Istruzioni per l'uso di un sensore fotoelettrico a infrarossi per il rilevamento di un liquido a base acquosa

31 maggio 2017

water bottle lids blurred

Riepilogo: una delle applicazioni fotoelettriche più complesse riguarda il rilevamento della presenza di fluidi trasparenti in bottiglie trasparenti. Sistemi di pesatura online, sensori a basso contrasto e sensori a ultrasuoni sono alcuni dei metodi impiegati per rilevare il livello di riempimento dell'acqua, ma sono costosi oppure non sempre affidabili. Scopri come il sensore fotoelettrico QS30 H2O di Banner rileva la presenza o l'assenza di acqua utilizzando una proprietà ottica esclusiva dell'acqua.

D: Il sensore fotoelettrico QS30 H20 può realmente rilevare l'acqua trasparente?

Sì. Strati sottili di acqua sono trasparenti alla luce dello spettro visibile per cui i sensori fotoelettrici con LED visibili standard penetrano direttamente attraverso l'acqua e sono, perciò, impossibili da utilizzare per rilevarne la presenza. Il QS30 H2O, però, utilizza un LED a infrarossi con una lunghezza d'onda di 1450 nm che viene assorbito dall'acqua e da molti altri liquidi a base acquosa. Se i nostri occhi fossero in grado di vedere il colore nello spettro degli infrarossi, a 1450 nm l'acqua ci apparirebbe nera. 

D: Il sensore funziona con qualsiasi liquido?

Sì, a condizione che il liquido contenga dell'acqua. Ad esempio funziona con succhi, latte, perossido di idrogeno, alcol, gel per i capelli, sapone o aceto. Anche i fluidi che non sono a base acquosa possono bloccare parte della luce emessa per la presenza di fattori come la viscosità o il colore. Tuttavia il punto di forza di questo sensore, cioè la sua capacità di rilevare i liquidi a base acquosa utilizzando la lunghezza d'onda di 1450 nm, risulta inutile nelle applicazioni con fluidi come olio vegetale o idrocarburi. Se ti stai chiedendo se il liquido della tua applicazione può essere rilevato o meno da questo sensore, invia un campione ai nostri laboratori e provvederemo a fare un test.

D: Questo sensore può essere utilizzato per rilevare i solidi con un elevato contenuto di acqua?

Sì, come qualsiasi sensore fotoelettrico anche il QS30 H2O può essere usato per il rilevamento di oggetti solidi, anche quelli che non contengono acqua. Viene rilevato qualsiasi bersaglio che blocca una quantità sufficiente del fascio luminoso emesso.

D: Posso utilizzare questo sensore per conoscere la percentuale di acqua presente in un liquido?

No, il sensore non indica il valore della percentuale di acqua presente nel campione. Viene impiegato per rilevare la presenza o l'assenza di acqua, un'applicazione a contrasto molto basso e alquanto complessa per un sensore fotoelettrico a luce visibile.

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Immagine: sensore fotoelettrico a infrarossi che rileva la presenza di acqua nelle bottiglie di plastica.

D: Il colore del liquido è importante?

Sì, il colore del liquido influisce sulla quantità totale di luce bloccata dal fluido. Una bibita scura (ad esempio a base di cola) blocca più luce dell'acqua trasparente. Un sensore a LED rossi standard potrebbe essere una soluzione efficace per rilevare la presenza di un fluido colorato. Il sensore QS30 H2O assicura una maggiore sensibilità al contrasto perché sfrutta la banda di assorbimento di 1450 nm dell'acqua.

D: Questo sensore funziona soltanto con contenitori trasparenti?

No, il sensore è stato studiato con un eccesso di guadagno molto elevato per penetrare attraverso i contenitori utilizzati più comunemente per i beni di consumo. La luce dell'emettitore del sensore penetra facilmente attraverso i contenitori trasparenti, ad esempio di vetro o plastica. È in grado di penetrare anche attraverso le bottiglie di vetro smerigliato e alcuni contenitori di plastica sottile trasparenti, ma non del tutto opachi. Il sensore non funziona su scatole di cartone o lattine di metallo; anche la presenza di etichette sul lato di una bottiglia può interferire con il raggio. Quando si utilizzano dei contenitori non trasparenti, l'applicazione corretta del sensore può richiedere dei test e un supporto per l'applicazione.

D: Perché il sensore penetra attraverso alcuni materiali e non altri?

I sensori QS30 H2O sono stati sviluppati con una capacità per un eccesso di guadagno molto elevato, che consente al raggio di penetrare attraverso alcuni contenitori. Ricorda, però, che la luce interagisce diversamente con materiali diversi. Alcuni materiali trasmettono la luce facilmente, mentre altri la bloccano o ancora la assorbono. Lo spessore del materiale incide direttamente sulla quantità di luce che lo attraversa oppure viene bloccata.   I modelli ad altissima potenza del QS30 H20 hanno una capacità di penetrazione molto elevata per consentire il rilevamento del liquido all'interno di contenitori dalle pareti più spesse. 

D: La forma del contenitore influisce sulla capacità del sensore di rilevare l'acqua?

Sì, sono importanti sia la forma sia il colore del contenitore. Anche le etichette possono influire sulla capacità del sensore di penetrare attraverso un contenitore. Di solito un contenitore ha pareti piuttosto sottili, mentre il liquido all'interno forma uno strato spesso (basta pensare a una bottiglia d'acqua). Con un contenitore vuoto, le pareti di plastica sottile bloccano una piccola percentuale di luce, ma quando il contenitore è pieno di acqua lo strato relativamente spesso di acqua assorbe una buona percentuale della luce emessa. Questo contrasto tra il contenitore pieno e vuoto determina un'applicazione di rilevamento a elevato contrasto perché l'acqua assorbe la lunghezza d'onda di 1450 nm della luce.

D: Qual è l'elemento fondamentale per un'applicazione corretta con questo sensore?

L'elemento fondamentale per un'applicazione corretta consiste nel determinare se il sensore QS30 H2O riesce o meno a penetrare attraverso il contenitore vuoto. In caso affermativo, in generale il sensore è in grado di rilevare affidabilmente la presenza di un liquido a base acquosa.

D: Come posso controllare l'eccesso di guadagno con questo sensore?

Il sensore in modalità emettitore-ricevitore è disponibile nella versione ad alto guadagno e basso guadagno. Il guadagno totale del sistema è regolabile mediante l'uso di diaframmi che bloccano parte del raggio; altrimenti i sensori possono essere leggermente disallineati per ridurre la quantità di luce che raggiunge il ricevitore. Il diaframma determina anche la forma del raggio utile dei sensori. Questa funzione è utile quando si verifica il livello di riempimento in un contenitore oppure quando si lavora con contenitori di diametro inferiore ai 13 mm del raggio utile del sensore.

D: Quale sensore dovrei scegliere per dei contenitori traslucidi?

Se occorre un raggio d'azione lungo oppure si usano contenitori traslucidi o satinati, consigliamo i modelli ad alto guadagno. I modelli a basso guadagno sono l'ideale per applicazioni con raggio d'azione corto oppure per contenitori trasparenti e liquidi trasparenti.

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