Опти́ческие да́тчики — электронные устройства, способные под воздействием электромагнитного излучения в видимом, инфракрасном и ультрафиолетовом диапазонах подавать единичный или совокупность сигналов на вход регистрирующей или управляющей системы. Оптические датчики реагируют на непрозрачные и полупрозрачные предметы, водяной пар, дым, аэрозоли.
Оптические датчики являются разновидностью бесконтактных датчиков, так как механический контакт между чувствительной областью датчика (сенсором) и воздействующим объектом отсутствует. Это свойство оптических датчиков обуславливает их широкое применение в автоматизированных системах управления.
Дальность действия оптических датчиков обычно намного больше, чем у других типов бесконтактных датчиков.
Оптические датчики называют ещё оптическими бесконтактными выключателями, фотодатчиками, фотоэлектрическими датчиками.
Содержание
Устройство типичного датчика [ править | править код ]
Излучатель датчика состоит из:
Приёмник датчика состоит из:
Типы устройства и принцип действия [ править | править код ]
По типу устройства оптические датчики делятся на моноблочные и двухблочные. В моноблочных излучатель и приёмник находятся в одном корпусе. У двухблочных датчиков источник излучения и приёмник оптического сигнала расположены в отдельных корпусах и при работе разнесены в пространстве.
По принципу работы выделяют три группы оптических датчиков:
тип T — датчики барьерного типа (приём луча от отдельно стоящего излучателя)
тип R — датчики рефлекторного типа (приём луча, зеркально отражённого от объекта или катафотом, закреплённым на объекте)
тип D — датчики диффузионного типа (приём луча, рассеянно отражённого объектом)
У датчиков барьерного типа излучатель и приёмник находятся в отдельных корпусах, которые устанавливаются друг напротив друга на одной оси светового пучка. Расстояние между излучателем и приёмником может достигать 100 метров. Предмет, попавший в активную зону оптического датчика, прерывает прохождение луча. Изменение светового потока фиксируется приёмником, появившийся сигнал после обработки подаётся на управляемое устройство.
Датчики рефлекторного типа содержат в одном корпусе и передатчик оптического сигнала и его приёмник. Для отражения луча используется рефлектор (катафот). Датчики такого типа часто используются на конвейере для подсчёта единиц продукции. Для обнаружения объектов с зеркальной, отражающей металлической поверхностью в датчиках рефлекторного типа используют поляризационный фильтр. Дальность действия датчиков рефлекторного типа может достигать 8 метров.
В датчиках диффузионного отражения источник оптического сигнала и его приёмник находятся в одном корпусе. Приёмник учитывает интенсивность луча, отражённого контролируемым объектом. Для точности срабатывания в датчиках данного типа может включаться функция подавления внешней засветки. Дальность действия зависит от отражательных свойств объекта, может быть определена с помощью поправочного коэффициента, и при использовании стандартной отражающей поверхности может достигать 2 метров.
Оптические датчики обычно имеют индикатор рабочего состояния и, как правило, регулятор чувствительности, который даёт возможность настроить срабатывание на объект, находящийся на неблагоприятном фоне.
Современные оптические датчики имеют режимы работы:
Эти режимы были специально введены для оптических датчиков, для лучшего понимания, как ведет себя выходной сигнал с датчика при наличии или отсутствии светового луча.
Режим «DARK ON» означает — переключение коммутационных элементов при прерывании светового луча.
Режим «LIGHT ON» означает — переключение коммутационных элементов при наличии светового луча.
Источником излучения в современных оптических датчиках являются светодиоды.
Схема подключения [ править | править код ]
На выходе оптического датчика обычно стоит транзистор PNP- или NPN-типа с открытым коллектором. Нагрузка подключается между выходом и, в зависимости от типа транзистора, общим минусовым или плюсовым проводом источника электрического питания.
Сфера применения [ править | править код ]
Оптические датчики как составная часть автоматизированных систем управления технологическими процессами широко применяются для определения наличия и подсчёта количества предметов, присутствия на их поверхности наклеек, надписей, этикеток или меток, позиционирования и сортировки предметов.
С помощью оптических датчиков можно контролировать расстояние, габариты, уровень, цвет и степень прозрачности. Их устанавливают в системы автоматического управления освещением, приборы дистанционного управления, используют в охранных системах.
Электронные датчики (измерители) – важная составляющая в автоматизации любых технологических процессов и в управлении различными машинами и механизмами.
С помощью электронных устройств можно получить полную информацию о параметрах контролируемого оборудования.
Принцип работы любого электронного датчика построен на преобразовании контролируемых показателей в сигнал, который передается для дальнейшей обработки управляющим устройством. Возможно измерение любых величин – температуры, давления, электрического напряжения и силы тока, силы света и других показателей.
