FőoldalKonstruktőrFotoelektromos érzékelők a gyakorlatban – A mozgás irányának felismerése
2020. május 29., péntek ::

Fotoelektromos érzékelők a gyakorlatban – A mozgás irányának felismerése

A különböző ipari automatikai alkalmazásokban leggyakrabban kétféle érzékelőket használnak, úm.: fotoelektromos, valamint induktív (közelítésérzékelő) szenzorokat. Mindkettőnek megvannak a maga hátrányos és előnyös tulajdonságai, amelyek jellemzően meg is határozzák az alkalmazási területeiket. És valóban: említsük például azt, hogy az indukciós szenzor képes érzékelni az átlátszatlan, nemfémes akadály mögött elhelyezkedő fémes objektumot, a fotoelektromos szenzornak viszont ezen képesség hiányában valamilyen fénytartományban „látnia kell” a tárgyat! Másrészről viszont, ha a második esetben lézerfényt használunk, akkor a detektálás hatótávja nagyon nagy is lehet, elérheti pl. a többször 10 méter távolságot is. Ilyen hatótávval az induktív érzékelő nem dicsekedhet

A fotoelektromos érzékelő működése az adóegység által emittált és a vevőegység fényérzékeny elemére eső fénycsóva erősségének mérésén alapul. Az érzékelő rendeltetésétől függően alkalmaznak különböző típusú fényeket, ill. modulálják a fénycsóvát. Leggyakrabban az emberi szem által láthatatlan infravörös fényt alkalmazzák. Ennek köszönhetően a detektálás a figyelem elterelése nélkül megtörténhet, de ennek persze megvan a hátránya is, amiről bárki meggyőződhetett, amikor pl. egy olyan érzékelőt kellett kapuba szerelnie, melynek meg kell akadályoznia annak becsukódását, ha egy jármű áll benne. Éppen ezért szerelési munkálatok közben kiegészítő kellékként gyakran használnak lézeres jelölőket, melyek megkönnyítik a vevő- és adóegységek kölcsönös pozicionálását.

Számos fotoelektromos érzékelőt elláttak működésjelző diódákkal, beleértve az adó és vevő helyes együttműködését jelző LED-eket is. Ezen diódák állapotának és színének megfigyelésével elősegíthető az érzékelők megfelelő módon történő felszerelése, valamint a kimenet státuszának vagy az objektumreakció megfelelőségének a meghatározása, ami különösen fontos, ha az érzékenység szabályozható.

Szinte minden elektronikai, automatikai vagy integrátortervező – hiszen leggyakrabban ők használnak fotoelektromos érzékelőket – könnyedén képes a cél-applikáció által meghatározott igényeket kiértékelni és ennek függvényében kiválasztani a megfelelő érzékelőtípust. Minden bizonnyal fontos kritériumok lesznek az olyan tényezők, mint: szenzor működési környezete, környezeti hőmérséklet, mechanikai ellenálló képesség (az összes kiemelt tényező befolyásolni fogja a készülékház anyagválasztását, IP-védettségét és rögzítési módját), környezeti fények fajtái, érzékelő rendeltetése, elvárt hatósugár, rendelkezésre álló tápfeszültség és kimenet típusa. Néhány alkalmazásban nagy jelentősége lehet az érzékelő reakcióidejének, bár ezt inkább nem fogjuk számonkérni a nagy hatótávolságú érzékelőktől. Rendkívül fontos kritérium lesz viszont az érzékelendő objektum(ok) fajtája. Egyes érzékelők már akkor érzékelnek, ha a fénynyaláb adó és vevő közötti útjába akárcsak egy vékony áttetsző fólia bekerül. Másféle érzékelők pedig érzékenységet szabályozó potenciométerrel vannak ellátva, amivel precízen beállítható az érzékelési küszöbérték.

Érzékelő kiválasztáskor érdemes a gyártók márkái alapján is orientálódni. Ipari alkalmazásokhoz vagy olyan berendezésekhez történő választás esetén, melyeknél az üzembiztos működés fontosságán túlmenően – és nemcsak a felhasználók biztonsága, hanem az applikáció kényelmes használhatósága miatt is – érdemes jól ismert gyártók bevált termékei közül választanunk. (Például: ha egy szenzor gyártója, mondjuk, a Panasonic cég, joggal feltételezhetjük, hogy az érzékelők minőség-ellenőrzéseit tisztességesen lefolytatták, és azok stabilan, megbízhatóan fognak működni.)

Nézzük meg, hogyan lehet a gyakorlatban munkára fogni egy ilyen érzékelőt egy tetszőleges PLC vezérlővel összekapcsolva! Jóllehet, a példaprogram egy Siemens v8-hoz készült, de az FBD nyelv könnyű olvashatóságának köszönhetően különösebb erőfeszítés nélkül adaptálni lehet azt más platformon történő használathoz is.

