מתגי קרבה אופטיים

מתגי קרבה אופטיים (חיישנים) נמצאים בשימוש נרחב כיום בתעשיות רבות בהן נעשה שימוש בציוד למיקום, ספירה וזיהוי פשוט של עצמים שונים. השימוש בקידוד במעגלי חיישנים מאפשר להימנע מהשפעה חיצונית של מקורות אור עליהם ובכך מגן מפני אזעקות שווא. חיישנים בבתים תרמיים מיועדים לפעולה בטמפרטורות נמוכות.

מכשירים אלו הם מעגלים אלקטרוניים המגיבים לשינוי בשטף האור הנופל על המקלט, עקב כך נרשמת נוכחות או היעדרו של חפץ באזור מסוים בחלל. קידוד האור הנפלט מהמקור (בחירה מרחבית ומודולציה) משפר את היעילות וכפי שהוזכר לעיל, שולל את השפעות ההפרעה.

מבחינה מבנית, מערכת החיישנים כוללת שני בלוקים פונקציונליים עיקריים - מקור הקרינה והמקלט שלו. אלה יכולים להיות שני בתים נפרדים, או דיור אחד לשני הבלוקים, בהתאם לעקרון הפעולה של חיישן (מתג) מסוים.

מקור או פולט מורכבים מהחלקים הבאים: גנרטור, פולט, מחוון, מערכת אופטית ובית, שבתוכו יש מעגל מוגן על ידי מפרק, ומחוץ - כל מה שצריך לחיזוק. המשימה של המחולל היא ליצור רצף של פולסי אות עבור המשדר.

הפולט עצמו הוא נורית LED. דפוס הפליטה של ​​ה-LED נוצר על ידי המערכת האופטית. המחוון מראה נוכחות או היעדר כוח לחיישן. המארז מגן מפני השפעות מכניות חיצוניות ומשמש להתקנה נוחה במקום היישום של החיישן.

למקלט, בתורו, יש גם מערכת אופטית שיוצרת את תבנית הכיוון של המקלט ומספקת בחירה. הפוטו-גלאי שמשרת פוטוטרנזיסטורשמרגיש את הקרינה וממיר אותה לאות חשמלי; מעגל מגבר עם אלמנט סף כדי לספק שיפוע אמין עם היסטרזה; מתג אלקטרוני להחלפת העומס ווסת להתאמת רגישות המקלט כך שאובייקטים ייקלטו בצורה ברורה על הרקע שמסביב.

ישנם שני אינדיקטורים כאן: הראשון מציג את מצב הפלט, השני מציג את איכות האות המתקבל ומאפשר לך לקבוע את הרזרבה הפונקציונלית עבור האובייקט המנוטר.

במקרה זה, הרזרבה הפונקציונלית מאפיינת את היחס בין שטף האור שמקבל המקלט מהפולט לערך המינימלי שלו, שכבר גורם לפעולה. הרזרבה הפונקציונלית מפצה על הנחתת האות עקב זיהום האופטיקה או מחלקיקי אירוסול מפריעים בסביבה.

לדוגמה:

• המחוון נדלק באדום, מה שאומר שהאובייקט המעקב נמצא באזור ההדק;
• אור צהוב - עוצמת שטף האור המתקבל מופחתת;
• ירוק - עוצמת שטף האור המתקבל היא מינימלית;
• כבוי - האובייקט אינו נמצא באזור העבודה של החיישן.

על פי עקרון הפעולה, חיישנים אופטיים הם משלושה סוגים:

מחסום (סוג T)

מתגים אופטיים מסוג מחסום פועלים על אלומה ישירה ומכילים שני חלקים נפרדים, משדר ומקלט, אשר חייבים להיות ממוקמים קואקסיאלית זה מול זה כך ששטף הקרינה הנפלט מהפולט (המשדר) מכוון ופוגע במדויק במקלט.

כאשר הקרן נקטעת על ידי עצם, המתג מופעל. חיישנים מסוג זה יכולים לעבוד במרחק של עשרות מטרים בין המשדר למקלט, בנוסף, יש להם בידוד רעשים טוב, הם לא מפחדים מאבק, לא טיפת נוזל וכו'.

אבל יש גם חסרונות:

• לפעמים יש צורך להניח חוטי חשמל בנפרד לכל אחד משני החלקים במרחקים ארוכים;
• עצמים מחזירי אור יכולים לגרום לאזעקות שווא;
• חפצים שקופים עשויים שלא להחליש את הקורה מספיק, יש לקחת זאת בחשבון.

וסת הרגישות משמש לביטול מקובל של חסרונות אלה. וכמובן, הגודל המינימלי של האובייקט שזוהה לא צריך להיות קטן מקוטר הקורה.

מפוזר (סוג D)

חיישנים מפוזרים משתמשים באלומה המוחזרת מעצם, השתקפות ספקולרית. המקלט והמשדר נמצאים בבית אחד. הפולט מכוון את הזרימה לעצם, האלומה מוחזרת מפני השטח שלו בכיוונים שונים, בהתאם למאפיינים האופטיים של האובייקט. חלק מהזרימה חוזר למקום שבו הוא נאסף על ידי המקלט והמתג מופעל.

כאן חשוב לקחת בחשבון שאזעקות שווא יכולות להיגרם על ידי עצמים מחזירי אור הממוקמים מאחורי אזור העבודה של המתקן, מאחורי האובייקט הנשלט. כדי למנוע הפרעות כאלה, משתמשים במתגים עם פונקציית דיכוי רקע.

לסטנדרטיזציה של המרחק שבו יופעל החיישן המפוזר, קח דף נייר לבן (10 על 10 ס"מ למרחקים של עד 40 ס"מ או 20 על 20 ס"מ למרחקי זיהוי מעל 40 ס"מ) או לוח פלדה מגולגל חם ו בדוק אותו בתנאים דומים... באופן כללי, בתעשיות שונות - בדרכים שונות.

לנורמליזציה מדויקת יותר, המרחק מחושב מחדש לפי טבלה מיוחדת המשקפת את התכונות הרפלקטיביות של חומרים שונים, ולכן מתווסף מקדם תיקון. לדוגמה, לחיישן יש ערך של 100 מ"מ, אבל אתה רוצה לפקח, למשל, על עצמים מנירוסטה.

מקדם התיקון יהיה 7.5, כלומר מרחק ההפעלה הבטוח יהיה גדול פי 7.5, כלומר 750 מ"מ. גודל האובייקט הקטן ביותר נקבע על ידי התכונות הרפלקטיביות שלו, הניגודיות והעתודה הפונקציונלית שלו.

רפלקס (סוג R)

כאן נעשה שימוש באור המוחזר על ידי הרפלקטור. מקלט עם פולט בבית אחד, הקרן הנופלת על הרפלקטור מוחזרת, פוגעת במקלט ומופעלת. כאשר האובייקט עוזב את אזור העבודה, מתרחש טריגר נוסף. חיישנים מסוג זה יכולים לעבוד במרחק של עד 10 מטרים ומשמשים לתיקון עצמים שקופים.