ไฟเบอร์ออปติกเซนเซอร์ในระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรม

การตรวจสอบการมีอยู่ของส่วนหนึ่งของสายพานลำเลียงในสายอัตโนมัติ, รับข้อมูลเกี่ยวกับการทำงานของอุปกรณ์ให้แสงสว่าง, การจัดการเครื่องจักรที่มีขนาดกะทัดรัดแต่มีประสิทธิภาพ .. ทุกที่ต้องมีข้อผิดพลาดน้อยที่สุดในการควบคุมกระบวนการและหากเกิดความล้มเหลว เกิดขึ้นสิ่งสำคัญคือต้องทราบสาเหตุของความผิดปกติเพื่อไม่ให้เกิดข้อผิดพลาดซ้ำอีกในอนาคตเนื่องจากกระบวนการทางเทคโนโลยีสมัยใหม่ไม่สามารถทนต่อคุณภาพที่ไม่ดีได้ นี่คือจุดที่เซ็นเซอร์เข้ามาช่วยเหลือ

มีเซ็นเซอร์หลายประเภท: แม่เหล็ก, อุปนัย, โฟโตอิเล็กทริก, ตัวเก็บประจุ - แต่ละประเภทมีข้อดีและข้อเสียของตัวเอง เซลล์แสงอาทิตย์เป็นหนึ่งในสิ่งที่มีประโยชน์มากที่สุด นี่คือเลเซอร์และอินฟราเรด ลำแสงเดี่ยวและแสงสะท้อน แต่เราจะดูที่เซ็นเซอร์ออปติคอล เนื่องจากมีตัวเลือกการกำหนดค่าที่กว้างที่สุดและเหมาะอย่างยิ่งสำหรับสถานที่ที่เข้าถึงยากที่สุด

เซ็นเซอร์ออปติคอลแบบออปติคอลแบ่งออกเป็นอุปกรณ์คู่หนึ่ง: เครื่องขยายสัญญาณเซลล์แสงอาทิตย์แบบออปติคัลและสายเคเบิลออปติคัลที่มีหัวออปติคอล สายไฟส่งผ่านแสงจากเครื่องขยายเสียง

หลักการง่ายๆตัวส่งและตัวรับทำงานร่วมกัน: ตัวรับจะตรวจจับคลื่นแสงที่ปล่อยออกมาจากตัวปล่อย ในทางเทคโนโลยี กระบวนการนี้ดำเนินการด้วยวิธีต่างๆ กัน: การติดตามมุมของคลื่นแสง การวัดปริมาณแสง หรือการวัดเวลาย้อนกลับของคลื่นแสงเพื่อวัดระยะทางไปยังวัตถุ

แหล่งกำเนิดแสงและตัวรับสามารถอยู่ในส่วนหัว (หน่วยกระจายแสงหรือหน่วยสะท้อนแสง) หรืออาจแยกจากกันก็ได้ เช่น สองหัว (ลำแสงเดี่ยว) หัวไฟเบอร์ออปติกเซนเซอร์มีอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อยู่ภายใน ขณะที่ตัวรับสัญญาณเชื่อมต่อกับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์โดยตรงผ่านไฟเบอร์ออปติก คลื่นที่รับและส่งจะเดินทางผ่านไฟเบอร์ในลักษณะที่คล้ายกับการส่งข้อมูลความเร็วสูงในเครือข่ายออปติก

ข้อดีของการแยกนี้คือมีการติดตั้งตัวรับสัญญาณบนวัตถุที่วัดได้ สายเคเบิลไฟเบอร์ออปติกถูกเดินสายและเชื่อมต่อกับแอมพลิฟายเออร์ ซึ่งอยู่ในตู้ควบคุมพิเศษที่ปกป้องแอมพลิฟายเออร์จากสภาพแวดล้อมภายนอกอาคารที่มักรุนแรงของโรงงานผลิต ทางเลือกของตัวเลือกมีหลากหลาย แอมพลิฟายเออร์เป็นแบบเรียบง่ายและซับซ้อน โดยเฉพาะแบบมัลติฟังก์ชั่น ที่มีความสามารถในการดำเนินการทางลอจิกและสวิตชิ่ง