Egyetlen fotoelektromos érzékelővel rendelkezve nagyon nehéz felismerni az objektum mozgásának irányát. Ahhoz, hogy ezt megtehessük, modulálnunk kellene a fénycsóvát és kihasználni a Doppler-effektust, vagy mérnünk kellene az objektum irányába küldött impulzussorozatok közötti időtartamot. Ezek a módszerek a gyakorlatban nehezen kivitelezhetők, elég drágának számítanak, és nem mindenki boldogulna vele. Sokkal könnyebb módszer beállítani egymás mellé két érzékelőt, és nyomon követni működésbe lépéseik sorrendjét.

Az 1. ábrán bemutatjuk egy ilyen megoldás működési elvét. Ha két érzékelőt használunk – nevezzük el őket „1” és „2”-es számúnak –, akkor az „1”-es, majd a „2”-es működésbe lépése jelentheti a mozgást a megegyezés szerinti jobb irányba, illetve fordított sorrendben pedig balra. Annak érdekében viszont, hogy az algoritmusunk megbízhatóan működjön, valamint az ne csak a mozgásirány felismerésére, hanem pl. az objektumok megszámlálására is alkalmas legyen – be kell vezetnünk bizonyos megszorításokat. Először: az objektumnak úgy kell helyet változtatnia az érzékelők előtt, hogy ez a mozgás előidézze azok működésbe lépését, de ez természetesen nyilvánvaló feltétel. Másodszor: az érzékelők közötti maximális távolság nem lehet nagyobb, mint az objektum legkisebb méretei. Ebből következően az érzékelőink működésbe lépési sorrendje az alábbiak szerint alakul, például:

mindkettő inaktív –) „1” érzékel –) „1” és „2” érzékel –)
–) „2” érzékel –) mindkettő inaktív.

Harmadszor: a felügyelt objektumnak az érzékelők közötti véletlen mozgásai nem okozhatják az egész installáció hibás működését. Világos persze, hogy ez egy program és nem lehet kizárni az összes logikai hibalehetőséget, de ennek ellenére lelkiismeretesen le kell ellenőrizni egy szimulátor vagy modellkészülék segítségével, és tesztelni kell az algoritmust a gyakorlatban potenciálisan bekövetkező, különböző szituációk esetére.

A 2. ábrán elhelyeztünk egy ingyenes Soft Comfort-környezetben megírt, FBD nyelvű példaprogramot. Ha LOGO! vezérlőt használnánk, akkor annak az I1 és I2 bemeneteire kellene adnunk a logikai „1”-est reprezentáló feszültséget. Ha ez 24RC vezérlő lenne, akkor a feszültségnek a 18 ... 24 VDC tartományba kellene esnie. Ha 230 VAC váltakozó feszültséggel táplált verziót használnánk, akkor abban az esetben a logikai „1” már lényegesen magasabb feszültséget reprezentálna, tehát figyelmet kell fordítani az érzékelő kimeneteinek paramétereire és típusára!

Mint említettük, az érzékelők érintkezőiről a feszültséget oda kell vezetni az I1 („1”-es szenzor) és I2 („2”-es szenzor) bemenetekre. A program úgy van megírva, hogy az I1 bemenettől az I2 bemenet felé irányuló mozgás a B020 kapu kimenetén generál impulzust, az I2-től I1 felé irányuló pedig a B006 kapu kimenetén.

Ahhoz, hogy demonstrálhassuk a példaalkalmazás hasznosságát, mindkét kapu kimenetéhez csatlakoztattunk egy kétirányú számlálót (B023) és egy logikai áramkört (B021 – kapu XOR, B022 – flip-chip RS). A logikai áramkör feladata, hogy beállítsa a számolás irányának bemenetét, ha „pozitív” impulzusok érkeznek (a B020 kapuról), illetve nullázzon, amikor negatívak (a B006 kapuról), valamint kidolgozza a bementre jutó összegzés időbeli lefolyását. A beállításnak és a számolási irány bemeneti nullázásának köszönhetően a számláló előre (beállított bemenet) vagy visszafelé (nullázott bemenet) számlál.

rys3

Az Up/Down Counter számláló blokkjának beállított és nullázott kimenete van a számláló tulajdonságai panelben megadott feltételeknek megfelelően. Ha a 3. ábrán látható módon, az „On” mezőbe „1”-et írunk, de az „Off” mezőben meghagyjuk a „0”-t, akkor a kimenet beállítottá válik, ha a számláló állapota nagyobb lesz 0-nál, viszont nullázott lesz a kimenet, ha a számláló 0-val lesz egyenlő. Ha most ehhez a kimenethez hozzávezetünk egy funkciós Output blokkot, pl. Q1-et, akkor a 24RC vezérlő 1. sz. kimeneti reléje összezárja az érintkezőket, ha a számláló állapota nagyobb lesz, mint 0. Ily módon gyorsan és könnyen összeállíthatunk egy berendezést, mely automatikusan fel- és lekapcsolgatja a világítást, számolja egy adott helyiségbe belépő vagy onnan távozó személyeket. A világításnak fel kell kapcsolódnia, ha valaki belép, és le kell kapcsolódnia, ha mindnyájan távoznak.

Tudomány / Alapkutatás

tudomany

CAD/CAM

cad

Járműelektronika

jarmuelektronika

Led technológia

Led technológia

Rendezvények / Kiállítások

Mostanában nincsenek események
Nincs megjeleníthető esemény