Che cos'è un sensore fotoelettrico
Un sensore fotoelettrico rileva un oggetto perché tra lui e l'oggetto passa della luce: emette un raggio nello spazio in cui l'oggetto transiterà e osserva ciò che ritorna o ciò che non arriva più. In una linea di produzione è il dispositivo tipico per il controllo di presenza pezzo, il conteggio, il rilevamento di bordo e le posizioni di guardia, ed è di solito il modo meno costoso di rispondere a una domanda sì o no sulla posizione.
La differenza rispetto a un sensore induttivo o capacitivo decide insieme il suo punto di forza e il suo limite. Non c'è un campo da smorzare, quindi quasi ogni materiale è rilevabile, a distanze che un sensore induttivo non raggiunge, e si possono distinguere un oggetto trasparente o una marcatura stampata così come un pezzo pieno. Ma è lo stesso percorso ottico che rende possibile tutto questo ciò che polvere, nebbia, lavaggi e una linea di vista interrotta vanno a interrompere.
La scelta si riduce a quattro domande: dove si può montare il sensore rispetto all'oggetto, com'è fatto l'oggetto e quanta luce restituisce, cosa c'è sullo sfondo, e cosa si attende l'ingresso del controllore. La seconda e la terza sono ciò che distingue le modalità di rilevamento tra loro, più della sola distanza di lavoro.
Come misura un sensore fotoelettrico
Le modalità di rilevamento si distinguono da dove va la luce, e ciascuna risponde a un problema diverso. Un sensore a riflessione diffusa semplice emette luce e commuta quando ne ritorna una quantità sufficiente: non serve nulla sul lato opposto dell'oggetto, ma il punto di commutazione dipende da quanto l'oggetto è riflettente. Un sensore fotoelettrico con soppressione del fondo stabilisce da dove arriva la luce anziché quanta ne arriva, sfruttando i diversi angoli con cui trasmittente e ricevente vedono l'oggetto: commuta quindi in funzione della distanza e può essere regolato per ignorare ciò che sta dietro il bersaglio.
Un sensore retroriflessivo invia il raggio a un catarifrangente e rileva l'oggetto quando il raggio viene interrotto: richiede una sola corsia di cavo e una sola posizione di montaggio, però con un catarifrangente di fronte. Una coppia a barriata mette trasmittente e ricevente ai due lati opposti e rileva quando il fascio tra loro viene interrotto: dà la portata maggiore e il rilevamento più affidabile, al prezzo di cablare e allineare entrambe le estremità. Nelle ultime due modalità il percorso ottico è fisso, quindi il punto di commutazione non dipende affatto dall'oggetto.
Nella pratica ciò che limita tutte e quattro le modalità è il contrasto tra l'oggetto e il suo intorno. Un oggetto riflettente può restituirne di più visto di sbieco di quanto ne restituisca un oggetto diffuso visto frontalmente, e un oggetto scuro ne restituisce pochissima: un punto di commutazione regolato su un pezzo può non valere per un altro. Il telaio di una macchina, un nastro trasportatore o una protezione lucida dietro l'oggetto possono restituire più luce dell'oggetto stesso: è il problema per cui esiste la soppressione del fondo, ed è il motivo per cui a volte un sensore a riflessione diffusa semplice proprio non riesce a funzionare in una data installazione.
Opzioni di configurazione
La maggior parte della specifica è definita da queste decisioni e non dalla classe di accuratezza. Ognuna vincola la successiva, ed è per questo che si chiariscono in ordine.
| Configurazione | Opzioni da definire | Cosa decide davvero |
| Modalità di rilevamento | A riflessione diffusa, diffusa con soppressione del fondo, retroriflessiva, a barriata | Cosa va montato sul lato opposto dell'oggetto, e se il punto di commutazione dipende dall'oggetto o da un percorso ottico fisso. |
| Distanza di rilevamento | Da pochi millimetri a diversi metri, secondo la modalità | Dove si può montare il sensore. Il valore dichiarato è misurato su un bersaglio di riferimento, quindi la distanza di lavoro si accorcia con oggetti scuri o ruvidi. |
| Sorgente di luce e dimensione del punto | Rosso visibile o infrarosso, e diametro del punto alla distanza di lavoro | Se il raggio si può puntare, e quanto piccolo può essere un oggetto rilevato in modo affidabile. Diametri del punto dichiarati a distanze diverse non sono direttamente comparabili. |
| Tipo di uscita | PNP, NPN, o un'uscita analogica su alcuni modelli | Come il sensore si collega all'ingresso del controllore, e se il valore è una soglia o una misura. |
| Funzionamento dell'uscita | Normalmente aperto, normalmente chiuso, o commutabile | Cosa legge il controllore quando non c'è alcun oggetto: è una decisione di cablaggio, non una preferenza. |
| Regolazione di sensibilità | Potenziometro a giro singolo, teach con pulsante, o impostazione fissa | Come si definisce il punto di commutazione sul campo, e se si può ripristinare rapidamente durante un cambio formato. |
| Corpo e tenuta | Rettangolare o cilindrico, con grado di protezione | Se il sensore resiste nel punto in cui è montato. Un grado adatto agli schizzi non è un grado per il lavaggio ad alta pressione. |
| Raccordo | Cavo integrato, o connettore | Con quale rapidità si può sostituire un sensore danneggiato, cosa che conta su una macchina che ne porta molti. |
