Cảm biến quang điện có triệt tiêu nền

Cảm biến quang điện phát hiện một vật thể bằng cách đưa ánh sáng qua khoảng không nơi vật thể sẽ đi tới, rồi theo dõi phần ánh sáng quay về hoặc phần không tới được. Trên một dây chuyền sản xuất, đó là cảm biến dùng để kiểm tra có phôi hay không, đếm số, phát hiện cạnh và các vị trí canh bảo vệ, và nó thường là cách đơn giản nhất để trả lời một câu hỏi có-không về vị trí.

Các cảm biến trong trang này là những cụm hình chữ nhật dùng nguồn LED đỏ, ở ba chế độ cảm biến: khuếch tán có triệt tiêu nền, thu phát độc lập và phản xạ gương. Khoảng cách trải từ 100 mm ở model khuếch tán nhỏ nhất tới 15 m ở cặp thu phát độc lập. Đầu ra là NPN hoặc PNP cực thu để hở, thời gian đáp là 1 ms trở xuống, và vỏ được làm kín tới IP67, chính là điều cho phép gắn một cảm biến lên máy chứ không phải nhốt nó trong một tủ.

Triệt tiêu nền là đặc điểm quyết định việc cảm biến có dùng được trên một dây chuyền trộn nhiều loại hay không. Nó đặt điểm đổi trạng thái theo chỗ vật thể nằm chứ không theo lượng ánh sáng nó trả về, nên một chi tiết đen và một chi tiết trắng được phát hiện ở cùng một mức đặt, và khung máy phía sau chúng không kích hoạt được cảm biến.

Triệt tiêu nền hoạt động như thế nào

Một cảm biến khuếch tán không có triệt tiêu nền đo lượng ánh sáng quay về. Một mục tiêu trắng ở xa và một mục tiêu xám ở gần có thể trả về cùng một lượng, còn một khung máy bóng loáng phía sau mục tiêu có thể trả về nhiều hơn chính mục tiêu, nên cảm biến đổi trạng thái theo thứ sáng nhất chứ không theo thứ gần nhất. Cách chữa thường gặp là dời cảm biến lại gần hơn hoặc che nền đi, và cả hai cách đều thay đổi cỗ máy chứ không thay đổi mức đặt.

Cảm biến có triệt tiêu nền thay vào đó đo ánh sáng đến từ đâu. Đầu phát và đầu thu nhìn mục tiêu từ hai góc hơi khác nhau, nên vị trí của điểm sáng quay về trên đầu thu phụ thuộc vào khoảng cách tới mục tiêu. Cảm biến so hai tín hiệu đó và đổi trạng thái tại một khoảng cách đã được đặt, độc lập với việc mục tiêu phản xạ nhiều hay ít. Đó là lý do cùng một mức đặt phát hiện được cả chi tiết đen nhám lẫn chi tiết trắng bóng, và lý do một vật nằm sau điểm đổi trạng thái bị bỏ qua dù nó phản xạ mạnh.

Ba chế độ cảm biến khác nhau ở chỗ chúng đặt gì vào khoảng trống. Cảm biến khuếch tán làm việc một mình. Cảm biến phản xạ gương gửi một chùm tia tới một tấm phản xạ và phát hiện vật thể khi chùm tia bị cắt, cách này cần một tấm phản xạ ở phía đối diện nhưng chỉ cần một tuyến đi dây. Một cặp thu phát độc lập đặt đầu phát và đầu thu ở hai đầu đối diện của một nhịp và phát hiện khi chùm tia giữa chúng bị ngắt, cách này cho tầm xa nhất và phép phát hiện đáng tin cậy nhất, đổi bằng việc phải đi dây cả hai đầu.

Cách chọn cảm biến phù hợp

Hãy bắt đầu từ khoảng cách giữa cảm biến và chi tiết. Một con số đó tách các model ra nhiều hơn mọi con số khác: các model khuếch tán phủ 100, 300, 500 và 900 mm, model tia thẳng phủ 125 mm, dạng phản xạ gương với tới 6 m và cặp thu phát độc lập với tới 15 m.

Sau đó quyết định chế độ từ hình học của chỗ lắp. Một cảm biến nhìn xuống chi tiết trên băng tải dùng model khuếch tán và không cần gì ở phía bên kia. Một cảm biến nhìn ngang một dàn con lăn, nơi chi tiết không đủ cao để phản hồi chắc chắn, dùng một cặp thu phát độc lập. Một cảm biến phải bắc qua vài mét mà chỉ có một tuyến đi dây dùng dạng phản xạ gương với một tấm phản xạ ở đầu bên kia.

Rồi khớp đầu ra với bộ điều khiển. Một đầu ra NPN rút dòng và hợp với một đầu vào kiểu nhận dòng; một đầu ra PNP cấp dòng và hợp với một đầu vào kiểu cấp dòng. Dòng điện đầu ra tối đa là 100 mA, đủ để dẫn động một đầu vào bộ điều khiển chứ không đủ cho một đèn hay một van.

Cuối cùng hãy xét môi trường. IP67 phủ tia nước bắn và bụi nhưng không phủ việc ngâm liên tục hay rửa bằng tia áp suất cao. Ánh sáng môi trường từ nguồn sợi đốt tới 3.000 lx trên mặt cảm biến được chịu đựng, nên nắng chiếu trực tiếp hoặc một đèn công suất lớn rọi vào mặt cảm biến là một lý do phải che chắn hoặc đổi góc lắp. Việc điều chỉnh độ nhạy bằng núm xoay trên các model khuếch tán và bằng nút bấm ở các dạng khác, điều này quan trọng ở nơi mức đặt phải đổi trong mỗi lần thay chủng loại chứ không chỉ lúc nghiệm thu.

Giới hạn và các điểm cần xác nhận

Các khoảng cách cảm biến của các model khuếch tán được nêu trên một mục tiêu trắng nhám có độ phản xạ 90 %. Một mục tiêu tối, thô hoặc nghiêng trả về ít ánh sáng hơn, nên khoảng cách dùng được ngắn hơn con số công bố và mức đặt thực tế phải để dư. Hướng sai số còn lại là mục tiêu bóng, vì nó có thể trả về đủ ánh sáng từ một góc nào đó để được phát hiện ngoài điểm đổi trạng thái chủ ý.

Hai biến thể khuếch tán xuất hiện trong các bản vẽ theo từng model của tài liệu được cung cấp nhưng không có trong bảng dải hay bảng tổng hợp, nên khả năng cung cấp và thông số đầy đủ của chúng còn bỏ ngỏ. Chúng được nêu tên trên trang này kèm theo chính chỗ chưa ổn đó, chứ không bị bỏ đi, vì một người mua đã xem các bản vẽ thì sẽ không có cách nào xếp chúng vào.

Các đường kính điểm sáng được công bố kèm theo khoảng cách làm việc mà tại đó chúng được đo, và những khoảng cách đó khác nhau giữa các model. Các con số không so trực tiếp được với nhau: một điểm sáng nhỏ đo ở 300 mm và một điểm sáng lớn hơn đo ở 50 mm mô tả hai điều khác nhau về việc chùm tia được hội tụ chặt đến đâu.

Cuối cùng, tài liệu không nêu trạng thái đầu ra có đổi được tại hiện trường hay bị chốt khi đặt hàng. Với một dây chuyền dùng cùng một loại cảm biến ở cả hai bố trí mở và đóng, điều đó đáng được xác nhận trước khi đặt hàng chứ không phải lúc nghiệm thu.