Популярность электронных измерителей обуславливается рядом конструкционных особенностей, в частности возможно:
- передать измеряемые параметры на практически любое расстояние;
- преобразовать показатели в цифровой код для достижения высокой чувствительности и быстродействия;
- осуществлять передачу данных с максимально высокой скоростью.
По принципу действия электронные датчики разделяют на несколько категорий в зависимости от принципа действия. Одними из самых востребованных считаются:
- емкостные;
- индуктивные;
- оптические.
Каждый из вариантов обладает определенными преимуществами, которые определяют оптимальную сферу его применения. Принцип работы любого типа измерителя может различаться в зависимости от конструкции и используемого контролирующего оборудования.
ЕМКОСТНЫЕ ДАТЧИКИ
Принцип работы электронного емкостного датчика построен на изменении емкости плоского или цилиндрического конденсатора в зависимости от перемещения одной из обкладок. Также учитывается такой показатель как диэлектрическая проницаемость среды между обкладок. Одно из преимуществ подобных устройств – очень простая конструкция, которая позволяет достичь хороших показателей прочности и надежности.
Емкостные датчики широко используются в самых разнообразных отраслях. Простые в изготовлении приборы отличаются низкой себестоимостью производства, при этом обладают длительным сроком эксплуатации и высокой чувствительностью.
В зависимости от исполнения устройства делятся на одноемкостные и духъемкостные. Второй вариант более сложен в изготовлении, но отличается повышенной точностью измерений.
Наиболее часто емкостные датчики используют для измерения линейных и угловых перемещений, причем конструкция устройства может различаться в зависимости от метода измерения (меняется площадь электродов, либо зазор между ними). Для измерения угловых перемещений используют датчики с переменной площадью обкладок конденсатора.
Также емкостные преобразователи используют для измерения давления. Конструкция предусматривает наличие одного электрода с диафрагмой, которая под действием давления изгибается, меняя емкость конденсатора, что фиксируется измерительной схемой.
Таким образом, емкостные измерители могут использоваться в любых системах управления и регулирования. В энергетике, машиностроении, строительстве обычно используют датчики линейных и угловых перемещений. Емкостные преобразователи уровня наиболее эффективны при работе с сыпучими материалами и жидкостями, и часто используются в химической и пищевой промышленности.
Электронные емкостные датчики применяются для точного измерения влажности воздуха, толщины диэлектриков, различных деформаций, линейных и угловых ускорений, гарантируя точность показателей в самых разных условиях.
ИНДУКТИВНЫЕ ДАТЧИКИ
Бесконтактные индуктивные датчики работают по принципу изменения показателя индуктивности катушки с сердечником. Ключевая особенность измерителей данного типа – они реагируют только на изменение местоположения металлических предметов. Металл оказывает непосредственное влияние на электромагнитное поле катушки, что приводит к срабатыванию датчика.
Таким образом, с помощью индуктивного датчика можно эффективно отслеживать положение металлических предметов в пространстве. Это позволяет использовать индуктивные измерители в любой отрасли промышленности, где требуется наблюдение за положением различных конструктивных элементов.
Индуктивные датчики обладают рядом преимуществ, из которых отдельного внимания заслуживает отсутствие подвижных частей, что существенно повышает надежность и прочность конструкции. Также датчики можно подключать к промышленным источникам напряжения, а принцип работы измерителя гарантирует высокую чувствительность.
Индуктивные датчики изготавливают в нескольких форм-факторах, для максимально удобной установки и эксплуатации, например двойные измерители (две катушки в одном корпусе).
Сфера использования индуктивных измерителей – автоматизация в любой сфере промышленности. Простой пример – устройство можно использовать в качестве альтернативы концевому выключателю, при этом будет увеличена скорость срабатывания. Датчики выполняют в пылевлагозащитном корпусе для эксплуатации в самых сложных условиях.
Устройства можно использовать для измерения самых различных величин – для этого используют преобразователи измеряемого показателя в величину перемещения, которая и фиксируется устройством.
ОПТИЧЕСКИЕ ДАТЧИКИ
Бесконтактные электронные оптические датчики – один из самых востребованных типов измерителей в отраслях промышленности, где требуется эффективное позиционирование любых объектов с максимальной точностью.
Принцип работы данного типа измерителей построен на фиксации изменения светового потока, при прохождении через него объекта. Самая простая схема устройства это излучатель (светодиод) и фотоприемник, преобразующий световое излучение в электрический сигнал.
В современных оптических измерителях используется современная электронная система кодирования, позволяющая исключить влияние посторонних источников света (защита от ложных срабатываний).