Come scegliere un sensore fotoelettrico
| Criterio | Perché determina la risposta | Come chiarirlo prima della richiesta |
|---|
| Di che materiale è l'oggetto e come riflette | La distanza di rilevamento è misurata su un bersaglio bianco opaco, e un oggetto scuro, lucido o inclinato si comporta diversamente | Descriva l'oggetto, il colore e la superficie, e indichi se lo stesso sensore deve gestire più di un tipo. |
| Sfondo dietro l'oggetto | Uno sfondo riflettente può restituire più luce dell'oggetto stesso: è per questo che esiste la soppressione del fondo | Indichi cosa c'è dietro l'oggetto e a che distanza, perché da questo dipende se un sensore a riflessione diffusa semplice può funzionare. |
| Posizioni di montaggio disponibili | Alcune modalità richiedono un solo punto di montaggio, altre due, e la portata cambia con la modalità | Indichi la distanza fra il punto in cui il sensore può stare e il passaggio dell'oggetto, e lo spazio disponibile sul lato opposto. |
| Dimensione e velocità dell'oggetto | Un oggetto piccolo o veloce richiede un punto luce che ci stia dentro e un tempo di risposta che risolva il transito | Indichi la dimensione minima dell'oggetto perpendicolare al raggio e la velocità di linea. |
| Luce ambiente e atmosfera | Una luce ambiente intensa disturba, e polvere, nebbia e lavaggi interrompono il percorso ottico | Descriva la cella in cui il sensore opera, includendo se la raggiunge la luce solare e se viene bagnata a getto. |
| Ingresso del controllore | Il tipo di ingresso decide la forma dell'uscita, e la logica decide il funzionamento dell'uscita | Confermi il tipo di ingresso e cosa attende il programma quando non è presente alcun oggetto. |
| Cosa succede in caso di mancato rilevamento | La conseguenza decide quanto margine e quanta stabilità di allineamento servono | Indichi se un pezzo non rilevato causa una rilavorazione o una fermata, perché cambia il modo in cui va scelta la modalità. |
Il sensore fotoelettrico rileva l'interruzione o il ritorno della luce, non l'oggetto in sé. Tutto ciò che entra nel fascio o blocca la linea di vista può attivarlo: è per questo che una protezione o un pannello di accesso nel percorso ottico fa parte della scelta del montaggio, e non è un dettaglio rimandato.
Le alternative più vicine
Questi sono i tipi in cui una richiesta per un sensore fotoelettrico si risolve di solito, e il punto in cui la scelta si decide davvero.
| Alternativa più vicina | Cosa la distingue da un sensore fotoelettrico |
| Sensori di prossimità | I tipi induttivi e capacitivi ignorano del tutto il percorso ottico: polvere, nebbia e una linea di vista interrotta non li influenzano, e possono essere montati a filo dentro una staffa metallica. Rispondono però solo ai metalli, e su distanze molto più brevi, quindi un pezzo plastico o un bersaglio a diverse centinaia di millimetri richiedono un sensore fotoelettrico. |
| Sensori di posizione | Un sensore di posizione dice dov'è qualcosa, di solito come valore continuo su una corsa. Un sensore fotoelettrico dice che qualcosa è arrivato a un punto. Quando il controllore ha bisogno della posizione effettiva e non di una conferma, il sensore fotoelettrico fornisce solo una parte della risposta. |
| Sensori di spostamento | Misurano un piccolo movimento come distanza continua, cosa che un sensore ottico può fare in alcune sue forme, ma non nelle versioni a commutazione descritte qui. Quando conta l'entità del movimento e non il fatto che ci sia stato, lo strumento è un sensore di spostamento, e un interruttore fotoelettrico non lo sostituisce. |
| Sensori di livello | Il rilevamento di livello è un caso particolare del controllo di presenza e talvolta si fa con componenti ottiche, ma un sensore di livello si specifica rispetto al materiale, al serbatoio e alle condizioni al suo interno. Se il requisito è un limite di riempimento in un serbatoio, la famiglia da guardare è quella dei sensori di livello, non un interruttore ottico generico. |
| Encoder e sistemi di conteggio | Contare i pezzi su una linea si può facendo contare gli impulsi dall'azionamento della macchina invece di rilevare ogni pezzo. Se i pezzi sono equidistanziati e l'azionamento è affidabile, questo elimina il sensore; altrimenti è il sensore fotoelettrico che rileva ogni pezzo la misura più diretta. |
Cosa includere nella richiesta
La prima risposta può essere un preventivo anziché una serie di domande, se la richiesta le contiene. Dove un valore non è noto, invii la descrizione del compito di misura e confermeremo ciò che implica.
- L'oggetto da rilevare, il colore e la finitura superficiale
- La dimensione minima dell'oggetto perpendicolare al raggio, e la velocità di linea
- Cosa si trova dietro l'oggetto, e a quale distanza
- La distanza fra il punto di montaggio e l'oggetto, e lo spazio disponibile sul lato opposto
- Se lo stesso sensore deve gestire più di un tipo di oggetto
- Il tipo di ingresso del controllore, e cosa attende il programma quando non è presente alcun oggetto
- Le condizioni ambientali: luce solare, polvere, nebbia, lavaggi
- Con quale rapidità il sensore deve poter essere sostituito in servizio
- Se un mancato rilevamento causa una rilavorazione o una fermata
