Jak działają różne tryby czujników przełączników fotoelektrycznych? Kompleksowe wyjaśnienie!
Czym jest czujnik fotoelektryczny?
Czujnik fotoelektryczny to rodzaj przełącznika, który wykrywa zmiany w świetle (takie jak intensywność, odbicie lub przeszkoda) i zamienia te zmiany na sygnały elektryczne. Jego działanie opiera się na wykrywaniu obecności lub zmiany światła w celu sterowania systemem.
Główną cechą czujników fotoelektrycznych jest ich „bezkontaktowa” praca. Nie wymagają one bezpośredniego kontaktu z wykrywanym obiektem; zamiast tego wykorzystują emisję i odbiór światła do wykrywania obecności, położenia lub zmian obiektów. Ta cecha sprawia, że czujniki fotoelektryczne są szeroko stosowane w różnych zastosowaniach przemysłowych, szczególnie w zautomatyzowanych liniach produkcyjnych, systemach wykrywania obiektów i systemach ochrony bezpieczeństwa.
Podstawowy wzór czujnika fotoelektrycznego jest następujący:
Zdolność wykrywania = f (natężenie światła, współczynnik odbicia obiektu, zakłócenia środowiskowe, odległość wykrywania).
Jak działają różne tryby działania czujników fotoelektrycznych?
Czujniki fotoelektryczne mają głównie trzy popularne typy pracy: Diffuse Reflective, Specular Reflective i Through-Beam. Każdy typ ma inne zasady pracy i scenariusze zastosowań, zaspokajając różne potrzeby przemysłowe.
Czujniki fotoelektryczne typu dyfuzyjnego refleksyjnego
1️⃣ Zasada działania: Nadajnik i odbiornik są zintegrowane w tej samej sondzie i opierają się na rozproszonym odbiciu (odbiciu Lamberta) od powierzchni obiektu. Po rozproszeniu światła przez obiekt, część powraca do odbiornika, wyzwalając sygnał.
2️⃣ Dotyczy scenariuszy:
▪️Charakterystyka obiektu: Nadaje się do obiektów nieprzezroczystych i o chropowatej powierzchni (np. tektura, palety drewniane, ciemne tworzywa sztuczne).
▪️Ograniczenia: W przypadku obiektów silnie odblaskowych (lustra/metal) oraz obiektów pochłaniających czarne światło (np. guma) istnieje ryzyko błędnej oceny, dlatego może być konieczne zmniejszenie odległości wykrywania.
▪️Sprawy przemysłowe:
Linie pakujące: Wykrywa położenie pudeł tekturowych (odległość ≤ 1 m, kąt instalacji zapobiega odbiciom światła).
Chwytanie robotem: rozpoznaje położenie palet (dostosuj czułość, aby zapewnić zgodność z różnymi kolorami).
▪️Wymagania środowiskowe: Unikaj bezpośredniego światła słonecznego (wybieraj modele z filtrem przeciw zakłóceniom świetlnym, np. o częstotliwości modulowanej >5 kHz).
Czujniki fotoelektryczne typu lustrzanego odbicia
1️⃣ Zasada działania: Nadajnik i odbiornik znajdują się po tej samej stronie, polegając na reflektorze (reflektorze pryzmatycznym), aby zwrócić światło wzdłuż tej samej ścieżki. Gdy obiekt blokuje ścieżkę światła, wyzwala sygnał.
2️⃣ Dotyczy scenariuszy:
▪️Charakterystyka obiektu: Możliwość wykrywania obiektów przezroczystych/półprzezroczystych (np. szklanych butelek, folii PET) w oparciu o stabilność reflektora.
▪️Wysoka precyzja wykrywania: Rozdzielczość może osiągnąć ±0,1 mm (np. wykrywanie napięcia filmu).
▪️Sprawy przemysłowe:
Przemysł farmaceutyczny: Wykrywa obecność ampułek (reflektory muszą być odporne na korozję, np. ze stali nierdzewnej 316L).
Maszyny drukarskie: Wykrywa pęknięcia folii przezroczystej (wymaga filtrów spolaryzowanych w celu wyeliminowania zakłóceń przypominających lustrzane odbicie).
▪️Wymagania środowiskowe: Wykrywanie z dużej odległości (do 50 m) wymaga źródła światła laserowego, a w środowiskach zapylonych konieczne jest okresowe czyszczenie reflektora.
Czujniki fotoelektryczne typu przelotowego
1️⃣ Zasada działania: Nadajnik i odbiornik są oddzielone i bezpośrednio wykrywają przeszkody na ścieżce światła. Ma najsilniejsze właściwości przeciwzakłóceniowe, ponieważ odbiornik rozpoznaje tylko sygnał świetlny o określonej częstotliwości z nadajnika.