Оптические датчики классифицируются в зависимости от схемы работы. Самый распространенный тип – барьерный, состоящий из излучателя и приемника, расположенных строго напротив друг друга. Когда постоянный световой поток прерывается объектом, устройство подает соответствующий сигнал.
Второй востребованный тип – диффузный оптический измеритель, в котором излучатель и фотоприемник располагаются в одном корпусе. Принцип действия основан на отражение луча от объекта. Отраженный световой поток улавливается фотоприемником, после чего происходит срабатывание электроники.
Третий вариант – рефлекторный оптический датчик. Как и в диффузном измерителе, излучатель и приемник конструктивно выполнены в одном корпусе, но световой поток отражается от специального рефлектора.
Оптические датчики широко применяются в системах автоматизированного управления и служат для обнаружения предметов и их пересчета. Относительно простая конструкция обуславливает надежность и высокую точность измерения. Кодированный световой сигнал обеспечивает защиту от внешних факторов, а электроника позволяет определять не только наличие объектов, но и определять их свойства (габариты, прозрачность и т.д.).
Широкое распространение оптические устройства получили в охранных системах, где используются в качестве эффективных датчиков движения. Вне зависимости от типа, электронные датчики это лучший вариант для современных систем управления и автоматического оборудования.
Высокая точность и скорость измерения обеспечивают надлежащее функционирование оборудования с минимальными отклонениями. При этом большинство электронных измерителей бесконтактные, что в несколько раз повышает надежность устройств и гарантирует длительный срок эксплуатации даже в сложных производственных условиях.
© 2012-2019 г. Все права защищены.
Представленные на сайте материалы имеют информационный характер и не могут быть использованы в качестве руководящих и нормативных документов
Wikimedia Foundation . 2010 .
Смотреть что такое "Оптические датчики" в других словарях:
ДАТЧИКИ И СИГНАЛИЗАТОРЫ судовые — преобразователи контролируемых величин (как правило, неэлектрических) в сигналы, удобные для передачи и дальнейшего использования в информационно измерительных или управляющих системах судна. Датчики и Сигнализаторы классифицируются по виду… … Морской энциклопедический справочник
Бесконтактные датчики — Бесконтактные датчики, бесконтактные выключатели это приборы промышленной автоматизации, предназначенные для контроля положения объектов. ГОСТом 26430 85 был введён термин «бесконтактный выключатель». Впоследствии ГОСТом Р 50030.5.2 99… … Википедия
Волоконно-оптические линии связи — Волоконно оптическая линия связи (ВОЛС) представляет собой волоконно оптическую систему, состоящую из пассивных и активных элементов, предназначенных для передачи оптического сигнала по оптоволоконному кабелю. Содержание 1 Элементы ВОЛС 2 Монтаж… … Википедия
Компьютерная мышь — Типичная современная мышь оптическая, с двумя кнопками и нажимающимся колесом прокрутки У этого термина существуют и другие значения, см. Мышь (значения). Ма … Википедия
Беспроводная мышь — Типичная современная мышь оптическая, с двумя кнопками и колесом прокрутки Манипулятор «мышь» (в обиходе просто «мышь» или «мышка») одно из указательных устройств ввода (англ. pointing device), обеспечивающих интерфейс пользователя с… … Википедия
Манипулятор типа «мышь» — Типичная современная мышь оптическая, с двумя кнопками и колесом прокрутки Манипулятор «мышь» (в обиходе просто «мышь» или «мышка») одно из указательных устройств ввода (англ. pointing device), обеспечивающих интерфейс пользователя с… … Википедия
Мышь (компьютер) — Типичная современная мышь оптическая, с двумя кнопками и колесом прокрутки Манипулятор «мышь» (в обиходе просто «мышь» или «мышка») одно из указательных устройств ввода (англ. pointing device), обеспечивающих интерфейс пользователя с… … Википедия
Мышь (компьютерная) — Типичная современная мышь оптическая, с двумя кнопками и колесом прокрутки Манипулятор «мышь» (в обиходе просто «мышь» или «мышка») одно из указательных устройств ввода (англ. pointing device), обеспечивающих интерфейс пользователя с… … Википедия
Мышь (компьютеры) — Типичная современная мышь оптическая, с двумя кнопками и колесом прокрутки Манипулятор «мышь» (в обиходе просто «мышь» или «мышка») одно из указательных устройств ввода (англ. pointing device), обеспечивающих интерфейс пользователя с… … Википедия
Мышь (манипулятор) — Типичная современная мышь оптическая, с двумя кнопками и колесом прокрутки Манипулятор «мышь» (в обиходе просто «мышь» или «мышка») одно из указательных устройств ввода (англ. pointing device), обеспечивающих интерфейс пользователя с… … Википедия
