6. Фотоэлектрические датчики

Оптические фотоэлектрические датчики используются для оценки точного положения объекта бесконтактным способом (при использовании дополнительных средств - например счетчика-секундомера, возможно определение скорости движения деталей, частей оборудования, средств автоматизации).

Преимущества оптических сенсоров

- не имеет значения, из какого материала состоят объекты измерения,

- по сравнению с емкостными датчиками или индуктивными датчиками, фотоэлектрические сенсоры имеют гораздо большее расстояние срабатывания,

- имеют малые габаритные размеры.

Фотоэлектрические датчики состоят из приемника и передатчика, расположенных в отдельных корпусах (или одном корпусе). Основа приемника - фотоэлемент, может быть с внутренним и внешним фотоэффектом. При внутреннем фотоэффекте фотоэлемент представляет собой вакуумный баллон с двумя электродами (фотодиод). Металлический анод имеет форму пластинки расположенной против центра катода. Катод - фоточувствительный слой, нанесенный на стекло колбы. Под влиянием светового потока электроны покидают катод и образуют фототок в электрической цепи.

Фотоэлементы с внутренним фотоэффектом представляют собой металлическую пластину с решеткой на которую нанесен тонкий слой полупроводника (н-р, селена). Под действием света в селене появляются свободные электроны, увеличивающие его проводимость. Соответственно меняется сила тока в цепи, о чем можно судить по напряжению на нагрузочном сопротивлении.

Фотодиоды только преобразуют свет в электрический ток, но не усиливают его, в отличие от лавинных фотодиодов и фототранзисторов.

По принципу действия фотоэлектрические датчики делятся:

1) Рассеянного отражения

В этих фотоэлектрических датчиках световое излучение отражается непосредственно от сканируемого объекта и затем поступает обратно на фотоприемник датчика, где происходит обработка сигнала.

2) Обратного отражения

Работает по двухходовой схеме. Отраженный световой поток от датчика отражается зеркальным отражателем и поступает обратно на приемник фотоэлектрического датчика, где происходит сравнение и обработка сигнала.

Преимущества:

- большие расстояния до определяемых объектов

- однокорпусное исполнение.

В этой серии датчиков есть модели для определения прозрачных пленок, стеклянных изделий и блестящих объектов.

3) Работа на просвет

Фотоэлектрические датчики, состоящие из приемника и передатчика, расположенных в отдельных корпусах. Данный тип датчиков позволяет определять наличие объектов на больших расстояниях.

4) C использованием оптического волокна:

- на просвет и на отражение;

- улавливающие отражение боковой поверхностью и торцевой поверхностью

Средняя скорость движения объекта между фотодатчиками: ,

где - расстояние между датчиками Д1 и Д2, м; - время, определяемое счётчиком-секундомером, с.

Достоинством такого способа измерения является отсутствие непосредственного механического контакта объекта с измерительной системой.

Рис. 1. Схема определения скорости объекта: 1 – движущийся объект; 2 – светоизлучатель датчика Д1; 3 – фотоприёмник датчика Д1; 4 – светоизлучатель датчика Д2; 5 – фотоприёмник датчика Д2; 6 – счётчик-секундомер	Рис. 2. Схема автоматического счёта деталей: 1 – деталь; 2 – светоизлучатель датчика Д2; 3 – фотоприёмник датчика Д2; 4 – счётчик секундомер; 5 – лоток