2️⃣ Dotyczy scenariuszy:
▪️Charakterystyka obiektu: Nadaje się do wykrywania obiektów wykonanych z dowolnego materiału (w tym przezroczystych/silnie odblaskowych), ze skutecznością wykrywania >99,9%.
▪️Wykrywanie mikroobiektów: Typy światłowodowe wykorzystujące wiązkę przechodzącą przez światłowód umożliwiają wykrywanie obiektów o średnicy nawet 0,1 mm (np. piny elementów elektronicznych).
▪️Sprawy przemysłowe:
Linie spawalnicze w samochodach: wykrywa przejeżdżające przez nie nadwozia samochodowe (modele wysokotemperaturowe, -25°C~80°C).
Sortowanie logistyczne: Szybkie liczenie paczek (czas reakcji <1 ms, stopień ochrony IP67).
▪️Wymagania środowiskowe: Duże odległości (nawet do setek metrów) wymagają zsynchronizowanej transmisji sygnału, a środowiska narażone na wibracje wymagają mechanicznego wzmocnienia instalacji.
Jak wybrać czujnik fotoelektryczny?
1️⃣ Wykrywanie obiektów:
• Przezroczysty/odblaskowy → Typ przelotowy lub odblaskowy lustrzany (z filtrami spolaryzowanymi).
• Czarny/pochłaniający światło → Typ odblaskowy rozproszony (zmniejsz odległość wykrywania lub wybierz źródło światła laserowego).
2️⃣ Odległość wykrywania:
• ≤ 0,3 m → Typ odblaskowy rozproszony (wybór ekonomiczny).
• 0,3–10 m → Typ odblaskowy lustrzany (wymaga konserwacji reflektora).
• 10m → Typ przelotowy (źródło światła laserowego + sygnał zsynchronizowany).
3️⃣ Zakłócenia środowiskowe:
• Pył/olej → Typ przelotowy (ochrona IP69K) lub typ odblaskowy (regularne czyszczenie).
• Silne światło otoczenia → Światło modulowane + filtrowanie wąskopasmowe (np. podczerwień 940 nm w celu przeciwdziałania interferencji światła słonecznego).
4️⃣ Szybkość reakcji:
• Linie produkcyjne o dużej prędkości (>1kHz) → Typ przelotowy (typ światłowodowy może osiągnąć 100kHz).
| Przemysł | Zalecany typ | Typowy przypadek | Kluczowe punkty techniczne |
| Opakowania spożywcze | Rozproszone + Odbijające światło | Wykrywanie pudełek z żywnością pokrytych przezroczystą folią | Kompensacja zakłóceń spowodowanych odbiciem filmu |
| Produkcja półprzewodników | Światłowód (światłowód przelotowy) | Pozycjonowanie transportu płytek | Powtarzalna precyzja 0,01 mm, czyste środowisko |
| Metalurgia stali | Przelotowy (typ wysokotemperaturowy) | Wykrywanie położenia wlewka w procesie ciągłego odlewania | Odporny na wysokie temperatury (>150°C), anty-zakłócenia elektromagnetyczne |
Magazynowanie i logistyka | Odbicie lustrzane (dalekie) | Nawigacja AGV z wykorzystaniem tablic odblaskowych | Wykrywanie w zakresie 10–30 m, kodowanie wieloreflektorowe |
Często pomijane szczegóły techniczne
1️⃣ Kąt instalacji: Typ odblaskowy rozproszony powinien unikać kąta odbicia lustrzanego obiektu (np. powierzchnie metalowe należy instalować pod kątem 15°).
2️⃣ Tłumienie tła: Zaawansowane czujniki odbiciowe rozproszone można zaprogramować tak, aby wykrywały obiekty znajdujące się w określonej odległości (tłumienie zakłóceń tła).
3️⃣ Nadmiarowość bezpieczeństwa: W przypadku zastosowań w bramkach bezpieczeństwa typy barier przelotowych muszą być zgodne z normą EN/IEC 61496-1 (dwukanałowa nadmiarowość).
