Capteurs à fibre optique dans les systèmes d'automatisation industrielle

Constater la présence d'une partie du convoyeur sur une ligne automatisée, obtenir des informations sur le fonctionnement d'un dispositif d'éclairage, gérer une machine compacte mais performante.. Partout un minimum d'erreurs est requis dans la maîtrise du process, et en cas de panne se produit, il est important de connaître la cause du dysfonctionnement, afin que les erreurs ne se reproduisent pas à l'avenir, car les processus technologiques modernes ne tolèrent pas la mauvaise qualité. C'est là que les capteurs viennent à la rescousse.

Il existe de nombreux types de capteurs : magnétiques, inductifs, photoélectriques, capacitifs — chacun d'eux a ses propres avantages et inconvénients. Le photovoltaïque est l'un des plus polyvalents. Voici le laser et l'infrarouge, le faisceau unique et le réfléchissant. Mais nous examinerons les capteurs optiques, car ils offrent les options de configuration les plus larges et sont idéaux même pour les endroits les plus difficiles d'accès.

Le capteur optique optique est divisé en une paire de dispositifs : un amplificateur photovoltaïque optique et un câble optique avec une tête optique. Le câble laisse passer la lumière de l'amplificateur.

Le principe est simple.L'émetteur et le récepteur fonctionnent ensemble : le récepteur détecte l'onde lumineuse émise par l'émetteur. Technologiquement, ce processus est réalisé de différentes manières : suivre l'angle d'une onde lumineuse, mesurer la quantité de lumière ou mesurer le temps de retour d'une onde lumineuse afin de mesurer la distance à un objet.

La source optique et le récepteur peuvent être situés simplement dans la tête (unités diffuses ou réfléchissantes), ou ils peuvent être fabriqués séparément - deux têtes (faisceaux simples). La tête du capteur à fibre optique contient l'électronique à l'intérieur, tandis que le récepteur est connecté à l'électronique via une fibre optique. Les ondes reçues et transmises traversent la fibre d'une manière similaire à la transmission de données à haut débit dans les réseaux optiques.

L'avantage de cette séparation est que le récepteur est installé sur l'objet mesuré. Le câble à fibre optique est acheminé et connecté à l'amplificateur, qui est logé dans une armoire de commande spéciale qui protège l'amplificateur de l'environnement extérieur souvent hostile de l'usine de fabrication. Le choix des options est varié. Les amplificateurs sont simples et complexes, en particulier multifonctionnels, avec la capacité d'effectuer des opérations logiques et de commutation.

L'ensemble de base d'amplificateurs de détection à fibre optique comporte un minimum de composants électroniques et de fonctionnalités, et les plus sophistiqués sont plug-and-play, l'électronique étant entièrement personnalisée. Certains capteurs électroniques sont capables de gérer plus de 10 fibres d'entrée. Bien sûr, il y a aussi une indication. Les indicateurs indiquent si le capteur fonctionne correctement. Il a également d'autres fonctionnalités.

L'interface du contrôleur est déterminée par le format de sortie.La configuration du capteur et la réinitialisation de l'amplificateur sont fournies ici. Les sorties sont normalement ouvertes, normalement fermées, collecteur, émetteur, poussoir. Les connexions sont réalisées avec un câble multiconducteur. La programmation se fait à l'aide de boutons ou simplement d'un potentiomètre.

Une flexibilité supplémentaire est fournie par des options de capteur telles que : retard marche/arrêt, sorties d'impulsions, élimination des signaux intermittents, — pour obtenir une plus grande liberté dans les détails et le réglage des paramètres de l'amplificateur en fonction des exigences individuelles du processus de production. Les retards vous permettent de retarder la réaction du corps de travail, les signaux d'interruption indiquent que les conditions de travail sont violées. Tout est personnalisé.

L'indication LED de l'état de la sortie ou la présence d'un affichage avec des informations sur les signaux et les états de sortie sont des options avancées qui permettent le diagnostic et la programmation du transmetteur sur le terrain.

Pour des mesures plus stables dans un environnement changeant, un capteur avec un taux d'échantillonnage et un filtrage de signal accrus convient. Bien que l'appareil fonctionne toujours à basse fréquence, pour automates ce sera utile. Les retards marche/arrêt aident à faire correspondre les signaux de sortie et d'entrée.

L'utilisation de blocs auxiliaires élargira les possibilités de programmation, par exemple, vous pouvez régler la sensibilité de l'élément de mesure lorsque vous travaillez avec des matériaux spéciaux tels que le verre ou des programmes pour éteindre / allumer entre les points de commutation: suivi de la position de la pièce et son positionnement dans l'espace.

