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Conoscere le diverse modalità di rilevamento fotoelettrico
Conoscere le diverse modalità di rilevamento fotoelettrico
I sensori fotoelettrici, che riconoscono una sorgente luminosa e convertono i fotoni ricevuti in un segnale elettrico, sono uno dei tipi di sensori più comuni e fondamentali. Hanno una lunga storia nello sviluppo della tecnologia moderna e sono indispensabili nell'automazione industriale. Per scegliere il sensore giusto per un determinato compito, è importante comprendere le modalità di funzionamento dei sensori fotoelettrici (PE). Questi metodi sono chiamati modalità di rilevamento.
Emettitore /ricevitore
Nel rilevamento in modalità opposta, l'emettitore e il ricevitore del sensore sono alloggiati in due unità separate. L'emettitore è posto di fronte al ricevitore, in modo che il fascio di luce vada direttamente dall'emettitore al ricevitore. Un oggetto viene rilevato quando "rompe" o interrompe la parte di lavoro del fascio di luce, nota come fascio effettivo. A seconda dell'applicazione, il rilevamento in modalità opposta offre la massima affidabilità ogni volta che può essere implementato. Questo perché la luce passa direttamente dall'emettitore al ricevitore. Poi, quando un oggetto interrompe il fascio, l'uscita commuta.
I sensori a modalità opposta offrono i seguenti vantaggi:
- Il livello più alto di guadagno in eccesso (energia emessa)
- Un lungo campo di rilevamento
- L'opzione più robusta per gli ambienti difficili
- Posizionamento di precisione
- Rilevamento eccellente di piccole parti, con l'uso di aperture dell'obiettivo
- Immunità alla riflettività della superficie (il colore o la finitura degli oggetti)
Riflessione
Un sensore retroriflettente contiene elementi emettitori e ricevitori nello stesso alloggiamento. Utilizza un riflettore per far rimbalzare la luce emessa verso il ricevitore. Simile a un sensore a modalità contrapposta, rileva gli oggetti quando interrompono o "spezzano" il raggio effettivo. Poiché il rilevamento retroriflettente è una modalità di interruzione del fascio, in genere non dipende dalla riflettività dell'oggetto da rilevare. Tuttavia, se gli oggetti che passano davanti al fascio sono particolarmente lucidi, è opportuno utilizzare un sensore retroriflettente polarizzato per evitare il proxing. Proxing è quando un oggetto con una superficie lucida restituisce al sensore una quantità di luce tale da imitare il fascio fotoelettrico proveniente dal riflettore. Un sensore retroriflettente polarizzato utilizza un filtro polarizzatore per garantire che la luce che ritorna al ricevitore provenga dal riflettore e non dal bersaglio.
Un sensore retroriflettente offre una comoda alternativa alla modalità contrapposta quando lo spazio è limitato o se i collegamenti elettrici sono possibili solo su un lato di un trasportatore o di un altro percorso di produzione.
I sensori retroriflettenti offrono i seguenti vantaggi:
- Gamme relativamente lunghe
- Il secondo più alto guadagno in eccesso (dopo la modalità opposta)
- Prevenzione del proxing con un filtro polarizzato
- Elevata precisione di rilevamento e capacità di rilevare oggetti chiari, grazie all'utilizzo di ottiche coassiali
Modalità di prossimità
Come per molti sensori retroriflettenti, un sensore di prossimità comprende in genere un emettitore e un ricevitore all'interno dello stesso alloggiamento fisico. Ma mentre le modalità opposte e retroriflettenti funzionano indicando la presenza di un oggetto quando il raggio viene interrotto, i sensori di prossimità funzionano in modo opposto, indicando la presenza di un oggetto bersaglio solo quando il raggio si riflette su di esso e ritorna al ricevitore. Un modo per pensarci: i sensori opposti e retroriflettenti rilevano gli oggetti che interrompono un raggio, mentre i sensori di prossimità rilevano gli oggetti che fanno un raggio. Esistono quattro sottotipi di modalità di prossimità, ciascuno con una diversa disposizione ottica: diffusa, fascio divergente, fascio convergente e soppressione dello sfondo.
I sensori diffusi sono i più comuni e ricevono la luce riflessa direttamente dalla superficie di un oggetto, spesso con l'aiuto di una lente. I sensori di prossimità a tasteggio offrono il vantaggio di non richiedere un riflettore e di essere facili da installare, in genere per applicazioni in cui i sensori a modalità contrapposta o a catarifrangente non possono essere facilmente implementati o allineati. Tuttavia, tendono a restituire una quantità minore di luce (perdita di segnale) e funzionano meglio a distanze inferiori rispetto ai sensori opposti e retroriflettenti.
I sensori di prossimità a raggio divergente non utilizzano lenti. Sono meno dipendenti da angoli precisi del fascio, ma sono più limitati alle applicazioni per rilevare bersagli molto piccoli, come fili o filati, a distanze estremamente ravvicinate, costantemente entro un pollice dal sensore.
Al contrario, i sensori di prossimità a fascio convergente utilizzano lenti per focalizzare la luce emessa e il ricevitore sullo stesso punto esatto. In questo modo si crea un'area di rilevamento piccola e ben definita a una distanza fissa dal sensore. Sono in grado di rilevare oggetti a bassissima riflettività e di ignorare i bersagli al di là della loro profondità di campo, rendendoli utili per il posizionamento preciso di piccole parti. (Un'importante avvertenza è che i sensori a fascio convergente possono potenzialmente rilevare oggetti più luminosi al di là del loro punto focale. Questo aspetto ha portato a un aumento del mercato dei sensori a soppressione dello sfondo a campo fisso o regolabile, come descritto nel punto successivo).
Come dice il nome stesso, i sensori di prossimità a soppressione di sfondo ignorano tutto ciò che supera una soglia impostata. Funzionano confrontando la quantità di luce restituita a due elementi riceventi separati. Ogni volta che il secondo ricevitore di una soppressione di sfondo registra una quantità di luce uguale o superiore a quella del primo ricevitore, riconosce un bersaglio. Quando la quantità di luce ricevuta dal primo ricevitore è maggiore, il segnale di uscita del sensore viene annullato. I sensori di soppressione dello sfondo possono essere utili se gli oggetti che si desidera rilevare sono più scuri dello sfondo dietro di loro (ad esempio, un oggetto scuro su un nastro trasportatore bianco). I sensori per la soppressione dello sfondo sono disponibili in modalità a campo fisso, con una distanza di taglio costante, e in modalità a campo regolabile, che consentono all'utente di impostare il taglio.
