Sensore fotoelettrico con soppressione del fondo

Un sensore fotoelettrico rileva un pezzo mandando luce nello spazio dove il pezzo passerà e guardando la luce che torna, o che non arriva più. Su una linea di produzione questo lo rende il sensore per il controllo del pezzo presente, il conteggio, il finecorsa e le posizioni di riparo, ed è di solito il modo più semplice di rispondere a una domanda sì-o-no sulla posizione.

I sensori di questa pagina sono unità rettangolari con una sorgente a LED rosso, in tre forme di rilevamento: diffusa con soppressione del fondo, a barriata e retroriflessiva. Le distanze vanno dai 100 mm del modello diffuso più piccolo ai 15 m della coppia a barriata. Le uscite sono NPN o PNP a collettore aperto, il tempo di risposta è di 1 ms o minore e il corpo ha grado di protezione IP67, che è ciò che consente di montarne uno sulla macchina invece che dentro un involucro.

La soppressione del fondo è la caratteristica che decide se il sensore si può usare su una linea mista. Fissa il punto di commutazione in funzione di dove sta l’oggetto e non di quanta luce restituisce, così un pezzo nero e uno bianco si rilevano alla stessa regolazione e un telaio di macchina dietro di loro non fa scattare il sensore.

Come funziona la soppressione del fondo

Un sensore diffuso senza soppressione del fondo misura quanta luce torna indietro. Un bersaglio bianco più lontano e uno grigio più vicino possono restituirne la stessa quantità, e un telaio metallico lucido dietro il bersaglio può restituirne più del bersaglio, così il sensore commuta su ciò che è più luminoso invece che su ciò che è più vicino. Il rimedio usuale è avvicinare il sensore o schermare lo sfondo, e entrambi cambiano la macchina invece della regolazione.

Un sensore con soppressione del fondo misura invece da dove arriva la luce. L’emettitore e il ricevitore guardano il bersaglio da angoli leggermente diversi, quindi la posizione del punto riflesso sul ricevitore dipende dalla distanza del bersaglio. Il sensore confronta i due segnali e commuta alla distanza su cui è stato regolato, indipendentemente da quanto il bersaglio è riflettente. È per questo che la stessa regolazione rileva un pezzo nero opaco e uno bianco lucido, e per questo che un oggetto oltre il punto di commutazione viene ignorato anche se riflette molto.

Le tre forme di rilevamento differiscono per ciò che mettono nel varco. Un sensore diffuso lavora da solo. Un sensore retroriflessivo manda un fascio a un riflettore e rileva l’oggetto quando il fascio viene interrotto, il che chiede un riflettore di fronte ma un solo cavo. Una coppia a barriata mette l’emettitore e il ricevitore alle due estremità della stessa tratta e rileva quando il fascio fra loro viene interrotto, il che dà la distanza maggiore e il rilevamento più affidabile, al prezzo di cablare entrambe le estremità.

Come scegliere il sensore

Si cominci dalla distanza fra il sensore e il pezzo. Quel singolo valore separa i modelli più di qualunque altro: i modelli diffusi coprono 100, 300, 500 e 900 mm, il modello a linea di luce copre 125 mm, il retroriflessivo arriva a 6 m e la coppia a barriata arriva a 15 m.

Poi si decide la forma dalla geometria. Un sensore che guarda dall’alto un pezzo su un nastro usa un modello diffuso e non ha bisogno di nulla sul lato opposto. Un sensore che guarda attraverso un letto di rulli, dove il pezzo non è abbastanza alto da dare una riflessione affidabile, usa una coppia a barriata. Un sensore che deve scavalcare alcuni metri con una sola corsa di cavo usa la forma retroriflessiva con un riflettore all’estremità opposta.

Poi si abbina l’uscita al controllo. Un’uscita NPN assorbe corrente e si presta a un ingresso a sink; un’uscita PNP eroga corrente e si presta a un ingresso a source. La corrente massima di uscita è 100 mA, che pilota un ingresso di controllo e non una lampada o una valvola.

Da ultimo si considera l’ambiente. IP67 copre schizzi e polvere ma non l’immersione continua né il lavaggio ad alta pressione. La luce ambiente fino a 3.000 lx da una sorgente a incandescenza è tollerata, quindi la luce solare diretta o una lampada ad alta potenza sulla faccia di rilevamento sono un caso di schermatura o di cambio dell’angolo di montaggio. La regolazione di sensibilità è una manopola sui modelli diffusi e un pulsante sugli altri, il che conta dove la regolazione deve essere cambiata durante il cambio formato e non solo all’avviamento.

Limiti e punti da confermare

Le distanze di rilevamento dei modelli diffusi sono dichiarate su un bersaglio bianco opaco con riflettanza del 90%. Un bersaglio scuro, ruvido o inclinato restituisce meno luce, quindi la distanza utilizzabile è più corta di quella pubblicata e la regolazione pratica deve lasciare margine. L’altro verso dell’errore è il bersaglio lucido, che può restituire abbastanza luce da un’angolazione da essere rilevato fuori dal punto di commutazione previsto.

Due varianti diffuse compaiono nei disegni per modello del materiale fornito ma non nella tabella dei campi né in quella di riepilogo, quindi la loro disponibilità e la loro specifica completa restano aperte. Sono nominate in questa pagina con quella riserva invece di essere omesse, perché un acquirente che ha visto i disegni non avrebbe altrimenti modo di collocarle.

I diametri del punto sono pubblicati con la distanza di lavoro alla quale ciascuno è stato misurato, e quelle distanze differiscono fra i modelli. I valori non sono confrontabili direttamente: un punto piccolo misurato a 300 mm e un punto più grande misurato a 50 mm dicono due cose diverse su quanto il fascio è concentrato.

Da ultimo, il materiale non dichiara se il funzionamento dell’uscita possa essere cambiato sul campo o sia fissato quando l’unità viene ordinata. Per una linea dove lo stesso sensore è usato sia in configurazione normalmente aperta sia in configurazione normalmente chiusa, la cosa va chiarita prima dell’ordine e non all’avviamento.