Sensor fotoelétrico com supressão de fundo

Um sensor fotoelétrico detecta um objeto projetando luz no espaço onde o objeto estará e observando a luz que retorna ou que deixa de chegar. Em uma linha de produção, isso faz dele o sensor para verificar presença de peça, contar peças, detectar fim de curso e posições de proteção, e costuma ser o jeito mais simples de responder a uma pergunta de sim ou não sobre posição.

Os sensores desta página são unidades retangulares com fonte de LED vermelho, em três modos de detecção: difuso com supressão de fundo, par de barreira e retrorreflexivo. Os alcances vão de 100 mm no menor modelo difuso a 15 m no par de barreira. As saídas são NPN ou PNP de coletor aberto, o tempo de resposta é de 1 ms ou menos e a carcaça tem vedação IP67, que é o que permite montar o sensor na máquina, e não dentro de um invólucro.

A supressão de fundo é o recurso que decide se o sensor pode ser usado em uma linha com peças mistas. Ela define o ponto de comutação pelo lugar onde o objeto está, e não pela quantidade de luz que ele devolve, de modo que uma peça preta e uma peça branca são detectadas no mesmo ajuste e a estrutura da máquina atrás delas não aciona o sensor.

Como funciona a supressão de fundo

Um sensor difuso sem supressão de fundo mede quanta luz retorna. Um alvo branco mais distante e um alvo cinza mais próximo podem devolver a mesma quantidade, e uma estrutura metálica brilhante atrás do alvo pode devolver mais luz do que o próprio alvo, de modo que o sensor comuta sobre o que estiver mais brilhante, e não sobre o que estiver mais perto. O jeito usual de contornar isso é aproximar o sensor ou proteger o fundo, e as duas alternativas mudam a máquina, e não o ajuste.

Um sensor com supressão de fundo mede de onde a luz vem. O emissor e o receptor veem o alvo por ângulos um pouco diferentes, de modo que a posição do ponto que retorna sobre o receptor depende da distância até o alvo. O sensor compara os dois sinais e comuta na distância para a qual foi ajustado, independentemente de quão refletivo é o alvo. É por isso que o mesmo ajuste detecta uma peça preta fosca e uma peça branca brilhante, e por que um objeto atrás do ponto de comutação é ignorado ainda que reflita muito.

Os três modos de detecção diferem no que colocam no vão. Um sensor difuso trabalha sozinho. Um sensor retrorreflexivo envia um feixe a um refletor e detecta o objeto quando o feixe é interrompido, o que exige um refletor em frente, mas apenas um lançamento de cabo. Um par de barreira coloca emissor e receptor em extremidades opostas de um vão e detecta quando o feixe entre eles é interrompido, o que dá o maior alcance e a detecção mais confiável, ao custo de passar fiação nas duas pontas.

Como escolher o sensor

Comece pela distância entre o sensor e a peça. Esse número separa os modelos mais do que qualquer outro: os modelos difusos cobrem 100, 300, 500 e 900 mm, o modelo de feixe linear cobre 125 mm, o retrorreflexivo chega a 6 m e o par de barreira chega a 15 m.

Depois defina o modo pela geometria. Um sensor que olha para baixo, para uma peça sobre uma esteira, usa um modelo difuso e não precisa de nada do lado oposto. Um sensor que atravessa uma mesa de roletes, onde a peça não é alta o bastante para uma reflexão confiável, usa um par de barreira. Um sensor que precisa alcançar vários metros com um único lançamento de cabo usa o modo retrorreflexivo, com um refletor na extremidade oposta.

Em seguida, combine a saída com o controlador. Uma saída NPN drena corrente e atende a uma entrada que espera corrente drenada; uma saída PNP fornece corrente e atende a uma entrada que espera corrente fornecida. A corrente máxima de saída é de 100 mA, o que aciona a entrada de um controlador, e não uma lâmpada ou uma válvula.

Por último, considere o ambiente. IP67 cobre respingos e poeira, mas não imersão contínua nem lavagem em alta pressão. O sensor tolera luz incandescente de até 3000 lx sobre a face de detecção, de modo que sol direto ou uma lâmpada de alta potência diante da lente é caso para proteger o caminho óptico ou mudar o ângulo de montagem. O ajuste de sensibilidade é um botão giratório nos modelos difusos e um botão de pressão nos demais modos, o que importa onde o ajuste precisa ser alterado durante a troca de produção, e não apenas no comissionamento.

Limites e pontos a confirmar

As distâncias de detecção dos modelos difusos são declaradas contra um alvo branco fosco com refletância de 90 %. Uma peça escura, rugosa ou inclinada devolve menos luz, de modo que a distância utilizável é menor do que a publicada, e o ajuste prático deve deixar margem. O erro no sentido oposto vem de uma peça brilhante, que pode devolver luz suficiente em um ângulo para ser detectada fora do ponto de comutação previsto.

Duas variações difusas aparecem nos desenhos por modelo do material fornecido, mas não na tabela de faixas nem na tabela-resumo, de modo que sua disponibilidade e sua especificação completa estão em aberto. Elas são nomeadas nesta página com essa ressalva, e não omitidas, porque um comprador que viu os desenhos não teria como situá-las.

Os diâmetros de ponto são publicados com a distância de trabalho em que cada um foi medido, e essas distâncias diferem entre os modelos. Os valores não podem ser comparados diretamente: um ponto pequeno medido a 300 mm e um ponto maior medido a 50 mm dizem coisas diferentes sobre o quanto o feixe está concentrado.

Por fim, o material não declara se a função da saída pode ser alterada no local ou se é definida quando a unidade é pedida. Para uma linha em que o mesmo sensor é usado nas duas configurações, aberta e fechada, isso vale confirmar antes do pedido, e não na instalação.