Студенти, аспіранти, молоді вчені, які використовують базу знань в своє навчання і роботи, будуть вам дуже вдячні.
1. Принцип дії і основні типи датчиків
2. Пристрій оптичних датчиків
3. Схеми підключення оптичних датчиків
4. Застосування оптичних датчиків
Сенсоризация виробничої діяльності, т. Е. Заміна органів чуття людини на датчики, повинна розглядатися в якості третьої промислової революції слідом за першими двома - машинно-енергетичної й інформаційно-комп'ютерної. Потреба в датчиках стрімко росте в зв'язку з бурхливим розвитком автоматизованих систем контролю і управління, впровадженням нових технологічних процесів, переходом до гнучких автоматизованих виробництв. Крім високих метрологічних характеристик датчики повинні мати високу надійність, довговічністю, стабільністю, малими габаритами, масою і енергоспоживанням, сумісністю з мікроелектронних пристроями обробки інформації при низькій трудомісткості виготовлення і невеликій вартості. Цим вимогам в максимальному ступені задовольняють оптичні датчики.
Оптичні датчики - невеликі за розмірами електронні пристрої, здатні під впливом електромагнітного випромінювання у видимому, інфрачервоному й ультрафіолетовому діапазонах подавати одиничний або сукупність сигналів на вхід реєструє або керуючої системи. Оптичні датчики реагують на непрозорі і напівпрозорі предмети, водяна пара, дим, аерозолі.
Оптичні датчики є різновидом бесконтатних датчиків, так як механічний контакт між чутливою областю датчика (сенсором) і впливає об'єктом відсутній. Дана властивість оптичних датчиків обумовлює їх широке застосування в автоматичних системах управління. Дальність дії оптичних датчиків набагато більше, ніж у інших типів безконтактних датчиків.
1. Принцип дії і основні типи датчиків
Найважливішими функціональними відмінностями оптичних датчиків є безконтактний принцип та цифровий (перемикається логічний) вихід, що використовується для створення безконтактних фотоелектричних перемикачів, які вирішують багато завдань на будь-якої технологічної лінії з наданням вихідний інформації в цифровій формі: підрахунок, виявлення і.т.д.
Фотодатчики можуть випромінювати світло в інфрачервоному, червоному або зеленому кольорі діапазоні видимого спектру. Вихідний керуючий сигнал датчика є логічне «так» або «ні». Завдання датчика виявити об'єкт на відстані, що варіюється межах робочого діапазону, в залежності від обраного типу датчика і типу оптичної системи. Залежно від типу виходу розрізняють транзисторні, тиристорні або релейні датчики.
Розрізняють три основні різновиди оптичних схем фотоелектричних датчиків:
* На основі перекриття променя;
* За принципом відображення від рефлектора;
* На основі відображення від об'єкта.
Знання принципів роботи кожної з оптичних систем дозволяє правильно вибрати датчик для вирішення поставленого завдання.
· Фотоелектричні датчики на основі перекриття (переривання) променя.
В цьому випадку приймач і випромінювач розташовуються навпроти один одного таким чином, щоб світловий потік випромінювача потрапляв безпосередньо в приймач. Об'єкт визначається, коли він перекриває шлях променя від випромінювача до приймача. Налаштування взаємного розташування випромінювача і приймача полягає в тому, щоб забезпечити потрапляння в приймач максимальної кількості світлового потоку під час відсутності об'єкта, і мінімальне - при наявності такого.
Під робочим діапазоном датчиків даного типу розуміється максимальна відстань між випромінювачем і приймачем, що допускає функціональну працездатність датчика.
Рис.1 Принцип роботи датчика на основі перетину променя
· Фотоелектричні датчики з відбиттям від рефлектора.
Фотоелектричні датчики даного типу містять випромінювач і приймач
в одному корпусі. Світловий промінь поширюється від випромінювача до рефлектора-мети і потім, відбиваючись, потрапляє в приймач. Так само, як і в попередньому випадку, об'єкт виявляється, якщо він перериває світловий промінь. Робочий діапазон відстані від датчика до рефлектора (відбивача) називається діапазоном відстаней датчика. Ефективний промінь, що досягає приймача (частина променя, необхідна для забезпечення функціональної працездатності датчика), являє собою усічений конус, одна з підстав якого сформовано лінзами датчика, а друге є фігурою, утворену при відображенні від рефлектора конічного світлового пучка випромінювача. Досить часто використовуються спеціальні
відбивачі, що дозволяють відображати світловий потік від рефлектора до датчика в тому ж напрямку, що і початкове напрямок шляху світлового потоку від випромінювача до рефлектора. Значний розмір діаметрів підстав ефективного променя стандартних фотоелектричних датчиків не дозволяє виявляти з високою точністю малі об'єкти, які не здатні перекрити світловий промінь від ізлучателя.Поскольку відбитий від рефлектора лучне сфокусований, датчики, що працюють на зворотне відбиття, зазвичай застосовуються для виявлення тільки досить великих об'єктів.