Czujniki fotoelektryczne
Seria GM12 | |||
| Typ | Model | Zasięg wykrywania | |
| Rozproszone odblaskowe | GM12-10 | 20-100mm | |
GM12-20 | 20-200 mm | ||
GM12-30 | 20-300 mm | ||
| Przelotowa | GM12-200 | 2000 mm | |
GM12-500 | 5000 mm | ||
| Seria GM18 | |||
| Typ | Model | Zasięg wykrywania | |
| Rozproszone odblaskowe | GM18-30 | 30-300 mm | |
GM18-50 | 50-500 mm | ||
GM18-100 | 80-1000 mm | ||
Odblaskowy | GM18-500 | 5000 mm | |
GM18-1500 | 15000 mm | ||
Przelotowa | GM18-200 | 2000 mm | |
GM18-300 | 3000 mm | ||
| Ultracienka seria Micro GP13 | |||
| Typ | Model | Zasięg wykrywania | |
Rozproszone odblaskowe | GP13-03N-ZAA | 2~30 mm (Papier biały) | |
GP13-03P-ZAA | 2~30 mm (Papier biały) | ||
Przelotowa (Wykrywanie przodu) | GP13-D30N-ZBA | 300 mm | |
GP13-D30P-ZBA | 300 mm | ||
GP13-D50N-ZBA | 500 mm | ||
GP13-D50N-ZBA | 500 mm | ||
Przelotowa (Wykrywanie boczne) | GP13-L30N-ZBA | 300 mm | |
GP13-L30P-ZBA | 300 mm | ||
GP13-L50N-ZBA | 500 mm | ||
GP13-L50P-ZBA | 500 mm | ||
Ultramały czujnik laserowy seria GFS | |||
| Typ | Model | Zasięg wykrywania | |
| Rozproszone odblaskowe | GFS-51N-ZAA | 2-50mm | |
GFS-51P-ZAA | 2-50mm | ||
| Przelotowa | GFS-51N-ZBA | 2000 mm | |
GFS-51P-ZBA | 2000 mm | ||
| Uniwersalny kwadrat GF43 Series | |||
| Typ | Model | Zasięg wykrywania | |
Rozproszone odblaskowe | GF43-15N-ZAA | 30-150 mm (regulowany) | |
GF43-15P-ZAA | 30-150 mm (regulowany) | ||
Odblaskowy | GF43-02N-ZCA | 2 miliony | |
GF43-02P-ZCA | 2 miliony | ||
Przelotowa | GF43-10N-ZBA | 10 milionów | |
GF43-10P-ZBA | 10 mln | ||
| Emisja światła w kształcie pręta Seria GF21 | |||
| Typ | Model | Zasięg wykrywania | |
Przelotowa | GF21-150N-ZBA | 150cm | |
GF21-150P-ZBA | 150cm | ||
Czujnik fotoelektryczny z funkcją tłumienia tła
Na czym polega funkcja tłumienia tła czujnika fotoelektrycznego?
Funkcja Background Suppression (BGS) to technologia wykrywania oparta na zasadzie triangulacji. Działa poprzez ograniczenie efektywnego zakresu wykrywania czujnika, dzięki czemu reaguje on tylko na obiekty w określonej odległości, ignorując obiekty tła. Ta funkcja jest używana głównie w dyfuzyjnych czujnikach fotoelektrycznych, ale można ją również stosować w innych typach, takich jak czujniki refleksyjne lustrzane. Jej główną cechą jest zdolność do skutecznego odróżniania obiektów docelowych od zakłóceń tła, co czyni ją szczególnie przydatną do wykrywania obiektów o niskim współczynniku odbicia lub w złożonych środowiskach tła.
Z funkcją tłumienia tła Seria GB43 | |||
| Typ | Model | Zasięg wykrywania | |
| Rozproszone odblaskowe | GB43-100N-ZAA | 30-1500 mm (maksymalna odległość wykrywania) 60-1000 mm (stabilna odległość wykrywania) | |
GB43-100P-ZAA | |||
| Z funkcją tłumienia tła Seria GB43 | |||
| Typ | Model | Zasięg wykrywania | |
Rozproszone odblaskowe | GB43-10N-ZAA | 30-100mm (regulowany) | |
GB43-10P-ZAA | 30-100mm (regulowany) | ||
GB43-30N-ZAA | 30-300mm (regulowany) | ||
GB43-30P-ZAA | 30-300mm (regulowany) | ||
GFL43-30N-ZAA | 30-300mm (regulowany) | ||
GFL43-30P-ZAA | 30-300mm (regulowany) | ||
Seria GSB o małych rozmiarach z funkcją tłumienia tła | |||
| Typ | Model | Zasięg wykrywania | |
| Rozproszone odblaskowe | GSB-12N | 2 - 150 mm (maksymalna odległość wykrywania) 3 - 120 mm (stabilna odległość wykrywania) | |
GSB-12P | |||
Produkty na sprzedaż
Czas reakcji: do 1,5 ms Powtarzalna dokładność: do 10 µm
Zakres detekcji: 150-3000 mm Materiał: akcesoria plastikowe, wypełnione żywicą epoksydową Typ połączenia: złącze M12 5-pinowe Metoda wyjściowa: napięcie analogowe 0-10V+PNP
Zakres: 10 mm (±5 mm) Dokładność powtarzania: < 1 μm Liniowość: ±0,4% FS Siła pomiaru: min. 0,2 N
Odległość wykrywania: 18 do 28 mm Napięcie zasilania: 24 V DC ± 10% pulsacji PP poniżej 10% Wejście przełączające tryb: Wzór kolorów lub tryb kolorowy Typ wyjścia: NPN lub PNP
