Détecteurs de proximité optiques

Les détecteurs de proximité optiques (capteurs) sont largement utilisés aujourd'hui dans de nombreuses industries où les équipements sont utilisés pour positionner, compter et simplement détecter divers objets. L'utilisation du codage dans les circuits de capteurs permet d'éviter l'influence externe des sources lumineuses sur eux et protège ainsi contre les fausses alarmes. Les capteurs dans des boîtiers thermiques sont conçus pour fonctionner à basse température.

Ces appareils sont des circuits électroniques qui réagissent à un changement du flux lumineux tombant sur le récepteur, grâce auquel la présence ou l'absence d'un objet dans une certaine zone de l'espace est enregistrée. Le codage de la lumière émise par la source (sélection spatiale et modulation) améliore l'efficacité et, comme mentionné ci-dessus, annule les effets des interférences.

Structurellement, le système de capteurs comprend deux blocs fonctionnels principaux : la source de rayonnement et son récepteur. Il peut s'agir de deux boîtiers distincts, ou d'un boîtier pour les deux blocs, selon le principe de fonctionnement d'un capteur particulier (commutateur).

Une source ou un émetteur se compose des éléments suivants: un générateur, un émetteur, un indicateur, un système optique et un boîtier, à l'intérieur duquel se trouve un circuit protégé par un joint, et à l'extérieur - tout le nécessaire pour la fixation. La tâche du générateur est de générer une séquence d'impulsions de signal pour l'émetteur.

L'émetteur lui-même est une LED. Le diagramme d'émission de la LED est formé par le système optique. L'indicateur indique la présence ou l'absence d'alimentation du capteur. Le boîtier protège contre les influences mécaniques externes et sert à une installation pratique sur le lieu d'application du capteur.

Le récepteur, à son tour, possède également un système optique qui forme le modèle directionnel du récepteur et assure la sélection. Le photodétecteur qui sert phototransistorqui détecte le rayonnement et le convertit en un signal électrique ; un circuit amplificateur avec un élément de seuil pour fournir une pente fiable avec hystérésis ; un interrupteur électronique pour commuter la charge et un régulateur pour régler la sensibilité du récepteur afin que les objets soient clairement enregistrés par rapport à l'arrière-plan environnant.

Il y a ici deux indicateurs : le premier indique l'état de la sortie, le second indique la qualité du signal reçu et permet de déterminer la réserve fonctionnelle de l'objet surveillé.

Dans ce cas, la réserve fonctionnelle caractérise le rapport du flux lumineux reçu par le récepteur de l'émetteur à sa valeur minimale, qui provoque déjà le fonctionnement. La réserve fonctionnelle compense l'atténuation du signal due à la contamination de l'optique ou à des particules d'aérosol gênantes dans l'environnement.

Par exemple:

• le voyant s'allume en rouge, ce qui signifie que l'objet suivi est présent dans la zone de déclenchement ;
• lumière jaune - l'intensité du flux lumineux reçu est réduite;
• vert - l'intensité du flux lumineux reçu est minimale ;
• off — l'objet n'est pas dans la zone de travail du capteur.

Selon le principe de fonctionnement, les capteurs optiques sont de trois types :

Barrière (Type T)

Les commutateurs optiques de type barrière fonctionnent sur un faisceau direct et contiennent deux parties distinctes, un émetteur et un récepteur, qui doivent être situés coaxialement l'un en face de l'autre afin que le flux de rayonnement émis par l'émetteur (émetteur) soit dirigé et frappe précisément le récepteur.

Lorsque le faisceau est interrompu par un objet, l'interrupteur se déclenche. Les capteurs de ce type peuvent fonctionner à une distance de plusieurs dizaines de mètres entre l'émetteur et le récepteur, de plus, ils ont une bonne isolation phonique, ils ne craignent pas la poussière, pas une goutte de liquide, etc.

Mais il y a aussi des inconvénients :

• il est parfois nécessaire de poser des câbles électriques séparément sur chacune des deux parties à de longues distances ;
• les objets hautement réfléchissants peuvent provoquer de fausses alarmes ;
• les objets transparents peuvent ne pas affaiblir suffisamment le faisceau, ceci doit être pris en compte.

Le régulateur de sensibilité est utilisé pour une élimination acceptable de ces défauts. Et, bien sûr, la taille minimale de l'objet détecté ne doit pas être inférieure au diamètre du faisceau.

Diffuse (Type D)

Les capteurs diffus utilisent un faisceau réfléchi par un objet, une réflexion spéculaire. Le récepteur et l'émetteur sont dans un seul boîtier. L'émetteur dirige le flux vers l'objet, le faisceau est réfléchi depuis sa surface dans différentes directions, en fonction des caractéristiques optiques de l'objet. Une partie du débit retourne là où elle est captée par le récepteur et l'interrupteur est actionné.

Ici, il est important de considérer que les fausses alarmes peuvent être causées par des objets réfléchissants situés derrière la zone de travail de l'installation, derrière l'objet contrôlé. Pour éliminer ces interférences, des commutateurs avec une fonction de suppression d'arrière-plan sont utilisés.

Pour normaliser la distance à laquelle le capteur diffus sera déclenché, prenez une feuille de papier blanc (10 par 10 cm pour des distances jusqu'à 40 cm ou 20 par 20 cm pour des distances de détection supérieures à 40 cm) ou une plaque d'acier laminée à chaud et testez-le dans des conditions similaires… En général, dans différentes industries — de différentes manières.

Pour une normalisation plus précise, la distance est recalculée selon un tableau spécial qui reflète les propriétés réfléchissantes de différents matériaux, et donc un facteur de correction est ajouté. Par exemple, un capteur a une valeur de 100 mm, mais vous souhaitez surveiller, par exemple, des objets en acier inoxydable.

Le facteur de correction sera de 7,5, ce qui signifie que la distance d'actionnement de sécurité sera 7,5 fois plus grande, soit 750 mm. La plus petite taille d'objet est déterminée par ses propriétés réfléchissantes, son contraste et sa réserve fonctionnelle.

Réflexe (type R)

Ici, la lumière réfléchie par le réflecteur est utilisée. Un récepteur avec un émetteur dans un boîtier, le faisceau tombant sur le réflecteur est réfléchi, frappe le récepteur et se déclenche. Lorsque l'objet quitte la zone de travail, un autre déclencheur se produit. Les capteurs de ce type peuvent fonctionner à une distance allant jusqu'à 10 mètres et sont utilisés pour fixer des objets translucides.