سنسور های مجاورتی نوری

 

 

 

 

 

چکیده : سنسور نوری، همانند  لودسل ها ، ترانسمیترها و فلومتر ها  از کاربردی تربن ابزار ها در صنعت و اتوماسیون صنعتی بشمار می رود. اطلاعات این سنسورها به کنترلر های ابزار دقیق چون  plc وارد می شود  و از این طریق پارامترهای یک محیط صنعتی کنترل می شود.

سنسور های مجاورتی نوری: 

سنسور های نوری نوعی دیگر از سنسورهای مجاورتی می باشند که بر اساس ارسال ودریافت نور مدوله شده کار می کنند. نور مدوله شده  پالس هایی با فرکانسی مابین ۳۰-۵ kHz می باشد واستفاده از نور مدوله شده سبب بالا رفتن رنج تشخیص سنسور وهمچنین پایین آمدن اثر نور محیط بر روی سنسور می شود,این نورمی تواند در طیف نور مرئی سبز تا نور نا مرئی مادون قرمز باشد .

البته بیشتر در ساخت سنسور های نوری از نور مادون قرمز با طول موج ۸۸۰mmاستفاده می شود,علت این امر تداخل کم نور مادون قرمز با نور محیط و بالا رفتن فاصله سویچینگ سنسور می باشد.بر روی سنسور های نوری یک پتانسیومتر به منظور تنظیم حساسیت سنسور نصب می شود.

سنسورهای نوری به سه دسته مطابق زیر تقسیم بندی می شوند :

• سنسور های نوری یک طرفه(Diffiuse)
• سنسور های نوری رفلکتوری (Retroreflection)
• سنسور های نوری دو طرفه (Thru Beam)

سنسور های نوری یک طرفه(Diffiuse) :

سنسور های نوری یک طرفه بر اساس ارسال نور مدوله شده و دریافت بازتابش این نور از سطوح مختلف کار می کنند. در این سنسور بخش فرستنده و گیرنده در کنار یکدیگر در داخل یک کیس نصب می شوند.

در سنسور نوری یک طرفه ,نور مدوله شده توسط فرستنده به طور مستقیم در فضا پخش می شود ,در صورتی که این نور به مانعی برخورد کند به صورت  مستقیم و غیر مستقیم منعکس می شود که میزان انعکاس این نور بستگی به رنگ,نوع سطح ,حجم و زاویه مانع دارد.

انعکاس سطوح روشن و صیقلی بیش از سطوح  تیره و غیر سیقلی بوده ;نور انعکاس  یافته توسط گیرنده این سنسور دریافت و در صورتی که میزان این نور به حد کافی باشد خروجی تغییر وضعیت می دهد.دقت شود که فاصله سویچینگ این نوع سنسور بستگی به میزان انعکاس نور مدوله شده دارد لذا سطوح روشن و صیقلی از فاصله دوری قابل تشخیص می باشند.

فاصله سویچینگ این سنسور بر اساس مقوای سفید با سطح صاف بیان می شود و برای محاسبه فاصله سویچینگ برای سایر اجسام  می توان از ضریب تصحیح استفاده کرد.

همان طور که بیان شد رنگ اجسام در تشخیص آن ها بسیار مؤثر می باشد ,به طور کلی سنسور های نوری یک طرفه قادر به تشخیص این اجسام روشن با سطح باز تابش صیقلی مانند اجسام  زیر می باشند:

• مقوا با رنگ های روشن
• پارچه با رنگ های روشن
• شیشه های روشن
• پلاستیک های روشن

دقت شود که این نوع سنسور قادر به تشخیص پلاستیک های مات سیاه ,لاستیک های سیاه و پارچه های تیره نمی باشد و برای تشخیص این اجسام می توان از دو نوع  دیگر سنسور نوری (رفلکتوری و دو طرفه ) استفاده کرد ,البته این اجسام را می توان توسط سنسور های خازنی و اولتراسونیک تشخیص داد.

برای نصب سنسور های یک طرفه می بایست  دقت شود  که زمینه پشت سنسور را جذب یا منحرف کند تا در صورتی که مانعی روبروی سنسور وجود نداشت ,نور منعکس شده به سنسور  باعث فعال شدن سنسور نشود.سنسور نوری یک طرفه کمترین فاصل سویچینگ را در بین انواع سنسور نوری دارد البته این فاصله نسبت به فاصله سویچینگ سنسور های القایی و خازنی  بسیار بیشتر است,فاصله سویچینگ برای سنسور های نوری یک طرفه در حدود 2mمی باشد .

مثال هایی از کاربرد سنسور نوری یک طرفه :

الف)کنترل وضعیت قطعه کار بر روی نوار نقاله .دقت شود که در این کاربرد می بایست پتانسیومتر حساسیت سنسور را طوری تنظیم کرد که فقط قطعات با وضعیت صحیح راتشخیص دهد.

