Comprensione dei sensori fotoelettrici e delle loro applicazioni

1. Che cosa sono i sensori fotoelettrici e perché sono importanti?

Un sensore fotoelettrico è un dispositivo che utilizza un raggio di luce per rilevare la presenza o l'assenza di un oggetto. A differenza degli interruttori meccanici, funzionano senza contatto fisico, il che li rende ideali per applicazioni in cui usura, velocità o igiene sono fattori critici. Sono componenti fondamentali in automazione industriale E prodotti per il controllo industriale.

L'importanza dei sensori fotoelettrici negli impianti di produzione non può essere sopravvalutata. Per fabbriche di macchinari e attrezzature, produttori, E aziende di soluzioni di fabbrica, questi sensori sono essenziali per:

• Processi automatizzati: consentono il controllo preciso di sistemi automatizzati, come nastri trasportatori, linee di confezionamento e bracci robotici.
• Controllo qualità: possono rilevare difetti, garantire il corretto posizionamento del prodotto e verificare la presenza dei componenti.
• Sicurezza: possono essere utilizzati per creare barriere di sicurezza, impedendo ai macchinari di funzionare quando una persona o un oggetto si trovano in una zona pericolosa.
• Efficienza: il rilevamento accurato degli oggetti può ridurre al minimo i tempi di fermo.

2. Come funzionano i sensori fotoelettrici: il principio di base?

Al suo interno, un sensore fotoelettrico è costituito da due componenti principali: un emettitore (sorgente luminosa) e un ricevitore (rilevatore di luce). L'emettitore proietta un fascio di luce, solitamente infrarosso o visibile, e il ricevitore monitora la quantità di luce che riceve. Quando un oggetto entra nel fascio di luce, blocca, riflette o altrimenti altera la luce che raggiunge il ricevitore. Il sensore rileva quindi questo cambiamento e attiva un segnale di uscita.

Il principio fondamentale si basa sulla misurazione dei cambiamenti nell'intensità della luce. Questo cambiamento nella luce è il modo in cui il sensore rileva la presenza di un oggetto. È l'interruzione o il riflesso della luce che segnala ai macchinari automatizzati.

3. Quali sono i diversi tipi di sensori fotoelettrici?

Esistono tre tipi principali di sensori fotoelettrici, ognuno adatto a diverse applicazioni:

• A sbarramento (o Thru-beam): l'emettitore e il ricevitore sono alloggiati in unità separate, posizionate una di fronte all'altra. Il sensore rileva un oggetto quando interrompe il fascio luminoso che viaggia tra di loro.
• Retroriflettente: l'emettitore e il ricevitore sono nello stesso alloggiamento. Il sensore emette un fascio di luce verso un riflettore, che rimbalza la luce verso il ricevitore. Un oggetto viene rilevato quando interrompe questo fascio di luce.
• Diffuso: anche con emettitore e ricevitore nello stesso alloggiamento, ma non viene utilizzato un riflettore. Il sensore emette luce e rileva la luce riflessa dall'oggetto stesso.

4. Approfondimento: comprendere i sensori fotoelettrici a sbarramento

I sensori fotoelettrici a sbarramento, a volte semplicemente chiamati sensori a sbarramento, offrono il più lungo intervallo di rilevamento e la più alta affidabilità tra i tipi di sensori fotoelettrici. Poiché il raggio luminoso viaggia in linea retta direttamente dall'emettitore al ricevitore, qualsiasi interruzione segnala la presenza di un oggetto.

Vantaggi dei sensori a sbarramento:

• Distanza di rilevamento più lunga.
• Elevata affidabilità e precisione.
• Meno influenzato dal colore dell'oggetto o dalla finitura superficiale.
• Funziona bene in ambienti sporchi o polverosi (con sufficiente guadagno in eccesso, come spiegato più avanti).

Svantaggi:

• Richiede due unità separate, rendendo l'installazione leggermente più complessa.
• L'allineamento dell'emettitore e del ricevitore è fondamentale.

5. Sensori fotoelettrici retroriflettenti: come massimizzano l'efficienza?

I sensori retroriflettenti, a volte chiamati sensori fotoelettrici retroriflettenti, offrono un buon equilibrio tra portata di rilevamento e facilità di installazione. Uno speciale riflettore viene utilizzato per far rimbalzare la luce emessa dal sensore al ricevitore del sensore. Il sensore rileva un oggetto quando blocca il percorso della luce di ritorno dal riflettore.

Alcuni sensori retroriflettenti utilizzano la luce polarizzata. I sensori fotoelettrici retroriflettenti polarizzati sono particolarmente utili per rilevare oggetti lucidi o riflettenti che potrebbero causare falsi trigger con luce non polarizzata. Il polarizzatore filtra la luce che non viene riflessa all'angolazione corretta dallo speciale riflettore.

Vantaggi dei sensori retroriflettenti:

• Buon raggio di rilevamento.
• È sufficiente montare un solo alloggiamento del sensore, semplificando l'installazione rispetto al sistema a sbarramento.
• Allineamento relativamente facile.

Svantaggi:

• Portata inferiore rispetto al fascio luminoso a sbarramento.
• A volte può essere difficile individuare oggetti lucidi o trasparenti (a meno che non si utilizzi una versione polarizzata).

