4)Оптичні кінцеві вимикачі

На сучасному технологічному обладнанні широко використовуються безконтактні вимикачі, призначені для контролю взаємного положення механізмів і деталей. Найбільша відстань спрацьовування на об'єкт мають оптичні вимикачі (датчики).

Оптичний безконтактний вимикач представляє собою електронний пристрій, що реагує на зміну прийнятого світлового потоку. Такі вимикачі використовуються для визначення наявності (відсутності) об'єкта в заданому просторі, оскільки наявність (відсутність) об'єкта призводить до зміни параметрів світлового потоку, що приймається вимикачем.

Для підвищення ефективності роботи вимикачів і поліпшення їх характеристик проводиться модуляція і просторова селекція світлового випромінювання. Ці заходи дозволяють усувати вплив сторонніх засвічень і перешкоди від інших оптичних вимикачів.

Принцип дії та схема оптичного датчика

Оптичний датчик складається з джерела (випромінювача) і приймача оптичного випромінювання, які можуть розташовуватися в одному корпусі (моноблочні датчики) або в різних корпусах (двохблокові датчики).

Джерело датчика створює оптичне випромінювання в заданому просторі, приймач реагує на відбитий від об'єкта світловий потік або на переривання його.

Рис 3.1 Пристрій оптичного вимикача

Датчики оптичні випускаються наступними типами:

- тип Т; - тип R; -тип D.

Принцип роботі на прямому промені(тип Т)

Оптичні вимикачі, що працюють на прямому промені, складаються з приймача і передавача, виконаних в окремих корпусах. При експлуатації вони розташовуються співвісно один проти одного. Потік випромінювання від передавача спрямований на приймач. Спрацьовування відбувається при перериванні променя об'єктом. Вимикачі, що використовують принцип переривання променя, відрізняються великою дальністю дії (до декількох десятків метрів) і великим помехозахистом від впливу сторонніх чинників (пил, краплі води і інших рідин) .Основним недоліком таких вимикачів є наявність двох окремих виробів, що не завжди зручно при їх монтажі та прокладання проводів живлення до них.

Необхідно мати на увазі, що: - сторонні предмети з високим коефіцієнтом відображення, подібні рефлектора, що знаходяться в області перекриття діаграм спрямованості приймача і передавача, можуть викликати помилкове спрацьовування; - прозорі і напівпрозорі об'єкти недостатньо послаблять промінь до порога спрацьовування.

Для зменшення або повного усунення перерахованих вище ефектів оптичні вимикачі забезпечені регуляторами чутливості. Діаметр прямого променя визначає мінімальний розмір реєстрованого об'єкту.

Рис 3.2 Принцип роботі на прямому промені

Принцип роботі на відображеному від рефлектора промені(тип R)

Випромінювання світлодіода має кругову поляризацію, тобто являє собою сукупність безлічі плоскополярізованний просторових світлових коливань (хвиль) з різними площинами поляризації.

Якщо на шляху променя встановити оптичний поляризаційний фільтр, то через нього пройдуть тільки ті хвилі, площину поляризації яких збігається з площиною поляризації фільтра. Таким чином, поляризаціїційний фільтр формує промінь з плоскою поляризацією.При відображенні поляризованого променя від різних предметів площини поляризації падаючого і відбитого променя, як правило, збігаються.Площина поляризації змінюється на 90 градусів при відображенні від спеціальних световозвращателей (кутових відбивачів або рефлекторів).

Якщо на шляху поляризованого променя розташувати ще один поляризаційний фільтр з площиною поляризації, розгорнутої на 90 градусів по відношенню до першого, то промінь через нього не пройде. Таким чином, даний фільтр буде для нього бар'єром.

Якщо такий рефлектор помістити на шляху поляризованого променя, то промінь, відбившись від нього, змінить площину поляризації і вільно пройде через вхідний поляризаційний фільтр фотоприймача, повернений на 90 градусів по відношенню до поляризаційні фільтри випромінювача.

Працюючи з поляризованим випромінюванням, вимикач сприймає тільки потік від світлоповертачами, який переломлює на 90 градусів. Всі предмети, що з'являються між вимикачем і световозвращателем, викликають переривання поляризованого променя і срабативанія вимикача.

Поляризаційні фільтри вбудовані всередину вимикача, тому за зовнішнім виглядом вони нічим не відрізняються від вимикачів, що використовують принцип відображення променя від об'єкта. Ці вимикачі по перешкодозахищеності від впливу сторонніх чинників наближаються до вимикачів, що використовують переривання променя.

