5. Принцип работы ик излучателя.

ИК излучатель – это электрический прибор излучающий свет в инфракрасном диапазоне, в лабораторной работе используется линейка светодиодов. ИК светодиоды, а так же фотодиоды повсеместно применяются в пультах дистанционного управления, системах автоматики, охранных системах, некоторых мобильных телефонах, бытовых приборах и т. п.

Основные составные элементы излучателя датчика показаны на рисунке 4.

В основе работы светодиода лежит принцип электролюминесценции полупроводникового перехода. При пропускании электрического тока через p-n переход в прямом направлении, носители заряда, электроны и дырки, рекомбинируют с излучением фотонов (из-за перехода электронов с одного энергетического уровня на другой). Варьируя состав полупро-водников, можно создавать светодиоды для всевозможных длин волн от ультрафиолета (нитрид галлия) до инфракрасного диапазона (сульфид свинца). Не все полупроводниковые материалы эффективно испускают свет при рекомбинации.

Инфракрасное излучение – электромагнитное излучение, занимающее спектральную область между красным концом видимого света (с длиной волны λ = 0,74мкм) и микроволновым излучением (λ ~ 1—2 мм).

Оптические свойства веществ в инфракрасном излучении значительно отличаются от их свойств в видимом излучении. Например, слой воды в несколько сантиметров непрозрачен для инфракрасного излучения с λ = 1 мкм. Инфракрасное излучение составляет большую часть излучения ламп накаливания, газоразрядных ламп, около 50% излучения Солнца. Инфракрасное излучение испускают некоторые лазеры.

Весь диапазон инфракрасного излучения делят на три составляющих: коротковолновая область (λ = 0,74—2,5 мкм), средневолновая область (λ = 2,5—50 мкм), длинноволновая область (λ = 50—2000 мкм).

Инфракрасное излучение также называют «тепловым» излучением, так как инфракрасное излучение от нагретых предметов воспринимается кожей человека как ощущение тепла. Для его регистрации пользуются тепловыми и фотоэлектрическими приемниками, а также специальными фотоматериалами.

6. Принцип работы ик приёмника.

ИК приёмник – это линейка фотодиодов, которые преобразуют попавший на их фоточувствительную область свет в электрический заряд за счёт фотоэффекта. При воздействии квантов излучения в базе происходит генерация свободных носителей, которые устремляются к границе p-n-перехода. Ширина базы (n-область) делается такой, чтобы дырки не успевали рекомбинировать до перехода в p-область. Ток фотодиода определяется током неосновных носителей — дрейфовым током. Быстродействие фотодиода определяется скоростью разделения носителей полем p-n-перехода и ёмкостью p-n-перехода C_{p-n .} На рисунке 5 показано устройство ИК приёмника.

Рисунок 5 – ИК приёмник

Фотодиод может работать в двух режимах: фотогальванический — без внешнего напряжения; фотодиодный — с внешним обратным напряжением.

Особенности фотодиода в отличие от остальных фото приборов: простота технологии изготовления и структуры; сочетание высокой фото-чувствительности и быстродействия; малое сопротивление базы; малая инерционность.

7. ПРИМЕРЫ УСТАНОВКИ СВЕТОВЫХ ЗАВЕС БЕЗОПАСНОСТИ НА ПРОИЗВОДСТВЕ.

1. Защита рук на формовочной машине (см.рис.6).

Ц ель состоит в том, чтобы предотвратить попадание рук оператора во время операций укладки деталей. Это не должно влиять на производственный процесс.

Решение: защита осуществля-ется при помощи акриловых труб которые предотвращают попадание в датчик загрязнений. Крышка предотвращает проникновение воды и грязи во вход трубы и в то же время, препятствует внутренней конденсации. Кабельное соединение защищено и фиксируется сальником, что препятствует проникновению воды или попаданию грязи в трубку.

Преимущества: измерение профиля и вращающиеся крепления

типичной области применения, которые требуют фиксации в ограниченном пространстве, гарантирует максимальную гибкость установки и адаптацию к размерам машины.

2. Использование для охлаждения и кондиционирования воздуха (см. рис.7)

Системы охлаждения и воздушного кондиционирования, также как устройства и компоненты для автотранспорта контролируются внутри машины. Точка, где компоненты находятся в измерительной комнате, должна быть защищена в полном соответствии с требованиями, гарантирующими безопасный доступ к охраняемой территории.

Решение: испытания машины

немедленно остановить, даже если хотя бы один из пучков прерывается.

Преимущества: простота доступа при остановке машины.

3. Автоматический склад (см. рис.8)

Световой экран представляет собой достаточно хорошее решение для защиты оператора от попадания рук между движущихся частей.

Решение: При установке данной завесы движение немедленно остановиться, даже если хотя бы один из пучков прервётся.

Преимущества: профиль и крепежные системы облегчат и ускорят установку. Такие характеристики как дальность, контролируемая высота и время отклика обеспечивают максимальную гибкость установки.

4. Отключение перезагрузки машины (см. рис.9).

А втоматы могут иметь движущиеся части, что увеличивает опасность для операторов. Даже если эти устройства являются очень эффективными, они не могут избежать человеческих ошибок: коллега может перезапустить производственный цикл, не видя оператора и посчитав это случайной остановкой.

Решение: в соответствии со стандартом, главный световой экран останавливает машину, когда оператор входит в опасную зону и руководству перезапуска необходимо перезапустить производственный цикл. Горизонтальные световые экраны расположены и подключены к возобновлению основного светового экрана в областях, где оператор не может видеть машины при проведении технического обслуживания. Цикл перезагрузки, следовательно, избегается и тем самым ненужная машина останавливается в результате случайного поступления материала.

Преимущества: высокое разрешение даёт максимальную эффективность системы безопасности. Применение фотоэлектрических световых экранов гарантирует снижение затрат, отказ от использования механических средств защиты.

5. О стровные роботы (см. рис.10).

Являются хорошим решением для защиты оператора от опасности быть травмированным движущимся манипулятором.

Решение: робот блокируется, если оператор входит в опасную зону и прерывает оптические сетки на полу.

6. А втоматический склад (см. рис.11).

Для защиты оператора от того, чтобы быть раздавленным движущимся краном штабелером.

Решение: монтаж в горизонтальном положении световой сетки в опасной зоне, с целью выявления наличия оператора и блокировки крана штабелера.

2. ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОГО СТЕНДА

Основным элементом стенда является световая завеса безопасности AS1, состоящая из линеек инфракрасных излучателей (TX) и приёмников (RX) (см.рис.9), расположенных напротив друг друга. Они установлены крепёжными элементами настройки для точного позиционирования. Выходной сигнал срабатывания устройства защиты поступает на выход 4 и после этого может быть обработан микроконтроллером либо принят на реле.

Приборы, используемые при выполнении работы :

1. Датчик AS1

1. Блок питания

2. Светодиодные индикаторы (находится на рабочей грани датчика, см. рис.12).

Включив питание системы тумблером К1, при прерывании инфракрасных световых лучей измерительная система генерирует сигнал, который поступает из выхода 4 на приёмнике, а так же отображается светодиодным индикатором датчика. Имеется тумблер включения питания датчика (К1), а так же два тумблера для установления необходимого режима (К2 и К3).

Рисунок 12 – Принципиальная схема лабораторной установки

2. ПОКАЗАТЕЛИ И ПАРАМЕТРЫ

Рисунок 13 – Датчик AS1 и его индикация