Innovazioni nei sensori fotoelettrici

I sensori fotoelettrici fanno parte della vita moderna da decenni e rimangono uno dei tipi di sensori più utilizzati. La scienza alla base di questa tecnologia risale alla teoria dell'"effetto fotoelettrico" di Albert Einstein del 1905. Egli propose che l'energia luminosa viaggia nello spazio in fasci concentrati (fotoni), che rilasciano elettroni quando si scontrano con le superfici metalliche. Pertanto, l'energia luminosa può essere convertita in energia elettrica e utilizzata per creare corrente elettrica. La sua teoria rivoluzionaria fu dimostrata da esperimenti condotti da R. A. Millikan nel 1914 e nel 1916, e alla fine degli anni '40 gli ingegneri avevano sviluppato celle fotoconduttive da utilizzare nei circuiti di rilevamento della luce.

Un sensore fotoelettrico funziona ricevendo o non ricevendo un raggio di luce diretto. Se il raggio è ininterrotto, le fotocellule ricevono i fotoni, ma se è interrotto non li ricevono. Il sensore rileva ogni volta che si verifica questo cambiamento. Sebbene questo comportamento binario "on-off" possa essere semplice, le applicazioni pratiche di questo metodo di rilevamento sono pressoché illimitate.

L'equipaggiamento delle fabbriche con sensori fotoelettrici contribuisce a rendere possibile l'automazione perché i sensori rilevano la presenza o l'assenza di oggetti fisici (come i prodotti in fase di costruzione e confezionamento) e inviano segnali elettrici a macchine che eseguono funzioni specifiche a intervalli regolari. I sensori fotoelettrici sono ancora incredibilmente popolari e le numerose innovazioni degli ultimi anni li hanno resi eccezionalmente affidabili, compatti, potenti ed economici per un'ampia gamma di applicazioni.

Alcuni dei recenti progressi di Banner nel campo dei sensori fotoelettrici includono miglioramenti al processo di produzione che migliorano i campi di rilevamento, estendono le capacità e riducono i costi. Ad esempio, molti sensori oggi utilizzano lenti in plastica stampate a iniezione anziché in vetro. Questo migliora la competitività dei costi, ma garantisce lo stesso livello di precisione ottica. Le lenti in plastica offrono ulteriori vantaggi: pesano meno di quelle in vetro e, in alcuni casi, aumentano addirittura il campo di rilevamento.

Un tempo, per aggiungere nuove funzioni a un sensore era necessario aggiungere nuovi strati di circuiti interni con un maggior numero di componenti fisici. Ma le filosofie di progettazione si sono evolute e molte caratteristiche possono essere migliorate digitalmente. Nel corso del tempo gli ingegneri hanno migliorato i sensori fotoelettrici con chip ASIC aggiornabili, che consentono prestazioni migliori, velocità più elevate, migliore immunità alla luce ambientale e altri aggiornamenti.

I miglioramenti nell'ingegneria elettronica e nella progettazione hanno reso possibile la creazione di sensori con una luce più forte e luminosa (misurata come excess gain), anche in dispositivi miniaturizzati come quelli della serie Banner Q2X. Alcuni ricevitori di sensori registrano l'angolo di un raggio di luce riflesso, che può essere utilizzato per la soppressione dello sfondo, triangolando la posizione di un bersaglio in contrasto con la superficie retrostante, anche se entrambi dello stesso colore.

Un'altra grande innovazione per la produzione automatizzata è IO-Link, un protocollo di comunicazione aperto che consente agli utenti di ottenere un valore aggiunto dai propri sensori. Il collegamento a un sensore con IO-link consente di acquisire più dati rispetto a un sensore tradizionale. Ciò significa che i sensori possono contribuire all'analisi dei dati, fornendo spunti per migliorare le prestazioni in tutta la fabbrica, aumentare la produttività, fornire una base per la manutenzione predittiva e prevenire i tempi di fermo imprevisti. Questa è la filosofia di base della linea di prodotti Banner Snap Signal.  Ad esempio, i sensori IO-Link possono essere collegati direttamente alle porte IO-link del DXMR90-4K IO-link Master/Controller. Quindi, i dati del segnale possono essere trasferiti a un cruscotto online basato su cloud per il monitoraggio delle condizioni in tempo reale . I dati possono anche essere inviati a un sistema PLC, HMI o SCADA.