Фотоэлектрические датчики: как выбрать способ обнаружения объекта

На производственной линии важно вовремя определить, появилась ли деталь в нужной точке, прошла ли упаковка через участок конвейера или осталось ли место свободным. Для таких задач применяют фотоэлектрические датчики. Они используют световой сигнал и позволяют обнаруживать объект без механического контакта с ним.

В каталоге Power Technology Solutions представлены устройства с разными принципами обнаружения: диффузионные, световозвращающие, датчики сквозного луча, а также модели для измерения расстояния. Их нельзя выбирать только по заявленной дальности: сначала нужно понять, какой объект предстоит обнаруживать и как будет установлен датчик.

Как работают фотоэлектрические датчики

В основе работы лежат излучатель и приёмник света. Изменение принимаемого сигнала позволяет устройству определить появление объекта в зоне контроля. Но путь светового луча зависит от конструкции датчика. В одном случае объект перекрывает луч между двумя устройствами, в другом — отражает свет обратно к датчику, в третьем — прерывает луч, возвращаемый отражателем.

Это различие влияет на монтаж и работу с объектами разных размеров и материалов. Например, для контроля прохождения предмета через определённую линию можно рассматривать датчик сквозного луча. Если установить отдельный приёмник напротив излучателя неудобно, изучают другие схемы. Окончательный выбор делают после проверки условий на объекте и характеристик конкретной модели.

Основные типы и их отличия

Датчики сквозного луча состоят из излучателя и приёмника, установленных напротив друг друга. Объект обнаруживается при пересечении луча. Такая схема требует места для монтажа обоих компонентов и их правильного взаимного расположения. В каталоге PTS, например, есть модель LD28/LV28-F1/47/76a/82b/105, для которой указана дальность обнаружения 30 м. Это характеристика данной модели, а не всех датчиков сквозного луча.

Световозвращающие датчики работают с отдельным отражателем: свет идёт к нему и возвращается к приёмнику в корпусе датчика. Объект, оказавшийся между датчиком и отражателем, меняет принимаемый сигнал. В разделе PTS представлены световозвращающие модели, в том числе варианты с поляризационным фильтром. При выборе такой схемы нужно предусмотреть место для отражателя и проверить обнаружение именно тех предметов, которые будут проходить через луч.

Диффузионные датчики принимают свет, отражённый непосредственно от объекта. Им не требуется отдельный отражатель напротив, но результат обнаружения зависит от свойств поверхности и расположения предмета. Если за контролируемым объектом находится другая поверхность, полезно изучить модели с подавлением заднего фона. Такая модель — OBT150-R101-2EP1-IO — указана в каталоге PTS.

Датчики расстояния выбирают, когда системе требуется информация о положении объекта, а не только сигнал о его наличии. Здесь особенно важно различать тип выхода: одни модели передают измеренное значение, другие имеют настраиваемые точки переключения. На странице PTS для отдельных датчиков расстояния указаны аналоговый выход 4–20 мА или интерфейс IO-Link.

Что влияет на выбор датчика

Начните с описания объекта. Зафиксируйте его размеры, форму, материал, цвет и диапазон возможных положений. Если по конвейеру проходят разные предметы, проверьте условия обнаружения для самых маленьких и сложных из них. Прозрачная упаковка, блестящая поверхность и неровная форма требуют особого внимания при испытании выбранного решения.

Затем измерьте рабочее расстояние и определите точки крепления. Учитывайте, может ли датчик сместиться от вибрации, будут ли на оптике скапливаться пыль или загрязнения, доступно ли место для очистки и настройки. Заявленная дальность в карточке товара не заменяет проверки в реальных условиях: характеристики у разных моделей и схем обнаружения различаются.

Наконец, сопоставьте датчик с системой управления. Проверьте напряжение питания, тип выходного сигнала, схему подключения, разъём или кабель и требования контроллера. Например, в каталоге PTS встречаются модели с выходами PNP, универсальными PNP/NPN, аналоговым сигналом и IO-Link. Указывать только слово «оптический» в заявке на подбор недостаточно.

Как подготовить заявку на подбор

Поставщику будет проще предложить подходящие варианты, если вместе с запросом передать схему участка и ответы на несколько вопросов:

• Что нужно определить: наличие объекта, пересечение линии или расстояние до поверхности?
• Каковы минимальный и максимальный размеры объекта?
• Из какого материала он сделан и меняется ли его внешний вид?
• На каком расстоянии можно установить датчик и ответный элемент?
• Какое питание и какой сигнал ожидает система управления?
• Есть ли ограничения по месту монтажа и условиям окружающей среды?

Если датчик заменяет вышедший из строя прибор, приложите полную маркировку старой модели и схему подключения. Совпадение размеров корпуса ещё не гарантирует совместимости по выходам и режиму работы.

Почему важна проверка на объекте

Даже правильно подобранный по описанию датчик нужно настроить и испытать на реальных предметах. Проверьте срабатывание при разных положениях объекта, после запуска оборудования и при обычном рабочем освещении. Для линии с несколькими типами продукции испытание проводят на каждом типе, особенно на тех, которые отличаются цветом, прозрачностью или формой.

Такой порядок помогает выбрать фотоэлектрические датчики под конкретную задачу, а не по одному параметру из каталога. Ознакомиться с типами устройств и характеристиками представленных моделей можно в разделе фотоэлектрических датчиков PTS.