Як приклад розглянемо найбільш затребуваний оптичний вимикач ВБ3.18М.90.TR400.1.1.B

Рис 3. 3 Зовнішній вид оптичного вимикача ВБЗ.18М.90.TR400.1.1.В

Вимикач виконаний в циліндричній латунном корпусі діаметром 18 мм і має різьблення з кроком 1 мм. Для фіксації на про-обладнанні комплектується двома гайками. Довжина вимикача складає 90 мм.

На передній частині вимикача перебувае оптичний блок, що складається з двох лінз. Відстань спрацьовування на стандартний об'єкт зі сталі, розташований перед оптичним блоком, становить не менше 400 мм. Тип вимикача - D. Є регулятор чутливості, що дозволяє зменшити відстань спрацьовування, і кольоровий індикатор настройки.

Кольоровий світлодіодний індикатор працює наступним чином:

- при відсутності сигналу на вході приймача індикатор не світиться;

- при появі сигналу з рівнем, при якому відбувається спрацьовування вимикача, індикатор світиться зеленим цвітовому, при подальшому збільшенні рівня відбитого сигналу зелений колір плавно змінюється від жовтого і помаранчевого до червоного.

Для електричного підключення в задній частині є клемник з герметичним ущільненням. Вихід вимикача - pnp- ключ, розімкнутий при відсутності отражающего об'єкта. Напруга харчування - 10-30 В. Вимикач має захист від переполюсовкі, короткого замикання нагруз- ки і перевантаження по струму.

Клас виконання - IP67.

Прицип роботи на відображеному промені(тип D)

В оптичних вимикачах, які використовують ефект дифузного і дзеркального відображення потоку випромінювання від об'єкта, приймач і випромінювач виконані в одному корпусі. Потік випромінювання від передавача потрапляє на поверхню об'єкта, від якого відбувається його відображення в різних напрямках. Розподіл відбитого потоку визначається оптичними властивостями об'єкта. Частина потоку возвра- щается назад в приймач, викликаючи його спрацьовування.

Перевага даного виду вимикачів полягає в простоті застосування, при якому не потрібно ніяких додаткових приладів. При використанні вимикачів даного типу необхідно враховувати можливість появи помилкових спрацьовувань в разі появи за контрольованим об'єктом предметів з набагато більшою відбивною здатністю. У цих випадках слід застосовувати дифузні оптичні вимикачі з придушенням фону.

Оскільки різні матеріали відображають падаюче на них потік випромінювання по-різному, то для нормування відстані спрацьовування згідно ГОСТ Р 50030.5.2-99 обраний стандартний об'єкт впливу - аркуш білого паперу з розмірами 100 × 100 мм для вимикачів з відстанню спрацювання ня до 400 мм і лист білого паперу з розміром рами 200 × 200 мм для вимикачів з відстанню спрацьовування понад 400 мм.

Однак, з огляду на специфіку машинобудівних підприємств, технологічні процеси на яких вимагають контролю об'єктів з досить низькою здатністю, що відображає, сильно відрізняється від чистого білого паперу, ВКФ "СТРАУС" використовує в своїй системі позначень прив'язку до відбивної здатності листа гарячекатаної сталі. Тому в каталозі є інформація по відстані спрацьовування за двома видами стандартних об'єктів впливу. Другим видом стандартного об'єкта впливу є пластина з го- рячекатаной стали з розмірами 100 × 100 мм для вимикачів з відстанню срабати- вання до 400 мм і пластина з гарячекатаної сталі з розмірами 200 × 200 мм для вимикачів з відстанню спрацьовування понад 400 мм.

Для перерахунку відстані спрацьовування для об'єктів з інших матеріалів, що мають іншу відображає здатність, слід вибрати тип матеріалу з таблиці. Потім сле-дует вибрати відповідний цьому мате ріалу поправочний коефіцієнт, який покаже, в який бік і наскільки відрізняється відстань спрацьовування в порівнянні з відстанню спрацьовування на стандартний об'єкт.

Наприклад, оптичний вимикач в про- значенні має значення відстані спрацьовування 100 мм. Це означає, що якщо споживачем буде використовувати даний вимикач для контролю об'єкта з холоднокатаної сталі, то відстань спрацьовування ізменіт- ся в 1,5 рази і складе 150 мм. Аналогічно, відстань спрацьовування на об'єкт з білого паперу складе близько 120 мм.

Т аблиця 1. Поправочні коефіцієнти на матеріал

Мінімальний розмір реєстрованого об'єкта визначається його здатністю, що відображає, контрастністю і функціональним резервом.