Принцип работы оптического датчика

Что такое оптический датчик?

Под оптическим датчиком принято понимать миниатюрное электронное устройство, способное оценить характеристики предмета, попавшего в зону обнаружения, путем анализа светового излучения в различных диапазонах. Оптические датчики представлены несколькими классами, однако, рабочий принцип у них в целом идентичен.

Алгоритм срабатывания оптического датчика зависит от конкретной модификации и технологий фирмы-производителя, но в большинстве случаев речь идет о повышении интенсивности светового потока, попадающего на чувствительный элемент. Электронный компонент фиксирует характер свечения, реагирует даже на минимальные его отклонения. В том случае, если он перестает распознавать световой поток, подается сигнал, оператор или автоматическая защитная система получает уведомление, что в контролируемой зоне появился посторонний объект.

Конструкция устройства

Все оптические датчики сформированы двумя основными компонентами, благодаря которым оказывается возможной их работа: излучателем светового потока и его приемником. Элементы излучателя выглядят следующим образом:

• Корпус. Он защищает оптические компоненты от влаги, механических нагрузок, выполнен из технологичного полимера, латунного сплава.

• Генератор. Его задача – формирование электрических импульсов, обеспечивающих работу излучателя.

• Светодиодный излучатель, генерирующий поток света определенного диапазона.

• Оптическая схема, благодаря которой поток света строго направлен.

• Лампа-индикатор, обозначающая состояние устройства.

Приемник конструктивно состоит из следующих компонентов:

• Оптическая система, улавливающая световой поток, передающая его на преобразователь.

• Фотоприемник. По сути, он является преобразователем, благодаря которому поток света превращается в электрические импульсы.

• Усилитель. Благодаря усилителю, устройство фиксирует даже слабые оптические лучи.

• Электронный ключ. Защитный электрический компонент, исключающий повреждение датчиков перенапряжением, превышением нормативной силы тока, замыканием.

• Светодиодный индикатор, благодаря которому можно определить текущее состояние, режим функционирования устройства.

Виды оптических датчиков

Оптические датчики дают возможность с высокой эффективностью решить широкий спектр задач. Перед приобретением устройства нужно точно знать следующее:

• условия, в которых оно будет использоваться;

• необходимый функциональный набор.

Барьерные

Оптические датчики указанного класса функционируют по не самому обычному принципу. Чтобы с работой не было проблем, принимающий и излучающий модули должны располагаться строго друг против друга, без этого условия окажется невозможным прохождение светового луча. Срабатывание происходит при появлении между приемником и излучателем барьера.

Оптические датчики этой группы отлично подходят для контроля больших территорий, в том числе открытых и производственных, где в воздухе присутствует туман, водяная взвесь, пыль в высоких концентрациях. Благодаря надежности, высокой чувствительности и эффективности, такие датчики максимально распространены и востребованы.

Диффузные

Такие оптические датчики характеризуются совмещенной конструкцией, излучатель и приемник находятся в общем корпусе. Работа оптических датчиков построена на технологии зеркального отображения. Ее суть состоит в продуцировании направленного луча света, который рассеивается при контакте с объектом, часть рассеянного обратного излучения фиксируется приемником, что и приводит к срабатыванию датчиков. Это надежные датчики, однако, нужно учитывать малую контролируемую ими область, до полуметра, сложности при обнаружении предметов с минимальной отражающей способностью.

Рефлекторные

Оптические датчики включаются, когда луч отражается от рефлектора и фиксируется приемным модулем. Оптимальная контролируемая дистанция для таких датчиков – 10 метров, превышение допустимо, однако, оно сопряжено с некоторым снижением эффективности, вызванным смещениями, отклонениями луча от первоначальной оси из-за внешних механических воздействий, его рассеиванием.

Специфические

Оптические датчики также представлены рядом специализированных классов:

1. Световые решетки. Датчики выполнены в формате пары пластин, размещенных на определенной дистанции. Прохождение между этими элементами постороннего объекта приводит к прерыванию светового потока, более того, датчики высчитывают углы преломления, определяют габариты предмета;
2. Световые барьеры. Датчики используются в основном на охраняемых территориях;
3. Лазеры. Лазер не просто фиксирует, что в контролируемой области оказался посторонний, но определяет дистанцию до него.

Классификация по месту установки

С точки зрения области монтажа оптические датчики представлены следующими типами:

• Щелевые. Это не просто датчики, но целые комплексы приемников, расположенных на одной базе с излучателем. Они встречаются на конвейерных лентах и другом похожем оборудовании, где нужно наладить контроль за быстро движущимися объектами.

• Прямоугольные. Благодаря довольно крупному корпусу, датчики можно оснастить модулем охлаждения, что позволяет размещать их в прямой близости от устройств, работа которых сопряжена с выделением больших объемов тепловой энергии.

• Цилиндрические. Основное достоинство таких оптических датчиков – компактность.

Принцип работы оптического датчика

Общие принципы работы устройств сводятся к реагированию чувствительного элемента приемника на световой поток, продуцируемый излучателем. Если интенсивность потока достигает определенного предела, происходит срабатывания, отправка сообщения, сигнала оператору. Некоторые датчики комплектуются таймерами, благодаря чему срабатывают задержки, другие же подают сигнал при фиксации не одного объекта, а нескольких, что важно для систем подсчета, конвейеров.

Область применения оптических датчиков

Оптические датчики – универсальные многофункциональные устройства. Принципы их функционирования позволяют решать целый комплекс задач:

• Фиксация объекта в контролируемой зоне.

• Определение его размеров, степени прозрачности, оттенка.

Все перечисленные возможности делают датчики востребованными в комплексах сигнализации, производственном оборудовании с автоматическим, дистанционным управлением. Для оптических устройств характерна высокая степень стойкости к помехам, дающая возможность работы в наиболее жестких условиях.