La beauté des câbles à fibres optiques est qu'ils transmettent de la lumière au lieu du courant.Des configurations de différents matériaux sont possibles, avec différents degrés de sensibilité de la tête.

Un câble à fibre optique diffus se compose d'une paire de facettes, dont l'une va à l'amplificateur et l'autre à la tête de détection. En même temps, deux câbles sont connectés à la tête sensible - un pour la source lumineuse, l'autre pour l'électronique.

Un câble à fibre optique à faisceau unique contient une paire de câbles identiques, chacun connecté à un amplificateur et ayant sa propre tête optique. Un câble est utilisé pour transmettre la lumière et l'autre pour la recevoir.

Les fibres elles-mêmes sont généralement en verre ou en plastique. Plastique - plus fin, moins cher, plus flexible. Le verre est plus résistant et peut fonctionner à des températures plus élevées. Le plastique peut être coupé à longueur, mais le verre n'est coupé qu'au stade de la fabrication. Gaine en fibre - du plastique extrudé à la tresse en acier inoxydable à usage intensif.

La chose la plus importante lors du choix d'un capteur optique est de choisir la bonne tête optique. Après tout, c'est précisément avec la sensibilité de la tête que la précision de la détection des pièces, qu'elles soient petites, fixes ou mobiles, est liée. À quel angle le récepteur et l'émetteur seront-ils situés par rapport à l'objet, quelle est la dispersion autorisée. Si un faisceau rond de fibres est nécessaire pour produire un faisceau rond ou un faisceau étendu pour produire une projection horizontale.

Quant aux faisceaux circulaires, dans la tête diffuse ils peuvent être uniformément ramifiés avec toutes les fibres de sortie d'un côté et les fibres de réception de l'autre. Cette conception est courante, mais peut entraîner un retard lors de la lecture des informations d'une pièce se déplaçant perpendiculairement à la ligne de bifurcation.

La distribution uniforme des fibres source et réceptrice donne des faisceaux plus uniformes. Les faisceaux uniformes vous permettent d'égaliser les effets de l'envoi et de la réception des ondes, et la détection se produira quelle que soit la direction du mouvement de l'objet.

Le type de tête optique, la longueur du câble et l'amplificateur ont un effet significatif sur la distance de visualisation optique. Il est difficile de donner une estimation exacte, mais les fabricants indiquent ces données. Un capteur à faisceau unique a une portée plus large qu'un capteur diffus. Fibres plus longues, portée plus courte. Meilleur amplificateur - signal plus fort, plus grande portée.

Les E/S distribuées sont de plus en plus utilisées dans l'automatisation industrielle et il est possible de connecter plusieurs câbles de capteurs optiques à un seul collecteur.

Les amplificateurs optiques sont souvent des appareils autonomes à montage sur rail DIN monocanal, faciles à monter sur panneau, et le seul inconvénient est le routage des connexions à partir d'amplificateurs individuels.

Le collecteur peut regrouper plusieurs canaux optiques dans un seul centre de contrôle : les collecteurs sont équipés d'affichages pilotés par menus et chaque canal est programmable individuellement. Les voies configurées peuvent être utilisées par la logique ET/OU, ce qui simplifie grandement le pilotage de l'automate.

L'utilisation de fibres optiques donne de bons résultats dans des systèmes fonctionnant dans des conditions de bruit électrique élevé. Les fibres optiques ne captent pas les parasites électriques et l'amplificateur électronique est protégé par une armoire. Les petites chaînes de montage avec détection automatisée de pièces sur des convoyeurs dans le processus d'assemblage de l'appareil sont une autre application très prometteuse et déjà assez répandue des capteurs optiques.

Têtes avec différentes orientations, différentes tailles, différentes dispersions pour fournir le degré de précision de mise au point souhaité, quelle que soit la taille du capteur - tout cela, associé à la logique de contrôle, ouvre un énorme potentiel de possibilités. Par exemple, un capteur détecte la présence d'une pièce au début de l'assemblage et le second confirme la fin de l'assemblage.

Aussi, quelle que soit l'application, il est important de sélectionner le capteur et la tête avec les paramètres adaptés à l'application souhaitée par l'utilisateur : en termes de diffusion, de distance, d'échantillonnage, d'option en termes de réglages et de programmation.

Le seul inconvénient est que vous ne pouvez pas trop plier les fibres. Il faut plier un peu plus et une déformation plastique irréparable des fibres se produira, le débit diminuera ou disparaîtra complètement. Le rayon de courbure admissible dépend du type de fibre ainsi que de la taille et de la dispersion des fibres dans le faisceau. Ces caractéristiques doivent être prises en compte lors de la sélection d'un capteur pour votre application.