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Comment utiliser un capteur photoélectrique à infrarouge pour la détection de liquides à base d'eau

31 mai 2017

water bottle lids blurred

Résumé : L'une des applications photoélectriques les plus difficiles consiste à détecter la présence ou l'absence de liquides transparents dans des bouteilles transparentes. Les systèmes de pesée en ligne, les capteurs à faible contraste et les capteurs à ultrasons sont quelques exemples de méthodes utilisées pour la détection du niveau de remplissage d'eau mais elles coûtent cher ou ne sont pas toujours fiables. Découvrez comment le capteur photoélectrique QS30 H2O de Banner utilise une propriété optique unique de l'eau pour détecter de façon fiable la présence ou l'absence d'eau.

Q : Le capteur photoélectrique QS30 H20 peut-il réellement détecter l'eau transparente ?

Oui. Les fines couches d'eau sont transparentes à la lumière du spectre visible. Par conséquent, les capteurs photoélectriques équipés de LED visibles standard traversent directement l'eau et ne peuvent pas être utilisés pour détecter la présence d'eau. Par contre, le QS30 H2O utilise une LED à infrarouge à une longueur d'onde de 1450 nm qui est parfaitement absorbée par l'eau et d'autres liquides aqueux. Si l’œil humain pouvait voir les couleurs dans le spectre infrarouge, l'eau à 1450 nm apparaîtrait noire. 

Q : Le capteur fonctionne-t-il avec n'importe quel liquide ?

Oui pour autant que ce liquide contienne une certaine quantité d'eau. Par exemple, il fonctionne avec le jus de fruits, le lait, le peroxyde d'hydrogène, l'alcool dénaturé, le gel coiffant, le savon ou le vinaigre. Certaines liquides non aqueux peuvent néanmoins bloquer la lumière émise en raison de certains facteurs comme la viscosité ou la couleur. Toutefois, l'atout clé de ce capteur, sa capacité à détecter les liquides aqueux grâce à la longueur d'onde de 1450 nm, n'est pas intéressant dans les applications impliquant des liquides tels que l'huile végétale ou les hydrocarbures. Si vous avez des questions ou ignorez si le liquide de votre application sera détecté, vous pouvez toujours envoyer un échantillon à nos laboratoires afin qu'il soit testé.

Q : Puis-je utiliser ce capteur pour détecter les solides à forte teneur en eau ?

Oui, comme tous les capteurs photoélectriques, le QS30 H2O permet de détecter les objets solides même s'ils ne contiennent pas d'eau. Si la cible bloque suffisamment le faisceau lumineux émis, elle sera détectée.

Q : Puis-je utiliser ce capteur pour déterminer le pourcentage d'eau dans un liquide ?

Non, le capteur ne fournit pas de mesure sur la teneur en eau de l'échantillon. Il permet de détecter la présence ou l'absence d'eau ce qui, pour un capteur photoélectrique avec une lumière visible, peut représenter une application difficile et faiblement contrastée.

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Image : Capteur photoélectrique à infrarougedétectant l'eau dans les bouteilles en plastique.

Q : La couleur du liquide a-t-elle une quelconque importance ?

Oui, la couleur du liquide a une incidence sur la quantité totale de lumière bloquée par celui-ci. Du coca-cola foncé bloque davantage de lumière qu'une eau transparente. Normalement, un capteur à LED rouge standard fonctionne correctement dans les applications de détection de liquides colorés. Le capteur QS30 H2O offre une sensibilité au contraste supplémentaire en tirant parti de la bande d'absorption à 1450 nm de l'eau.

Q : Ce capteur fonctionne-t-il uniquement avec des récipients transparents ?

Non, le capteur est conçu avec un gain de détection très élevé pour traverser un large éventail de récipients habituellement utilisés dans les produits de grande consommation. La lumière de l'émetteur du capteur peut traverser facilement des récipients transparents, en verre ou en plastique par exemple. Elle peut également traverser les bouteilles en verre dépoli et certains récipients en plastique à paroi mince translucides mais pas totalement opaques. Le capteur ne fonctionne pas avec des boîtes en carton ou des canettes métalliques. De même, la présence d'une étiquette sur le flanc de la bouteille peut interférer avec le faisceau. Lorsque vous utilisez des récipients non transparents, il peut être nécessaire de procéder à certains tests et de demander une assistance pour adapter le capteur aux conditions.

Q : Pourquoi le capteur traverse-t-il certains matériaux et d'autres non ?

Le capteur QS30 H2O est conçu avec un gain de détection très élevé qui lui permet de traverser certains récipients. Toutefois, gardez à l'esprit que la lumière interagit différemment selon le matériau. Certains matériaux transmettent facilement de la lumière alors que d'autres la bloquent ou l'absorbent. L'épaisseur du matériau a une incidence directe sur la quantité de lumière bloquée ou capable de le traverser.   Certains modèles QS30 H20 très puissants possèdent un pouvoir traversant qui leur permet de détecter les contenus liquides dans des récipients plus épais. 

Q : La forme du récipient affecte-t-elle la capacité du capteur à détecter l'eau ?

Oui, la forme et la couleur du récipient ont de l'importance. Même les étiquettes peuvent affecter la capacité du capteur à traverser un récipient. En règle générale, un récipient possède des parois assez fines tandis que le contenu liquide représente une couche épaisse, comme c'est le cas d'une bouteille d'eau en plastique. Avec un récipient vide, les parois minces en plastique bloquent un petit pourcentage de lumière mais lorsque ce dernier est rempli d'eau, la couche relativement épaisse d'eau absorbe un pourcentage important de la lumière émise. Ce contraste entre le conteneur vide et rempli donne une application de détection à contraste élevé car l'eau absorbe la longueur d'onde à 1450 nm de la lumière.

Q : Quelle est la clé du bon fonctionnement d'une application avec ce capteur ?

Pour que l'application donne de bons résultats, il faut avant tout déterminer si le QS30 H2O peut traverser ou non le récipient vide. Si c'est le cas, en général, la présence d'un liquide aqueux est généralement bien détectée.

Q : Comment contrôler le gain de détection sur ce capteur ?

Il existe des modèles à gain de détection faible et élevé pour la paire de capteurs en mode barrière. Le gain total du système peut être ajusté en utilisant des opercules pour bloquer une partie du faisceau. Il est également possible de décaler légèrement les capteurs pour réduire la quantité de lumière atteignant le récepteur. L'opercule affecte également le faisceau efficace des capteurs. C'est utile lorsque vous souhaitez vérifier le niveau de remplissage d'un récipient ou lorsque vous utilisez des récipients plus petits que le faisceau efficace de 13 mm de diamètre du capteur.

 Q: Quel capteur choisir si j'utilise des récipients translucides ?

Nous recommandons les modèles à gain de détection élevé si vous avez besoin d'une longue portée de détection ou si vous utilisez des récipients dépolis ou translucides. Les modèles à faible gain conviennent mieux aux applications à courte portée de détection ou utilisant des récipients et des liquides transparents.

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Détecteur hautes performances à longue portée de la série QS30
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Détection ultrapuissante à des portées pouvant atteindre 200 m, modèles avec sortie relais disponibles.

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