвечивание и переполюсовку при организации сетевого питания.

Диффузный

Основным назначением аппаратуры является конечное выключение цепи. Бесконтактные датчики диффузные обнаруживают объекты различных форм вне зависимости от материала исполнения. Отличительная особенность приборов состоит в возможности установления отдельных элементов технологического оборудования.

Конструктивно датчик включает приёмник и излучатель в одном корпусе. Благодаря эффекту диффузного отражения на работу прибора не оказывает влияния засветка, переполюсовка или необходимость точной фокусировки. Датчики определяют местоположение объекта даже в зоне максимального приближения.

Конструкции

Оптические датчики, как правило, имеют компактный форм-фактор. В зависимости от предназначения и применяемой технологии приборы могут иметь выносные модули. Производители рекомендуют использовать совместимое внешнее оборудование. Основными модулями датчиков остаются излучатель и приемник.

Щелевые

Состоит из пары оппозитно расположенных приемника и излучателя на одной платформе. Корпус датчика имеет U-образный вид. В устройстве реализован принцип барьерного срабатывания. При попадании объекта в область контроля происходит прерывание и фиксация события. Щелевые или вилочные аппараты успешно справляются с пересчетом предметов, перемещающихся на высокой скорости. Конструкция датчиков позволяет экономить свободное пространство за счет прокладки только одного питающего кабеля.

Прямоугольные

Особое расположение основных модулей исключает чувствительность к фоновым излучениям. Высокое качество оптики, используемой в оснащении, обеспечивает точный и быстрый пересчет объектов.

Устройства могут комплектоваться экранами защиты или системой охлаждения. таким образом функциональность устройств может быть расширена до работы с разогретыми объектами. Кроме того, форм-фактор прямоугольных датчиков обеспечивает их устойчивую работу в дорожной инфраструктуре.

Читайте также:  Что такое сезон пасс

В цилиндрическом корпусе

Внешне устройство напоминает свечу зажигания. В цилиндрическом корпусе размещаются приемник и излучатель. Срабатывание датчика происходит каждый раз при попадании контролируемых объектов с последующим преломлением светового потока. Поставляется с аксессуарами, обеспечивающими легкий монтаж на место эксплуатации – крепежными пластинами, зажимным блоком и уголками.

Подключение и виды выходного сигнала

Присоединение датчиков осуществляется к исполнительной автоматике. Это могут быть программаторы, управляющие платы охранных или противопожарных систем. Собственно, схема подключения напрямую зависит от того, каким будет выходной сигнал. Общая классификация включений устройства в цепь, следующая:

  • На контактную группу сухого типа, нормально разомкнутые или замкнутые;
  • С питанием от блока сигнализации;
  • С подачей энергии по отдельной линии на релейные датчики.

Специфические модели

Разработки в области контрольно-измерительной аппаратуры позволяют обеспечивать потребности различных видов производств. Сегодня датчики могут обнаруживать не только сам объект в зоне видимости, но и узнавать тип нанесенной на них метки.

Световая решетка

Излучатель, включенный в конструкцию датчиков, формирует устойчивое инфракрасное поле двумерного массива. При прохождении через рабочую область происходит идентификация не только самого объекта, но и других его параметров: массы, размера, прозрачности и прочих характеристик.

Световой барьер

Фотоэлектрические датчики положения используются для точного подсчета продукции на индустриальных конвейерах. Приемник и излучатель в конструкции разнесены для создания непрерывного луча. Прерывание барьера сигнализирует о том, что через поле прошла единица продукции.

Лазерный

Для решения задач по измерению малых скоростей объектов и величин предметов целесообразно использовать лазерные устройства. Этот тип датчиков отличает технология устройства излучателя, по которой генерируется световой поток. Предназначается для использования внутри помещений.

Оптоволоконный

В этом типе датчиков реализована технология оптоволоконной связи. По нему происходит передача данных, а также она используется в качестве детектирующего элемента. Конструкция устойчива к дефектам электрической сети.

Аналоговый

Вид аппаратного устройства происходит от интерфейса, используемого для передачи сведения о замеченных в поле излучателя объектах. Выходной сигнал представляет собой ток определенной силы, по которой определяются дискретное позиционирование и другие параметры объекта.

Оптический датчик пламени

Устройство применяется для контроля наличия пламени в промышленных горелках. Датчик питается от искрозащищенного блока, который входит в комплект поставки. Используется преимущественно на предприятиях нефтегазовой промышленности.

Как проверить

Контрольно-измерительная аппаратура перед вводом в эксплуатацию должна быть проверена на работоспособность. Сделать это можно при помощи специальной техники, на стенде. Также часто используется эмпирический метод. Для этого прибор включают на месте и наблюдают за его поведением.

Неисправности и уход

Дефекты для этого типа аппаратуры крайне редки. Нарушение работоспособности может происходить по следующим причинам:

  • Механические повреждения, в том числе обрывы в цепи питания;
  • Выход из строя внутренних компонентов;
  • Сбой настроек (большинству датчиков требуется калибровка);
  • Нарушение полярности.

Своевременное сервисное обслуживание и замена неисправных компонентов обеспечат долгий срок службы изделий и отсутствие простоев на производстве.

В век наших технологий я отдаю предпочтение с раздельным приемником и передатчиком. Там более надежная конструкция.

Ссылка на основную публикацию
Что такое адрес сервера на телефоне
Блог о модемах, роутерах и gpon ont терминалах. Частенько пользователи планшетов и смартфонов на Андроид сталкиваются с тем, что подключившись...
Что значит загрузочная флешка
Что такое загрузочная флешка / 8 способов создать загрузочную флешку Что такое загрузочная флешка / 8 способов создать загрузочную флешку...
Что значит заблокировать сообщение в телефоне
Текстовые сообщения очень удобны – ведь с их помощью вы можете получить информацию от другого абонента даже в тот момент,...
Что такое аккумулятор слайдер
Кроме достоинств, у литий-ионных аккумуляторов имеется немало минусов: Не выносят перезаряда. Подача тока на элемент питания должна быть прекращена, когда...
Adblock detector