ชุดพื้นฐานของแอมพลิฟายเออร์ไฟเบอร์ออปติกเซ้นส์มีส่วนประกอบและฟังก์ชันอิเล็กทรอนิกส์ขั้นต่ำ และชุดที่ซับซ้อนที่สุดคือปลั๊กแอนด์เพลย์ โดยอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ได้รับการปรับแต่งอย่างสมบูรณ์ อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับเซ็นเซอร์บางตัวสามารถจัดการไฟเบอร์อินพุตได้มากกว่า 10 เส้น แน่นอนว่ามีข้อบ่งชี้เช่นกัน ตัวบ่งชี้แสดงว่าเซ็นเซอร์ทำงานอย่างถูกต้องหรือไม่ มันยังมีคุณสมบัติอื่นๆ

อินเทอร์เฟซสำหรับคอนโทรลเลอร์ถูกกำหนดโดยรูปแบบเอาต์พุตที่นี่มีทั้งการตั้งค่าเซ็นเซอร์และการรีเซ็ตแอมพลิฟายเออร์ เอาต์พุตปกติเปิด, ปิดปกติ, คอลเลกเตอร์, อิมิตเตอร์, พุช การเชื่อมต่อทำด้วยสายเคเบิลแบบมัลติคอร์ การเขียนโปรแกรมทำได้โดยใช้ปุ่มหรือเพียงแค่โพเทนชิออมิเตอร์

ความยืดหยุ่นเพิ่มเติมมีให้โดยตัวเลือกเซ็นเซอร์ต่างๆ เช่น: การหน่วงเวลาเปิด/ปิด, เอาต์พุตพัลส์, การกำจัดสัญญาณที่ไม่สม่ำเสมอ — เพื่อให้มีอิสระมากขึ้นในการลงรายละเอียดและปรับพารามิเตอร์ของแอมพลิฟายเออร์โดยขึ้นอยู่กับข้อกำหนดเฉพาะของกระบวนการผลิต ความล่าช้าทำให้ปฏิกิริยาของร่างกายทำงานล่าช้าสัญญาณขัดจังหวะเป็นสัญญาณว่าสภาพการทำงานถูกละเมิด ทุกอย่างเป็นส่วนตัว

ไฟ LED แสดงสถานะเอาต์พุตหรือการมีจอแสดงผลพร้อมข้อมูลเกี่ยวกับสัญญาณและสถานะเอาต์พุตเป็นตัวเลือกขั้นสูงที่ช่วยให้สามารถวินิจฉัยและตั้งโปรแกรมเครื่องส่งสัญญาณภาคสนามได้

สำหรับการวัดที่เสถียรยิ่งขึ้นในสภาพแวดล้อมที่เปลี่ยนแปลง เซ็นเซอร์ที่มีอัตราการสุ่มตัวอย่างเพิ่มขึ้นและการกรองสัญญาณจะเหมาะสม แม้ว่าเครื่องจะยังคงทำงานที่ความถี่ต่ำอย่างไรก็ตาม สำหรับ PLC มันจะเป็นประโยชน์ การหน่วงเวลาเปิด/ปิดช่วยให้สัญญาณเอาต์พุตและอินพุตตรงกัน

การใช้บล็อกเสริมจะเพิ่มความเป็นไปได้ในการเขียนโปรแกรม เช่น คุณสามารถปรับความไวขององค์ประกอบการวัดเมื่อทำงานกับวัสดุพิเศษ เช่น แก้ว หรือโปรแกรมสำหรับการปิด/เปิดระหว่างจุดสลับ: การติดตามตำแหน่งของชิ้นงานและ ตำแหน่งของมันในอวกาศ

ความสวยงามของสายเคเบิลใยแก้วนำแสงคือการส่งผ่านแสงแทนกระแสไฟสามารถกำหนดค่าของวัสดุที่แตกต่างกันได้โดยมีระดับความไวของศีรษะต่างกัน