Рис.2 Принцип роботи датчика з відбиттям від рефлектора
· Фотоелектричні датчики з відбиттям від об'єкта.
Вони виявляють об'єкт, розташований перед датчиком, по відбитому від об'єкта випромінюванню. Світло від випромінювача падає на поверхню і відбивається під різними кутами, але деяка частка
розсіяного від поверхні об'єкта випромінювання потрапляє в приймач датчика. Схема з розсіяним відображенням не настільки ефективна, оскільки тільки мала частина світла від випромінювача досягає приймача. До того ж подібні датчики не захищені від помилкових спрацьовувань при відображенні від блискучих поверхонь. Очевидно також, що колір об'єкта відіграє значну роль: робочий діапазон датчика при виявленні яскравого
білого об'єкта буде значно більше, ніж при детектуванні чорного.
Цікавим різновидом даного типу датчиків є фотоелектричні датчики з придушенням заднього фону, які визначають об'єкти в межах на страіваемой області сканування. Всі об'єкти, розташовані за межами зазначеної області, не впливають на результати вимірювань.
Рис.3 Принцип роботи датчика з відбиттям від об'єкта
Рис.4 Принцип роботи датчика з придушенням заднього фону.
2. Пристрій оптичного датчика.
Оптичні безконтактні вимикачі складаються з 2-х функціонально закінчених блоків (Рис.5) - джерела випромінювання і приймача цього випромінювання, Джерело випромінювання (передавач);
1. Генератор виробляє послідовність електричних імпульсів надходять на випромінювач.
2. Випромінювач етo світлодіод інфрачервоного або оптичного (червоного) діапазону, що створює випромінювання.
3. Індикатор показує наявність напруги живлення на випромінювачі.
4. Фотоприймач (фототранзистор) - сприймає випромінювання і перетворює його в електричний сигнал,
5. Тригер забезпечує необхідну крутизну фронту сигналу перемикання і значення гістерезису.
6. Підсилювач збільшує амплітуду вихідного сигналу до необхідного значення, Як комутаційних елементів використовуються потужні транзистори.
7. Світлодіодний індикатор показує включене / вимкнений стан вимикача, забезпечує контроль працездатності, оперативність настройки і ремонту устаткування.
8. Компаунд забезпечує необхідний ступінь захисту від проникнення твердих частинок і води.
9. Корпус забезпечує монтаж вимикача, захищає від механічних впливів. Виконується з поліаміду, комплектується метизними виробами.
Рис.5 Пристрій оптичного датчика
3. Схеми підключення оптичних датчиків
Вихідний транзистор РnР-типу (або NPN-типу) з відкритим колектором. Навантаження підключається між виходом і загальним, мінусовим, проводом. Виконується функція замикаючого контакту (в початковому стані навантаження відключена). Випускаються дві модифікації: кабельне з'єднання і роз'ємне з'єднання.
Вихідний транзистор РnР-типу (іліNPN-типу) з відкритим колектором. Навантаження підключається між виходом і загальним, мінусовим, проводом. Виконується функція спорогенезу контакту (в початковому стані навантаження підключена), Випускаються дві модифікації: кабельне з'єднання і роз'ємне з'єднання.
4. Застосування оптичних датчиків
Оптичні датчики як складова частина автоматизованих систем управління широко застосовуються для визначення наявності та кількості предметів, присутності на їх поверхні наклейок, написів, етикеток або міток, позиціонування і сортування предметів. За допомогою оптичних датчиків можна контролювати відстань, габарити, рівень, колір і ступінь прозорості. Їх встановлюють в системи автоматичного управління освітленням, прилади дистанційного керування, використовують в охоронних системах.
За своїм призначенням фотодатчики діляться на дві основні групи: датчики загального застосування і спеціальні датчики. До спеціальних, відносяться типи датчиків, призначені для вирішення вужчого кола завдань. Наприклад, виявлення кольоровий мітки на об'єкті, виявлення контрастним кордону, наявність етикетки на прозорій упаковці і т.д.
Завдання датчика виявити об'єкт на відстані. Це відстань варіюється в межах 0,3 мм-50м, в залежності від обраного типу датчика і методу виявлення.
Сенсоризация оптичний датчик
У даній роботі я вивчив оптичні датчики. На мій погляд це найпоширеніший і різноманітний вид датчиків. Вони застосовуються практаческі у всіх видах підприємств і служать для виконання безлічі завдань.
Оптичні датчики найпопулярніша група датчиків для вимірювання положення і переміщення об'єктів. Оптичні датчики дозволяють виконувати безконтактне вимірювання, визначати положення об'єктів переміщаються з великою швидкістю. Відстань виявлення може досягати сотень метрів, а точність визначення положення об'єкта досягати десятих часток мікрона. Датчики, що використовують оптичний принцип незамінні для визначення положення «гарячих» об'єктів і об'єктів з низькою діелектричною проникністю.
Розміщено на Allbest.ru