Как работают различные режимы фотоэлектрических датчиков? Подробное объяснение!
Что такое фотоэлектрический датчик?
Фотоэлектрический датчик — это тип переключателя, который обнаруживает изменения в свете (например, интенсивность, отражение или препятствие) и преобразует эти изменения в электрические сигналы. Его работа основана на обнаружении наличия или изменения света для управления системой.
Главной особенностью фотоэлектрических датчиков является их «бесконтактная» работа. Им не требуется прямой контакт с обнаруживаемым объектом; вместо этого они используют излучение и прием света для обнаружения присутствия, положения или изменения объектов. Эта характеристика делает фотоэлектрические датчики широко используемыми в различных промышленных приложениях, особенно в автоматизированных производственных линиях, системах обнаружения объектов и защиты безопасности.
Основная формула для фотоэлектрического датчика:
Способность обнаружения = f (интенсивность света, отражательная способность объекта, помехи окружающей среды, расстояние обнаружения).
Как работают различные режимы фотоэлектрических датчиков?
Фотоэлектрические датчики в основном имеют три общих рабочих типа: диффузно-отражающий, зеркально-отражающий и сквозной луч. Каждый тип имеет различные рабочие принципы и сценарии применения, удовлетворяя различные промышленные потребности.
Фотоэлектрические датчики диффузного отражения
1️⃣ Принцип работы: излучатель и приемник интегрированы в один зонд и полагаются на диффузное отражение (ламбертовское отражение) от поверхности объекта. После того, как свет рассеивается объектом, часть возвращается к приемнику, вызывая сигнал.
2️⃣ Применимые сценарии:
▪️Характеристики объекта: Подходит для непрозрачных и шероховатых объектов (например, картона, деревянных поддонов, темного пластика).
▪️Ограничения: вероятность неправильной оценки при работе с сильно отражающими объектами (зеркалами/металлом), а также с черными поглощающими свет объектами (например, резиной); может потребоваться уменьшить расстояние обнаружения.
▪️Промышленные случаи:
Упаковочные линии: определяет положение картонных коробок (расстояние ≤ 1 м, угол установки позволяет избежать отражательных помех).
Роботизированный захват: распознает положение поддонов (регулируйте чувствительность для совместимости с разными цветами).
▪️Требования к окружающей среде: Избегайте попадания прямых солнечных лучей (выбирайте модели с защитой от световых помех, например, с модулированной частотой >5 кГц).
Фотоэлектрические датчики зеркального отражательного типа
1️⃣ Принцип работы: излучатель и приемник находятся на одной стороне, полагаясь на отражатель (призматический отражатель), чтобы возвращать свет по тому же пути. Когда объект блокирует путь света, он запускает сигнал.
2️⃣ Применимые сценарии:
▪️Характеристики объекта: может обнаруживать прозрачные/полупрозрачные объекты (например, стеклянные бутылки, ПЭТ-пленки), полагаясь на стабильность отражателя.
▪️Высокая точность обнаружения: разрешение может достигать ±0,1 мм (например, обнаружение натяжения пленки).
▪️Промышленные случаи:
Фармацевтическая промышленность: обнаруживает наличие ампул (отражатели должны быть устойчивы к коррозии, например, из нержавеющей стали 316L).
Печатные машины: обнаруживают разрыв прозрачной пленки (требуются поляризованные фильтры для устранения зеркальных помех).
▪️Требования к окружающей среде: для обнаружения на большом расстоянии (до 50 м) требуется лазерный источник света, а в запыленной среде требуется периодическая очистка отражателя.
Фотоэлектрические датчики сквозного луча
1️⃣ Принцип работы: Излучатель и приемник разделены и напрямую обнаруживают препятствие на пути света. Он обладает самой сильной способностью защиты от помех, поскольку приемник распознает только световой сигнал определенной частоты от излучателя.
2️⃣ Применимые сценарии:
▪️Характеристики объекта: Подходит для объектов из любого материала (включая прозрачные/высокоотражающие), с надежностью обнаружения >99,9%.
▪️Обнаружение микрообъектов: волоконно-оптические датчики сквозного луча могут обнаруживать объекты диаметром до 0,1 мм (например, контакты электронных компонентов).
▪️Промышленные случаи:
Линии сварки автомобилей: обнаруживает проходящие через них кузова автомобилей (высокотемпературные модели, -25°C~80°C).