ب)کنترل شکل و موقعیت قطعه کار.

سنسور های نوری رفلکتوری (Retroreflection) :

سنسور نوری رفلکتوری بر اساس نور مدوله شده و دریافت انعکاس این نور از رفلکتور عمل می کند.در این سنسور بخش فرستنده وگیرنده  در کنار یکدیگر در داخل یک کیس نصب می شوند و نور مدوله شده در فضا منتشر می شود ,در روبروی سنسور یک رفلکتور نصب می گردد  و با برخورداین نور به رفلکتور نور تحت زاویه ای معین به صورت یک خط مستقیم به سمت گیرنده سنسور انعکاس داده می شود,در صورتی که یک مانع در مسیر انعکاس این نور قرار گیرد ,دیگر امکان دریافت این نور توسط گیرنده فراهم نیست در نتیجه سنسور وجود مانع را تشخیص داده و خروجی سنسور تغییر وضعیت می دهد.

سنسور نوری رفلکتوری فاصله سویچینگ  بیشتری نسبت به سنسور نوری یک طرفه دارد اما فاصله سویچینگ آن کمتر از سنسور نوری دو طرفه می باشد ;به طور معمول فاصله سویچینگ این سنسور حدود ۱۰m می باشد .

مثال هایی از سنسور نوری رفلکتوری : 

الف)شمارش قطعات عبوری از روی نوار نقاله ,در این کاربرد فقط نیاز به نصب رفلکتور در یک طرف نوار نقاله می باشد ونیازی به کابل کشی در سمتی که رفلکتور نصب شده نمی باشد و امکان شمارش اجسام مات وسیاه نیز با استفاده از این نوع سنسور وجود دارد.

ب)کنترل میزان شل شدن  پارچه یا ورق توسط چند سنسور نوری رفلکتوری ,دقت شود که استفاده از این نوع سنسور فقط برای کنترل حرکت پارچه یا ورق های تیره امکان پذیر می باشد.

سنسور های نوری دو طرفه (Thru Beam) : 

سنسور نوری دوطرفه بر اساس ارسال نور مدوله شده در قسمت فرستنده ودریافت این نور توسط گیرند ای که در مقابل  فرستنده نصب می شود ,عمل می نماید .در این نوع سنسور فرستنده وگیرنده  مجزا از یکدیگر می باشند و نور مدوله شده توسط فرستنده ارسال می شود وگیرنده ای که در مقابل  فرستنده نصب شده است  این نور را دریافت می کند و در صورتی ه مابین فرستنده و گیرنده مانعی قرار گیرد دیگر نور توسط گیرنده دریافت نمی شوند در نتیجه سنسور وجود مانع را تشخیص داده و خروجی سنسور تغییر وضعیت می دهد.سنسور نوری دو طرفه بیشترین فاصله سویچینگ را در بین انواع سنسور های نوری دارد, فاصله سویچینگ این سنسور در برخی موارد به بیش از ۱۰۰m نیز می رسد.

مثال هایی از کاربرد سنسور نوری دو طرفه :

الف)چک کردن شستن مته توسط سنسور نوری دو طرفه.

ب) جلوگیری از سانحه با نصب سنسور نوری دو طرفه , در دو طرف درب برقی پارکینگ.

سنسور های نوری همراه با کابل فیبر نوری : 

می توان با استفادهاز کابل های فیبر نوری نور فرستنده و گیرنده سنسور های نوری را کنترل کرد در واقع می توان نور منتشر شده توسط بخش فرستنده سنسور را با استفاده از کابل فیبر نوری به نقاط دلخواه هدایت کرد .سنسور های نوری همراه با کابل فیبر نوری در بسیاری از محیط ها مورد استفاده قرار می گیرد اماکاربرد اصلی آن ها در محیط ای که خطر انفجار وجود دارد می باشد ,همچنین با استفاده از کابل فیبر نوری این امکان وجود دارد که از سنسور یک طرفه مانند سنسور دو طرفه استفاده کرد.

به طور کلی مزایای استفاده از سنسور با کابل فیبر نوری به شرح زیر می باشد:

• تشخیص قطعات در محیط هایی با دسترسی محدود (دسترسی از طریق یک سوراخ کوچک)
• امکان نصب بدنه سنسور دور از محیط های خطرناک(آب ,گرما,تشعشع واحتمال انفجار)
• امکان تشخیص قطعات کوچک با دقت بالا
• تشخیص قطعات متحرک
• امکان استفاده از سنسور یک طرفه شبیه سنسور دو طرفه

مثال هایی از کاربرد سنسور نوری مراه با کابل فیبر نوری

الف)تشخیص قطعات کوچک (مانند مقاومت)با استفاده از سنسور نوری یک طرفه با کابل فیبر نوری

ب)تشخیص رزوه پیچ