6. Sensori fotoelettrici diffusi: quando utilizzarli?

I sensori fotoelettrici diffusi si affidano all'oggetto stesso per riflettere la luce verso il ricevitore. L'emettitore e il ricevitore sono alloggiati in una singola unità e il sensore viene attivato quando rileva una quantità sufficiente di luce riflessa dall'oggetto bersaglio.

Vantaggi dei sensori diffusi:

• Più semplice da installare, poiché non necessita di riflettore o ricevitore separato.
• Ottimo per rilevare oggetti da vicino.

Svantaggi:

• Distanza di rilevamento più breve.
• Dipende molto dal colore dell'oggetto, dalla finitura superficiale e dalla riflettività.
• Non adatto per oggetti trasparenti o molto scuri.

7. Che cosa è la soppressione dello sfondo e perché è fondamentale?

La soppressione dello sfondo è una caratteristica specializzata presente in alcuni sensori fotoelettrici diffusi. Consente al sensore di ignorare gli oggetti oltre un intervallo di rilevamento definito, anche se tali oggetti sono riflettenti. Ciò è incredibilmente utile in applicazioni in cui potrebbe esserci una superficie di sfondo subito dietro l'oggetto da rilevare.

Senza la soppressione dello sfondo, uno sfondo altamente riflettente potrebbe causare un falso trigger del sensore. La soppressione dello sfondo assicura che il sensore risponda solo agli oggetti all'interno della zona di rilevamento desiderata. Ciò si ottiene comunemente tramite triangolazione, in cui il sensore misura l'angolo della luce ricevuta per determinare la distanza dall'oggetto.

8. Guadagno in eccesso: un concetto chiave nel rilevamento fotoelettrico

Il guadagno in eccesso è un parametro critico per tutti i tipi di sensori fotoelettrici. Rappresenta il rapporto tra l'intensità luminosa ricevuta dal ricevitore in condizioni di visibilità limpida (nessun oggetto presente) e l'intensità luminosa minima richiesta per attivare il sensore. Un guadagno in eccesso più elevato significa che il sensore può tollerare più contaminazione, polvere o disallineamento e rilevare comunque in modo affidabile gli oggetti.

Il guadagno in eccesso è spesso visualizzato graficamente. La curva del guadagno in eccesso mostra come cambia la gamma di rilevamento con diversi livelli di contaminazione. Un sensore con un guadagno in eccesso elevato manterrà una gamma di rilevamento più lunga anche in ambienti difficili. In un ambiente polveroso, un sensore a sbarramento con guadagno in eccesso sufficiente può comunque funzionare. È importante ricordare che i sensori fotoelettrici sono utilizzati in molte applicazioni industriali.

9. Applicazioni dei sensori fotoelettrici nell'automazione industriale

I sensori fotoelettrici sono componenti vitali in una vasta gamma di applicazioni industriali. Ecco alcuni esempi direttamente rilevanti per fabbriche di macchinari e attrezzature, produttori, E aziende di soluzioni di fabbrica:

• Sistemi di trasporto: rilevamento della presenza o assenza di prodotti su un nastro trasportatore, controllo del flusso dei materiali e prevenzione degli inceppamenti. Mitsubishi PLC I sistemi vengono spesso utilizzati insieme ai sensori per il controllo del trasportatore.
• Macchine per l'imballaggio: verifica che i pacchi siano correttamente riempiti, sigillati ed etichettati. I sensori possono rilevare articoli mancanti o posizionamenti non corretti.
• Celle robotiche: guidano i bracci robotici nel prelevare e posizionare gli oggetti, garantendo un funzionamento preciso e sicuro. Omron i robot integrano spesso sensori fotoelettrici per il riconoscimento degli oggetti.
• Veicoli a guida automatica (AGV): aiutano gli AGV a muoversi all'interno di una fabbrica, rilevando gli ostacoli ed evitando le collisioni.
• Sicurezza delle macchine: creazione di barriere fotoelettriche o di sicurezza che spengono i macchinari se una persona o un oggetto entra in un'area pericolosa. Interfaccia utente Proface può essere abbinato a sensori di sicurezza per fornire avvisi visivi e controllo.
• Conteggio: utilizzato nella produzione per contare le parti.
• Rilevamento rotture nastro: utilizzato nella carta e nei tessuti per rilevare rotture.
• Rilevamento del livello: utilizzato con i liquidi.

10. Scegliere il sensore fotoelettrico giusto per le tue esigenze

La scelta del sensore fotoelettrico appropriato dipende da diversi fattori:

• Campo di rilevamento: a quale distanza deve trovarsi il sensore per rilevare l'oggetto?
• Caratteristiche dell'oggetto: quali sono le dimensioni, la forma, il colore e la riflettività dell'oggetto?
• Condizioni ambientali: l'ambiente è polveroso, sporco o umido?
• Requisiti di montaggio: quanto spazio è disponibile per il montaggio del sensore?
• Tempo di risposta: quanto velocemente il sensore deve reagire alla presenza o all'assenza di un oggetto?
• Costo: funzionalità necessaria per bilanciare.

Per fabbriche di macchinari e attrezzature, considerare i requisiti specifici di ogni macchina o processo. Produttori dovrebbe dare la priorità ai sensori che forniscono prestazioni affidabili e costanti per ridurre al minimo i tempi di inattività. Aziende di soluzioni di fabbrica devono offrire una gamma di opzioni di sensori per soddisfare le diverse esigenze dei loro clienti. Kwoco può aiutare. Contatto noi oggi!