Логистическая сортировка: высокоскоростной подсчет посылок (время отклика <1 мс, защита IP67).
▪️Требования к окружающей среде: большие расстояния (до сотен метров) требуют синхронизированной передачи сигнала, а вибрационные условия требуют механического усиления установки.
Как выбрать фотоэлектрический датчик?
1️⃣ Обнаружение объектов:
• Прозрачный/Отражающий → Тип сквозного луча или зеркального отражения (с поляризованными фильтрами).
• Черный/светопоглощающий → Тип диффузного отражения (уменьшите расстояние обнаружения или выберите лазерный источник света).
2️⃣ Расстояние обнаружения:
• ≤ 0,3 м → Тип диффузного отражения (экономичный выбор).
• 0,3–10 м → Зеркальный отражающий тип (требуется обслуживание отражателя).
• 10 м → Тип сквозного луча (лазерный источник света + синхронизированный сигнал).
3️⃣ Вмешательство в окружающую среду:
• Пыль/масло → Тип сквозного луча (степень защиты IP69K) или зеркальный отражающий тип (регулярная очистка).
• Сильное окружающее освещение → Модулированный свет + узкополосная фильтрация (например, 940 нм инфракрасного излучения для предотвращения помех от солнечного света).
4️⃣ Скорость отклика:
• Высокоскоростные производственные линии (>1 кГц) → Тип сквозного луча (волоконно-оптический тип может достигать 100 кГц).
| Промышленность | Рекомендуемый тип | Типичный случай | Технические ключевые моменты |
| Упаковка для пищевых продуктов | Рассеянный + Зеркальный Отражающий | Обнаружение коробок с продуктами, покрытых прозрачной пленкой | Компенсация помех от отражения пленки |
| Производство полупроводников | Сквозной луч (оптоволокно) | Позиционирование транспортировки пластин | Повторяемость 0,01 мм, чистая среда |
| Металлургия стали | Сквозной луч (высокотемпературный тип) | Определение положения заготовки непрерывного литья | Устойчив к высоким температурам (>150°C), устойчив к электромагнитным помехам |
Складирование и логистика | Зеркальное отражение (на большом расстоянии) | Навигация AGV с использованием светоотражающих пластин | Обнаружение 10–30 м, кодирование с использованием нескольких отражателей |
Инженерные детали часто упускаются из виду
1️⃣ Угол установки: Тип диффузного отражения должен избегать угла зеркального отражения объекта (например, металлические поверхности следует устанавливать под углом 15°).
2️⃣ Подавление фона: усовершенствованные датчики диффузного отражения можно запрограммировать на обнаружение объектов на определенных расстояниях (подавление фоновых помех).
3️⃣ Резервирование безопасности: для применения в качестве защитных ворот типы сквозного луча должны соответствовать стандарту EN/IEC 61496-1 (двухканальное резервирование).
Фотоэлектрические датчики
Серия GM12 | |||
| Тип | Модель | Диапазон обнаружения | |
| Рассеянный отражающий | ГМ12-10 | 20-100 мм | |
ГМ12-20 | 20-200 мм | ||
ГМ12-30 | 20-300 мм | ||
| Сквозной луч | ГМ12-200 | 2000 мм | |
ГМ12-500 | 5000 мм | ||
| Серия GM18 | |||
| Тип | Модель | Диапазон обнаружения | |
| Рассеянный отражающий | ГМ18-30 | 30-300 мм | |
ГМ18-50 | 50-500 мм | ||
ГМ18-100 | 80-1000 мм | ||
Зеркальный отражающий | ГМ18-500 | 5000 мм | |
ГМ18-1500 | 15000 мм | ||
Сквозной луч | ГМ18-200 | 2000 мм | |
ГМ18-300 | 3000 мм | ||
| Ультратонкая серия Micro GP13 | |||
| Тип | Модель | Диапазон обнаружения | |
Рассеянный отражающий | ГП13-03Н-ЗАА | 2~30 мм (белая бумага) | |