สายเคเบิลไฟเบอร์ออปติกแบบกระจายประกอบด้วยสองด้าน ซึ่งด้านหนึ่งไปยังแอมพลิฟายเออร์และอีกด้านหนึ่งไปยังหัวตรวจจับ ในเวลาเดียวกัน สายเคเบิลสองเส้นเชื่อมต่อกับหัวไวแสง หนึ่งสำหรับแหล่งกำเนิดแสง และอีกเส้นหนึ่งสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์

สายเคเบิลใยแก้วนำแสงแบบลำแสงเดียวประกอบด้วยสายเคเบิลที่เหมือนกันหนึ่งคู่ แต่ละเส้นเชื่อมต่อกับเครื่องขยายเสียงและมีหัวออปติคัลของตัวเอง สายเคเบิลเส้นหนึ่งใช้สำหรับส่งแสงและอีกเส้นหนึ่งสำหรับรับ

เส้นใยมักเป็นแก้วหรือพลาสติก พลาสติก — บางกว่า ถูกกว่า ยืดหยุ่นกว่า กระจกแข็งแรงขึ้นและทำงานในอุณหภูมิที่สูงขึ้นได้ พลาสติกสามารถตัดตามความยาวได้ แต่แก้วจะถูกตัดในขั้นตอนการผลิตเท่านั้น ปลอกไฟเบอร์ — ตั้งแต่พลาสติกอัดขึ้นรูปไปจนถึงสายถักสเตนเลสสตีลสำหรับงานหนัก

สิ่งที่สำคัญที่สุดในการเลือกเซ็นเซอร์ออปติคัลคือการเลือกหัวออปติคัลที่เหมาะสม ท้ายที่สุดแล้ว ความแม่นยำในการตรวจจับชิ้นส่วนไม่ว่าจะเล็ก อยู่กับที่หรือเคลื่อนที่นั้นสัมพันธ์กับความไวของหัวอย่างแม่นยำ ตัวรับและตัวปล่อยจะอยู่ที่มุมใดเมื่อเทียบกับวัตถุ การกระจายตัวที่อนุญาตคืออะไร ไม่ว่าจะเป็นการมัดเส้นใยแบบกลมเพื่อสร้างลำแสงแบบกลม หรือมัดแบบขยายเพื่อสร้างการฉายภาพในแนวนอน

สำหรับลำแสงทรงกลม ในหัวกระจายแสง พวกมันสามารถแตกแขนงได้อย่างสม่ำเสมอโดยมีเส้นใยออกทั้งหมดอยู่ครึ่งหนึ่งและเส้นใยรับอยู่อีกด้านหนึ่ง การออกแบบนี้เป็นเรื่องปกติ แต่อาจทำให้เกิดความล่าช้าเมื่ออ่านข้อมูลจากชิ้นส่วนที่เคลื่อนที่เป็นมุมฉากไปยังเส้นแยกสองทาง

การกระจายตัวของเส้นใยต้นทางและตัวรับอย่างสม่ำเสมอส่งผลให้มีลำแสงที่สม่ำเสมอมากขึ้น ลำแสงสม่ำเสมอช่วยให้คุณปรับผลกระทบของการส่งและรับคลื่นให้เท่ากัน และการตรวจจับจะเกิดขึ้นโดยไม่คำนึงถึงทิศทางการเคลื่อนที่ของวัตถุ

ประเภทของหัวออปติคัล ความยาวสายเคเบิล และแอมพลิฟายเออร์มีผลอย่างมากต่อระยะการรับชมด้วยแสง เป็นการยากที่จะให้ค่าประมาณที่แน่นอน แต่ผู้ผลิตระบุข้อมูลเหล่านี้ เซ็นเซอร์ลำแสงเดี่ยวมีช่วงกว้างกว่าเซ็นเซอร์กระจายแสง เส้นใยยาวขึ้น ช่วงสั้นลง แอมพลิฟายเออร์ที่ดีกว่า — สัญญาณที่แรงกว่า ระยะที่ไกลกว่า

