Compreendendo sensores fotoelétricos e suas aplicações

1. O que é um sensor fotoelétrico e por que eles são importantes?

Um sensor fotoelétrico é um dispositivo que usa um feixe de luz para detectar a presença ou ausência de um objeto. Ao contrário de interruptores mecânicos, eles operam sem contato físico, tornando-os ideais para aplicações onde desgaste, velocidade ou higiene são fatores críticos. Eles são componentes fundamentais em automação industrial e produtos de controle industrial.

A importância dos sensores fotoelétricos em plantas de fabricação não pode ser exagerada. Para fábricas de máquinas e equipamentos, fabricantes, e empresas de soluções de fábrica, esses sensores são essenciais para:

• Processos automatizados: permitem o controle preciso de sistemas automatizados, como correias transportadoras, linhas de embalagem e braços robóticos.
• Controle de qualidade: eles podem detectar defeitos, garantir o posicionamento correto do produto e verificar a presença de componentes.
• Segurança: Podem ser usados para criar barreiras de segurança, impedindo que máquinas operem quando uma pessoa ou objeto estiver em uma zona perigosa.
• Eficiência: a detecção precisa de objetos pode levar à redução do tempo de inatividade.

2. Como funcionam os sensores fotoelétricos: o princípio básico?

Em seu núcleo, um sensor fotoelétrico consiste em dois componentes principais: um emissor (fonte de luz) e um receptor (detector de luz). O emissor projeta um feixe de luz, geralmente infravermelho ou visível, e o receptor monitora a quantidade de luz que recebe. Quando um objeto entra no feixe de luz, ele bloqueia, reflete ou altera de alguma forma a luz que chega ao receptor. O sensor então detecta essa mudança e dispara um sinal de saída.

O princípio fundamental depende da medição de mudanças na intensidade da luz. Essa mudança na luz é como o sensor detecta a presença de um objeto. É a interrupção ou a reflexão da luz que sinaliza para máquinas automatizadas.

3. Quais são os diferentes tipos de sensores fotoelétricos?

Existem três tipos principais de sensores fotoelétricos, cada um adequado para diferentes aplicações:

• Through-beam (ou Thru-beam): O emissor e o receptor são alojados em unidades separadas, posicionadas opostas uma à outra. O sensor detecta um objeto quando ele interrompe o feixe de luz viajando entre eles.
• Retrorrefletivo: O emissor e o receptor estão no mesmo alojamento. O sensor emite um feixe de luz em direção a um refletor, que reflete a luz de volta para o receptor. Um objeto é detectado quando ele quebra esse feixe de luz.
• Difuso: Também com o emissor e o receptor no mesmo alojamento, mas um refletor não é usado. O sensor emite luz e detecta a luz que é refletida de volta do próprio objeto.

4. Mergulho profundo: Compreendendo sensores fotoelétricos de feixe passante

Sensores fotoelétricos through-beam, às vezes chamados simplesmente de sensores thru-beam, oferecem o maior alcance de detecção e a mais alta confiabilidade entre os tipos de sensores fotoelétricos. Como o feixe de luz viaja em linha reta diretamente do emissor para o receptor, qualquer interrupção sinaliza a presença de um objeto.

Vantagens dos sensores de barreira:

• Maior alcance de detecção.
• Alta confiabilidade e precisão.
• Menos afetado pela cor do objeto ou acabamento da superfície.
• Funciona bem em ambientes sujos ou empoeirados (com ganho excedente suficiente, explicado mais tarde).

Desvantagens:

• Requer duas unidades separadas, tornando a instalação um pouco mais complexa.
• O alinhamento do emissor e do receptor é crucial.

5. Sensores fotoelétricos retrorreflexivos: como eles maximizam a eficiência?

Sensores retrorrefletivos, às vezes chamados de sensores fotoelétricos retrorrefletivos, oferecem um bom equilíbrio entre alcance de detecção e facilidade de instalação. Um refletor especial é usado para refletir a luz emitida do sensor de volta para o receptor do sensor. O sensor detecta um objeto quando ele bloqueia o caminho da luz que retorna do refletor.

Alguns sensores retrorreflexivos utilizam luz polarizada. Sensores fotoelétricos retrorreflexivos polarizados são particularmente úteis para detectar objetos brilhantes ou reflexivos que podem causar disparos falsos com luz não polarizada. O polarizador filtra a luz que não é refletida no ângulo correto do refletor especial.

Vantagens dos sensores retrorreflexivos:

• Bom alcance de detecção.
• Apenas um invólucro de sensor precisa ser montado, simplificando a instalação em comparação à barreira.
• Alinhamento relativamente fácil.

Desvantagens:

• Alcance menor que o feixe passante.
• Objetos brilhantes ou transparentes às vezes podem ser difíceis de detectar (a menos que seja usada uma versão polarizada).