ГП13-03П-ЗАА | 2~30 мм (белая бумага) | ||
Сквозной луч (Фронтальное обнаружение) | GP13-D30N-ZBA | 300 мм | |
GP13-D30P-ZBA | 300 мм | ||
GP13-D50N-ZBA | 500 мм | ||
GP13-D50N-ZBA | 500 мм | ||
Сквозной луч (Боковое обнаружение) | GP13-L30N-ZBA | 300 мм | |
GP13-L30P-ZBA | 300 мм | ||
GP13-L50N-ZBA | 500 мм | ||
GP13-L50P-ZBA | 500 мм | ||
Сверхмалый лазерный датчик серии GFS | |||
| Тип | Модель | Диапазон обнаружения | |
| Рассеянный отражающий | ГФС-51Н-ЗАА | 2-50 мм | |
ГФС-51П-ЗАА | 2-50 мм | ||
| Сквозной луч | ГФС-51Н-ЗБА | 2000 мм | |
ГФС-51П-ЗБА | 2000 мм | ||
| Универсальный квадрат серии GF43 | |||
| Тип | Модель | Диапазон обнаружения | |
Рассеянный отражающий | GF43-15N-ZAA | 30-150 мм (регулируется) | |
ГФ43-15П-ЗАА | 30-150 мм (регулируется) | ||
Зеркальный отражающий | GF43-02N-ZCA | 2 М | |
GF43-02P-ZCA | 2 М | ||
Сквозной луч | GF43-10N-ZBA | 10 М | |
ГФ43-10П-ЗБА | 10М | ||
| Светильник со стержнем серии GF21 | |||
| Тип | Модель | Диапазон обнаружения | |
Сквозной луч | GF21-150N-ZBA | 150 см | |
ГФ21-150П-ЗБА | 150 см | ||
Фотоэлектрический датчик с функцией подавления заднего фона
Что такое функция подавления фона фотоэлектрического датчика?
Функция подавления фона (BGS) — это технология обнаружения, основанная на принципе триангуляции. Она работает, ограничивая эффективный диапазон обнаружения датчика, заставляя его реагировать только на объекты в пределах установленного расстояния, игнорируя фоновые объекты. Эта функция в основном используется в диффузных отражательных фотоэлектрических датчиках, но применима и к другим типам, таким как зеркальные отражательные датчики. Ее основная особенность — способность эффективно различать целевые объекты и фоновые помехи, что делает ее особенно подходящей для обнаружения объектов с низкой отражательной способностью или в сложных фоновых средах.
С функцией подавления заднего фона Серия GB43 | |||
| Тип | Модель | Диапазон обнаружения | |
| Рассеянный отражающий | GB43-100N-ZAA | 30-1500 мм (максимальное расстояние обнаружения) 60-1000 мм (стабильное расстояние обнаружения) | |
GB43-100P-ZAA | |||
| С функцией подавления заднего фона Серия GB43 | |||
| Тип | Модель | Диапазон обнаружения | |
Рассеянный отражающий | GB43-10N-ZAA | 30-100 мм (регулируется) | |
GB43-10P-ZAA | 30-100 мм (регулируется) | ||
GB43-30N-ZAA | 30-300 мм (регулируется) | ||
GB43-30P-ZAA | 30-300 мм (регулируется) | ||
GFL43-30N-ZAA | 30-300 мм (регулируется) | ||
GFL43-30P-ZAA | 30-300 мм (регулируется) | ||
Малогабаритная серия GSB с функцией подавления фона | |||
| Тип | Модель | Диапазон обнаружения | |
| Рассеянный отражающий | ГСБ-12Н | 2 - 150 мм (максимальное расстояние обнаружения) 3 - 120 мм (стабильное расстояние обнаружения) | |
ГСБ-12П | |||
Горячие продажи продуктов
Время отклика: до 1,5 мс Точность повторения: до 10 мкм
Диапазон обнаружения: 150-3000 мм Материал: пластиковые аксессуары, залитые эпоксидной смолой Тип подключения: 5-контактный разъем M12 Метод вывода: аналоговое напряжение 0-10 В+PNP
Диапазон: 10 мм (±5 мм) Точность повторения: < 1 мкм Линейность: ±0,4% полной шкалы Усилие измерения: мин. 0,2 Н
Расстояние обнаружения: от 18 до 28 мм Напряжение питания: 24 В постоянного тока ± 10% пульсация PP ниже 10% Вход переключения режима: Цветовой шаблон или Цветовой режим Тип выхода: NPN или PNP