I/O แบบกระจายถูกนำมาใช้มากขึ้นในระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรม และเป็นไปได้ที่จะเชื่อมต่อสายเคเบิลหลายสายจากเซ็นเซอร์ออปติคัลเข้ากับท่อร่วมเดียว

แอมพลิฟายเออร์แบบออปติคอลมักเป็นอุปกรณ์ที่ติดตั้งบนราง DIN แบบช่องเดียวแบบสแตนด์อโลน ติดตั้งบนแผงได้อย่างง่ายดาย และข้อเสียเพียงอย่างเดียวคือการเชื่อมต่อการกำหนดเส้นทางจากแอมพลิฟายเออร์แต่ละตัว

ตัวรวบรวมสามารถจัดกลุ่มช่องแสงหลายช่องไว้ในศูนย์ควบคุมเดียว: ตัวรวบรวมมีการติดตั้งจอแสดงผลที่ขับเคลื่อนด้วยเมนู และแต่ละช่องสามารถตั้งโปรแกรมแยกกันได้ สามารถใช้ช่องสัญญาณที่กำหนดค่าโดยตรรกะ AND / OR ซึ่งทำให้การควบคุม PLC ง่ายขึ้นมาก

การใช้ใยแก้วนำแสงทำงานได้ดีในระบบที่ทำงานภายใต้สภาวะที่มีสัญญาณรบกวนทางไฟฟ้าสูง ใยแก้วนำแสงไม่จับสัญญาณรบกวนทางไฟฟ้า และเครื่องขยายเสียงอิเล็กทรอนิกส์ได้รับการปกป้องด้วยตู้ สายการประกอบขนาดเล็กที่มีการตรวจจับชิ้นส่วนอัตโนมัติบนสายพานลำเลียงในกระบวนการประกอบอุปกรณ์เป็นอีกวิธีหนึ่งที่มีแนวโน้มสูงและมีการใช้เซ็นเซอร์ออปติคัลกันอย่างแพร่หลายอยู่แล้ว

หัวที่มีทิศทางต่างกัน ขนาดต่างกัน การกระจายแสงต่างกัน เพื่อให้ระดับความแม่นยำในการโฟกัสตามที่ต้องการ โดยไม่คำนึงถึงขนาดของเซ็นเซอร์ ทั้งหมดนี้ พร้อมด้วยตรรกะการควบคุม จะเปิดโอกาสแห่งความเป็นไปได้มากมาย ตัวอย่างเช่น เซ็นเซอร์ตัวหนึ่งตรวจจับการมีอยู่ของชิ้นส่วนที่เริ่มประกอบ และเซ็นเซอร์ตัวที่สองยืนยันการสิ้นสุดของการประกอบ

นอกจากนี้ โดยไม่คำนึงถึงการใช้งาน สิ่งสำคัญคือต้องเลือกเซ็นเซอร์และหัวที่มีพารามิเตอร์ที่เหมาะสมกับการใช้งานที่ผู้ใช้ต้องการ: ในแง่ของการกระเจิง ระยะทาง การสุ่มตัวอย่าง ตัวเลือกในแง่ของการตั้งค่าและการตั้งโปรแกรม

ข้อเสียเพียงอย่างเดียวคือคุณไม่สามารถงอเส้นใยมากเกินไปได้ มีความจำเป็นต้องโค้งงออีกเล็กน้อยและการเสียรูปของเส้นใยพลาสติกที่ไม่สามารถแก้ไขได้จะเกิดขึ้นปริมาณงานจะลดลงหรือหายไปอย่างสมบูรณ์ รัศมีโค้งงอที่อนุญาตจะขึ้นอยู่กับชนิดของเส้นใยและขนาดและการกระจายตัวของเส้นใยในชุดมัด ควรพิจารณาคุณลักษณะเหล่านี้เมื่อเลือกเซ็นเซอร์สำหรับการใช้งานของคุณ