6. Sensores fotoelétricos difusos: quando usá-los?

Sensores fotoelétricos difusos dependem do próprio objeto para refletir a luz de volta para o receptor. O emissor e o receptor são alojados em uma única unidade, e o sensor é acionado quando detecta uma quantidade suficiente de luz refletida do objeto alvo.

Vantagens dos sensores difusos:

• Mais fácil de instalar, pois não é necessário refletor ou receptor separado.
• Bom para detectar objetos muito próximos.

Desvantagens:

• Menor alcance de detecção.
• Altamente dependente da cor do objeto, acabamento da superfície e refletividade.
• Não é adequado para objetos transparentes ou muito escuros.

7. O que é supressão de fundo e por que ela é crucial?

A supressão de fundo é um recurso especializado encontrado em alguns sensores fotoelétricos difusos. Ele permite que o sensor ignore objetos além de um intervalo de detecção definido, mesmo que esses objetos sejam reflexivos. Isso é incrivelmente útil em aplicações onde pode haver uma superfície de fundo logo atrás do objeto a ser detectado.

Sem supressão de fundo, um fundo altamente reflexivo pode fazer com que o sensor dispare falsamente. A supressão de fundo garante que o sensor responda apenas a objetos dentro da zona de detecção desejada. Isso é comumente obtido usando triangulação, onde o sensor mede o ângulo da luz recebida para determinar a distância até o objeto.

8. Ganho Excessivo: Um Conceito-Chave em Detecção Fotoelétrica

O ganho em excesso é um parâmetro crítico para todos os tipos de sensores fotoelétricos. Ele representa a proporção da intensidade da luz recebida pelo receptor em uma condição clara (nenhum objeto presente) para a intensidade mínima de luz necessária para acionar o sensor. Um ganho em excesso maior significa que o sensor pode tolerar mais contaminação, poeira ou desalinhamento e ainda detectar objetos de forma confiável.

O ganho excedente é frequentemente visualizado graficamente. A curva de ganho excedente mostra como o alcance de detecção muda com diferentes níveis de contaminação. Um sensor com alto ganho excedente manterá um alcance de detecção mais longo, mesmo em ambientes desafiadores. Em um ambiente empoeirado, um sensor de feixe passante com ganho excedente suficiente ainda pode funcionar. É importante lembrar que sensores fotoelétricos são usados em muitas aplicações industriais.

9. Aplicações de sensores fotoelétricos em automação industrial

Sensores fotoelétricos são componentes vitais em uma vasta gama de aplicações industriais. Aqui estão alguns exemplos diretamente relevantes para fábricas de máquinas e equipamentos, fabricantes, e empresas de soluções de fábrica:

• Sistemas de transporte: Detectam a presença ou ausência de produtos em uma correia transportadora, controlam o fluxo de materiais e evitam atolamentos. Mitsubishi PLC Os sistemas são frequentemente usados em conjunto com sensores para controle de transportadores.
• Máquinas de embalagem: Verificando se os pacotes estão devidamente preenchidos, lacrados e etiquetados. Sensores podem detectar itens faltantes ou posicionamento incorreto.
• Células robóticas: guiam braços robóticos para pegar e posicionar objetos, garantindo uma operação precisa e segura. Omron robôs frequentemente integram sensores fotoelétricos para reconhecimento de objetos.
• Veículos Guiados Automaticamente (AGVs): Ajudam os AGVs a navegar por uma fábrica, detectando obstáculos e evitando colisões.
• Segurança de máquinas: Criação de cortinas de luz ou barreiras de segurança que desligam máquinas caso uma pessoa ou objeto entre em uma área perigosa. Proface HMI pode ser pareado com sensores de segurança para fornecer avisos visuais e controle.
• Contagem: Usado na produção para contar peças.
• Detecção de quebra de teia: usada em papel e tecidos para detectar quebras.
• Detecção de nível: Usado com líquidos.

10. Escolhendo o sensor fotoelétrico certo para suas necessidades

A seleção do sensor fotoelétrico apropriado depende de vários fatores:

• Alcance de detecção: Qual a distância necessária para o sensor detectar o objeto?
• Características do objeto: Qual é o tamanho, a forma, a cor e a refletividade do objeto?
• Condições ambientais: O ambiente está empoeirado, sujo ou úmido?
• Requisitos de montagem: Quanto espaço está disponível para montar o sensor?
• Tempo de resposta: Quão rápido o sensor precisa reagir à presença ou ausência de um objeto?
• Custo: Equilibre a funcionalidade necessária.

Para fábricas de máquinas e equipamentos, considere os requisitos específicos de cada máquina ou processo. Fabricantes deve priorizar sensores que forneçam desempenho confiável e consistente para minimizar o tempo de inatividade. Empresas de soluções de fábrica precisam oferecer uma gama de opções de sensores para atender às diversas necessidades de seus clientes. A Kwoco pode ajudar. Contato nós hoje!